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Prädiktive Regelung für Gebäude - Simulation und Praxis

Author(s):

D. Sturzenegger, M. Morari
Conference/Journal:

8. Schweizer Haustech Planertag, Zurich, Switzerland.
Abstract:

Die Steigerung der Energieeffizienz in Gebäuden ist ein wichtiges Ziel zur Reduktion des Gesamtenergieverbrauchs in Ländern wie der Schweiz. Allerdings ist hierzulande der Gebäudepark bereits weitgehend vorhanden und Sanierungsmassnahmen sind häufig aufwendig und kostenintensiv. Daher kann es lohnend sein, insbesondere bei bestehenden Gebäuden, auf intelligente Regelungskonzepte zu setzen, um die Energieeffizienz zu erhöhen.

Die Verwendung von vorausschauenden Regelungen, die die zukünftige Entwicklung des Wetters berücksichtigen und sich die Gebäudemasse als Energiespeicher zunutze machen, ist sehr vielversprechend. Im Projekt OptiControl, einem Projekt der ETH Zürich, Siemens Building Technologies, der MeteoSchweiz, der EMPA und der Gruner AG, wurde die Verwendung einer modellprädiktiven Regelung in Kombination mit Wetterprognosen zur Steigerung der Energieeffizienz bei gleichzeitiger Garantie des Komforts untersucht.

Die neu entwickelten modellprädiktiven (MPC) Regler, die auch die Unsicherheiten in den Wetterprognosen berücksichtigen, zeigen deutliche Verbesserungen im Vergleich zu herkömmlichen regelbasierten Methoden der Regelung. Die im Projekt erzielten Simulationsergebnisse stehen in einem Online-Tool der Öffentlichkeit zur Verfügung.

In der zweiten Projektphase wurden die vorausschauenden Regler auf einem Bürogebäude installiert. Die Regler zeigten sowohl in der Kühl- als auch in der Heizphase ein gutes Verhalten und konnten ein gutes Komfortlevel garantieren. In einer detaillierteren Simulationsstudie mit der Gebäudesimulationssoftware EnergyPlus wurde der MPC Regler mit der vorinstallierten Regellösung verglichen. Der modellprädiktive Regler zeigte eine deutlich verbesserte Performance in Komfort und Energieverbrauch. Für die Modellierung des Gebäudes wurde ein Algorithmus entwickelt, welcher aus den Gebäudedaten ein MPC fähiges Modell generiert. Dieses Modell wurde mit EnergyPlus und mit Messungen auf dem Gebäude verglichen. Experimente zeigten, dass MPC sehr einfach verwendet werden kann um Heizlasten zu verschieben.

Year:

2013
Type of Publication:

(06)Talk
Supervisor:

M. Morari

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