Paper Conference

Proceedings of BauSim Conference 2014: 5th Conference of IBPSA-Germany and Austria

     

Anlagenregelung in ODE-Systemen am Beispiel der thermischen Raum- und Gebäudesimulation

A. Paepcke, A. Nicolai

Abstract: Neben der Bewertung der Gebäudeeffizienz tritt innerhalb der Praxis zunehmend die thermische Behaglichkeit als zusätzliche Forderung in den Fokus. Deshalb hat sich die thermische Analyse sowohl auf der Gebäudeebene als auch auf Raumebene etabliert. Vorgestellt werden die Programme NANDRAD für die Multizonensimulation und HAJAWEE für die geometrische Raumsimulation. Beide Modelle berücksichtigen Speichermassen der Gebäudehülle sowie im Raum und erlauben die Integration von stationären Anlagenmodellen wie zum Beispiel Heizungen mit idealer Regelung. Die Bilanzgleichungen beider Modelle sind eingebettet in eine Integrationsplattform, welche die Systeme gewöhnlicher Differentialgleichungen (ODESysteme) der Raum- und Wandbilanzen numerisch löst. Dies bietet Vorteile für die Wahl effizienter Lösungsmethoden. Die stationären Bilanzgleichungen des langwelligen Strahlungsaustausches und der idealen Heizung sind allerdings innerhalb der Modellgleichungen auszuwerten. Dies kann zu linearen oder nichtlinearen Kopplungen führen, welche geeignet behandelt werden müssen. Die Lösungsstrategien für stationäre Gleichungen in NANDRAD und HAJAWEE werden vorgestellt und im Vergleich zu etablierten Programmen wie EnergyPlus ausgewertet. Besides the evaluation of the energy efficiency of buildings thermal comfort analysis has become an increasing focus in practical application. Consequently, thermal analysis of the building as well as room simulation has established. We present the multi zone simulation program NANDRAD and the geometric room model HAJAWEE. Including steady state models for plant components both programs take into consideration the thermal storage properties of the walls and the room. We integrate the balance equations into an integrator framework which numerically solves the systems of ordinary differential equations (ODE-systems) arising from the room and the wall balance equations. This design is advantageous with regard to an efficient numerical solution. We interpret the steady state long wave radiation balance and the ideal heating equations as part of the model evaluation block. Therefore, linear or nonlinear couplings may occur. We represent and the solution strategies for coupled steady state equations of NANDRAD and HAJAWEE and compare the results with established simulation programs like EnergyPlus.
Pages: 366 - 373
Paper:
bausim2014_1164