Damien Picard, 07/09/2017 KRACHT VAN DYNAMISCHE SIMULATIES
Wat betekent dynamische simulatie? Simulatie = model dat realiteit nabotst http://www.arcon.pk/understanding energy modeling and building simulation/ http://www.heliocentric.org/passive_solar.htm Dynamisch = inertia van systeem in rekening gebracht. Vb: kamer warmt langzaam op wegens zonneinstralling. Software: DesignBuilder, TRNSYS, Modelica, EPB is GEEN dynamische simulatie software. 2/ 15
Doelstelling en inhoud Doelstelling: Antwoord op waarom, wanneer en hoe dynamische simulatie gebruiken? 1. Wanneer zijn dynamische simulaties nuttig? 2. Wat kunnen en wat kunnen simulaties NIET? 3. Wat zit achter dynamische simulaties? 4. Voorbeeld voor gevorderden: Model predictieve regeling. 5. Besluit 3/ 15
Wanneer zijn dynamische simulaties nuttig? 1. Wanneer het tijdsaspect is belangrijk. Vb: 1) oververhitting van massieve gebouw door zonnewinsten. 2) BKA in school? Sourbron, PhD, 2012. http://www.boydens.be/ 2. Te grote aantal parameters. Vb: Hoe verandert het gebouwcomfort en de energiegebruik door aanpassing van regeling/stooklijn? 3. Wanneer testen zijn gewenst maar reële experiment te duur of onmogelijk. Vb: regelingen vergelijken / smartgrid / predictieve regeling 4. Om antwoord op recurrente vraag is gezocht. Vb: heeft het gebouw extra koelmachine nodig of is BEO + nachtkoeling genoeg? 4/ 15
Wat kunnen en wat kunnen simulaties NIET? Zijn ze betrouwbaar? Dynamisch simulaties zijn meestal op fysische wetten gebaseerd die uitvoerig getest zijn. Vb: zonnewinst door een raam hangt van raam oppervlakte/orientatie/inclinatie, glas eigenschappen, positie van zon, Fysiche wetten zijn echter enkel nauwkeurig als aannamen zijn gerespecteerd en parameters juist. Vb: exacte zonnestraling niet gekend, glas mss vuil, schaduw, 5/ 15
Wat kunnen en wat kunnen simulaties NIET? Zijn ze betrouwbaar? Als zorgvuldig opgesteld, dynamische simulaties laten toe om trends, interactie tussen systemen, invloed factoren te analyseren goed voor concept te testen, ordegrootte schatting, inzicht in gedracht van gebouw + HVAC. Groot voordeel: alles is aanpasbaar en alle meetpunten zijn beschikbaar en foutloos! Absolute getallen zijn meestal niet betrouwbaar, meestal wegens foutieve parameterwaarden. Jorissen & al., 2017 6/ 15
Wat zit achter dynamische simulaties? Voorbeeld: rusthuis TerPotterie in modelica gemodelleerd met IDEAS bibliotheek. Rusthuis met 121 bedden, WP+BEO, BKA, radiatoren 130 000 vergelijkingen, 240 000 variabelen. 7/ 15
Wat zit achter dynamische simulaties? 8/ 15
system flowport_out flowport_in i defaults g Wat zit achter dynamische simulaties? propsbus Building envelope V=V vol ACH airleakage TSensor epslw area sentem K gaincon area epslw epssw summation gainrad layfra G=fraType.U_value*A*frac iconfra econfra QDesign QTra_design QTra_design propsbus_a laymul area epslw epssw S econ icon radsol 18 zonen + zolder + kelder i Ctrl 9/ 15
Wat zit achter dynamische simulaties? Verwarming / koelsysteem mod on heatpumpdata m0=m1_flow_nominal dp_nominal=dp1_nominal port_a1 predro1 port_b1 -P_evap V=sca*heatPumpData.m1/rho1_nominal QEvap prescribedheatevap vol1 powertable T_out_eva PElec P TEvapInExp TEvapIn coptable K P_el T_eva T_cond T_out_cond port_b2 K vol2 prescribedheatcond QCond port_a2 limup T_max - T_high limlow T_low - T_min hysteresis on_security deltat_security 0 hysteresis1 and deltat_security 0 V=sca*heatPumpData.m2/rho2_nominal thermalconductorlosses G=heatPumpData.G heatloss m0=m2_flow_nominal dp_nominal=dp2_nominal predro2 P_cond system defaults g 10 / 15
Wat zit achter dynamische simulaties? Luchtgroep ha ha gai_1 rep1 k=1/nele gai_2 rep2 port_a1 m_flow T k=1/nele water-side port_b1 masflosen_1 temsen_1 h ele h air-side port_b2 T m_flow port_a2 temsen_2 masflosen_2 heatport 11 / 15
Vb voor gevorderden: model predictieve regeling Intro tot MPC Weervoorspellingen Gebouw+ HVAC model [E.F Camacho and C. Bordons] Optimalizatie 12 / 15
Vb voor gevorderden: model Dynamische simulaties geregeld door RBC en MPC voor 4 gebouwen. MPC gebruikt dynamisch model voor optimalisatie! predictieve regeling 13 / 15
Vb voor gevorderden: model Energie carpet plot voor BKA en ventilatie voor RBC en MPC van de 4 gebouwen. predictieve regeling 14 / 15
Besluit Dynamische simulaties zijn nuttig om gebouwsgedrag op voorhand te analyzeren, testen en verbeteren. Leerrijk maar tijdrovend! Simulaties zijn meestal NIET betrouwbaar voor absolute getallen analyseer meetdata! Gebouwen worden complexer en simulatie + metingen worden onvermijdelijk! Damien Picard damien.picard@kuleuven.be Damienpd@Boydens.be Voor meer details: Doctoraat: Modeling, optimal control and HVAC design of large buildings using ground source heat pump systems. 26 September 2017, 16u30, Kasteel Arenberg, LEUVEN. 15 / 15