Modellgestützte Regelung von Anlagen der Gebäudeklimatechnik

摘要

Gebäudeenergiesysteme werden in der heutigen Zeit aus sehr energieeffizienten Komponenten aufgebaut, mit einem hohen Anteil an erneuerbarer Erzeugung ausgestattet und aufgrund der Interaktion vieler unterschiedlicher Erzeuger und Verbraucher immer komplexer. Dieser Beitrag präsentiert eine Methode, mithilfe derer eine der Komplexität dieser Systeme angemessene, hocheffiziente Regelungsstrategie entworfen und implementiert werden kann. Dazu wird ein Ansatz zur modellgestützten Regelung entwickelt, in einem Algorithmus implementiert und auf ein Zentralklimagerät angewendet. Der Algorithmus arbeitet in zwei verschiedenen Modi: einem Identifikations- und einem Regelungsmodus. Im Identifikationsmodus regt der Algorithmus Teilsysteme, beispielsweise den Erhitzer des Klimagerätes, durch Öffnung des Ventils nach einem bestimmten Muster an. Mit dem gemessenen Temperaturverlauf wird dann ein dynamisches Simulationsmodell automatisch kalibriert. Aufbauend auf den kalibrierten Modellen führt der Algorithmus im Regelungsmodus in regelmäßigen Abständen Optimierungen durch, um die für den aktuellen Betriebspunkt effizientesten Stellsignale zu finden. Diese werden über das BACnet Protokoll an die reale Anlage gesendet. In Simulationen und Experimenten mit der realen Anlage wird die Funktionalität des Algorithmus nachgewiesen und mit anderen Regelungsansätzen verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass der Algorithmus in der Lage ist, die Anlage auch unter dem Einfluss starker dynamischer Störgrößen energieeffizient und stabil zu regeln. Er stellt damit eine mögliche Lösung für ein modernes Automationssystem für effiziente Gebäudeenergiesysteme dar.