Anwendung «Wetterfrosch»

Anwendung «Wetterfrosch»

Die Nutzung von aktuellen Wetterdaten ist gängige Praxis in der Gebäudeautomation. Speziell bei trägen Regelkreisen wie TABs führt dies leicht zu Über- oder Untertemperierung der Räume, welche kompensiert werden muss. Hieraus folgt ein Mehrverbrauch an Energie und Komforteinbußen. Ziel ist daher eine geeignete Führungsgröße für das Regelverhalten solcher trägen thermischen Energiespeicher zu nutzen, die den zukünftigen Energiebedarf des Gebäudes wiedergibt.

In aktuellen Veröffentlichungen werden hier Wettervorhersagedaten eingesetzt. In verschiedenen Studien werden unterschiedlich hohe Einsparpotentiale gehandelt. Aus diesem Grund hat SAUTER mit der Hochschule Offenburg eine Bachelorarbeit betreut, die sich speziell dem Thema der Energieeinsparung bei wettervorhersagegeführten, thermisch aktiven Bauteilsystemen gewidmet hat.

Die Arbeit befasst sich mit unterschiedlichen Strategien zur Regelung von Betonkerntemperierungen. Ziel war es, mit Hilfe einer thermischen Gebäudesimulation verschiedene Automationskonzepte unter reproduzierbaren Bedingungen zu beurteilen. Grundlage für diese Untersuchung stellt ein von der Hochschule Offenburg entwickeltes TRNSYS Gebäudemodell dar. Für die Ankopplung der Wetterdaten wird MATLAB eingesetzt.

Bei der Analyse dient der thermischer Komfort und der Energiebedarf als relevante Vergleichsgrößen. Das modellierte Gebäude ist ein idealisiertes einstöckiges Bürogebäude, mit sechs Räumen.

Ein sogenanntes konventionelles Konzept, welches die gemessenen Außentemperaturen nutzt, dient als Bezugsgröße. Es zeigt sich, dass die konventionelle Regelung insbesondere dann Nachteile aufweist, wenn die Außentemperatur von einem auf den anderen Tag stark variiert.

Bei den untersuchten prädiktiven Konzepten wird die gemessene Außentemperatur durch eine prognostizierte Außentemperaturvorhersage und geeignete Korrekturterme ersetzt. Wie auch bei dem konventionellen Konzept wird die Vorlauftemperatur über eine Heizkennlinie ermittelt, welche anschließend an das Gebäude und dessen Nutzung angepasst wird.

Es zeigt sich, dass durch die prädiktiven Konzepte – bei verbessertem thermischem Komfort – Energie gegenüber der konventionellen Variante eingespart werden kann. Nur durch Berücksichtigung der Wetterprognose lässt sich so bis zu 12% der thermischen Energie und über 50% der elektrischen (Hilfs-) Energie für Pumpen einsparen.

Die Einsparpotentiale durch die Nutzung von Wettervorhersagedaten sind mit der EY-modulo 5 Produktfamilie von SAUTER bereits heute – ohne zusätzliche Hardware – in SAUTER Projekten zu realisieren. Auf aufwendige online Gebäudemodellberechnungen kann so in Praxisprojekten verzichtet werden.

Die in der wissenschaftlichen Arbeit modellierten Ergebnisse der Komfortsteigerungen und Energieeinsparung konnten mit dem realen Projekt des Messeturms in Basel bestätigt werden. In diesem und anderen bereits umgesetzten SAUTER Projekten konnten mit Hilfe der Wettervorhersagedaten Energieeinsparungen von bis zu 30% realisiert werden.