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Entwicklung eines Model-Generators für private Haushalte auf Basis der IWU-Gebäudetypologie als Grundlage für EnergyPlus Gebäudesimulationen

Eller, Christian :
Entwicklung eines Model-Generators für private Haushalte auf Basis der IWU-Gebäudetypologie als Grundlage für EnergyPlus Gebäudesimulationen.
TU Darmstadt
[Masterarbeit], (2016)

Kurzbeschreibung (Abstract)

Durch die europaweite Einführung der Smart-Meter Zähler, ist es möglich individuelle Energieverbrauchsdaten automatisiert und in einem beliebigen Zeitraum messen zu können. Das Institut für Numerische Methoden und Informatik im Bauwesen der Technischen Universität Darmstadt beschäftigt sich im Forschungsprojekt „SmartER Game“ damit, welcher Mehrwert sich durch die Auswertung dieser Daten für Verbraucher, Versorger und Umwelt generieren lässt. In diesem Zusammenhang ist die Aufgabe dieser Thesis einen Software Generator zu entwickeln, der es ermöglicht mit Hilfe der IWU-Gebäudetypologie simulationsfähige Modelle von Einfamilienhäusern zu entwickeln, welche in Zukunft diese Daten nutzen können, um reale Simulationen über Energieverbräuche zu tätigen. Deshalb wurde die Simulationssoftware EnergyPlus und dessen Erweiterung OpenStudio untersucht, um Hintergründe, Abläufe und nötige Parameter für die Modellierung zu verstehen und zu analysieren. Außerdem wurde bei dieser Betrachtung festgestellt, dass die amerikanische Software auch für die europäischen Gebäude anwendbar ist, auch wenn dadurch einige erläuternde Änderungen vorzunehmen sind. Die OpenStudio API wurde verwendet, um ein Modell mit Konstruktion, verschiedenen Räumen, Bewohnern, Heizanlage, elektronischen Geräten und Licht zu erstellen. Die einzelnen Parameter wurden untersucht, um ihre Bedeutung für die Modellierung zu qualifizieren. Ziel war es, die Vorgaben der EnEV zu verwirklichen, um ein realitätsnahes Modell zu entwickeln. Dabei wurden fehlende Kenntnisse durch die IWU-Gebäudetypologie, IWU Anlagenkennwerte, der EnEV und dem statistischen Bundesamt ergänzt und deren Auswirkungen auf die Simulationsergebnisse untersucht. Dadurch konnte die Eingabe des Nutzers auf die Information des Gebäudetyps und Baujahr reduziert werden. Die Kompatibilität mit EnergyPlus wurde hergestellt und die Ergebnisse auch in OpenStudio veranschaulicht und verglichen. So konnte gezeigt werden, dass es möglich ist, mit der Verwendung der IWU-Gebäudetypologie als Datenbank, einen Software Generator zu erstellen, der simulationsfähige Modelle entwickelt, welche aussagekräftige Ergebnisse liefern. Dazu sind vom Nutzer keine Fachkenntnisse in Bezug auf Baukonstruktion, energetische Berechnungen, Softwareprogrammierung oder der Simulationssoftware EnergyPlus notwendig. Am Schluss einer jeden Generierung konnte eine Simulation gefahren und dem Nutzer die Ergebnisse durch einfache visuelle Verwendung der EnEV Skala veranschaulicht werden.

Typ des Eintrags: Masterarbeit
Erschienen: 2016
Autor(en): Eller, Christian
Titel: Entwicklung eines Model-Generators für private Haushalte auf Basis der IWU-Gebäudetypologie als Grundlage für EnergyPlus Gebäudesimulationen
Sprache: Deutsch
Kurzbeschreibung (Abstract):

Durch die europaweite Einführung der Smart-Meter Zähler, ist es möglich individuelle Energieverbrauchsdaten automatisiert und in einem beliebigen Zeitraum messen zu können. Das Institut für Numerische Methoden und Informatik im Bauwesen der Technischen Universität Darmstadt beschäftigt sich im Forschungsprojekt „SmartER Game“ damit, welcher Mehrwert sich durch die Auswertung dieser Daten für Verbraucher, Versorger und Umwelt generieren lässt. In diesem Zusammenhang ist die Aufgabe dieser Thesis einen Software Generator zu entwickeln, der es ermöglicht mit Hilfe der IWU-Gebäudetypologie simulationsfähige Modelle von Einfamilienhäusern zu entwickeln, welche in Zukunft diese Daten nutzen können, um reale Simulationen über Energieverbräuche zu tätigen. Deshalb wurde die Simulationssoftware EnergyPlus und dessen Erweiterung OpenStudio untersucht, um Hintergründe, Abläufe und nötige Parameter für die Modellierung zu verstehen und zu analysieren. Außerdem wurde bei dieser Betrachtung festgestellt, dass die amerikanische Software auch für die europäischen Gebäude anwendbar ist, auch wenn dadurch einige erläuternde Änderungen vorzunehmen sind. Die OpenStudio API wurde verwendet, um ein Modell mit Konstruktion, verschiedenen Räumen, Bewohnern, Heizanlage, elektronischen Geräten und Licht zu erstellen. Die einzelnen Parameter wurden untersucht, um ihre Bedeutung für die Modellierung zu qualifizieren. Ziel war es, die Vorgaben der EnEV zu verwirklichen, um ein realitätsnahes Modell zu entwickeln. Dabei wurden fehlende Kenntnisse durch die IWU-Gebäudetypologie, IWU Anlagenkennwerte, der EnEV und dem statistischen Bundesamt ergänzt und deren Auswirkungen auf die Simulationsergebnisse untersucht. Dadurch konnte die Eingabe des Nutzers auf die Information des Gebäudetyps und Baujahr reduziert werden. Die Kompatibilität mit EnergyPlus wurde hergestellt und die Ergebnisse auch in OpenStudio veranschaulicht und verglichen. So konnte gezeigt werden, dass es möglich ist, mit der Verwendung der IWU-Gebäudetypologie als Datenbank, einen Software Generator zu erstellen, der simulationsfähige Modelle entwickelt, welche aussagekräftige Ergebnisse liefern. Dazu sind vom Nutzer keine Fachkenntnisse in Bezug auf Baukonstruktion, energetische Berechnungen, Softwareprogrammierung oder der Simulationssoftware EnergyPlus notwendig. Am Schluss einer jeden Generierung konnte eine Simulation gefahren und dem Nutzer die Ergebnisse durch einfache visuelle Verwendung der EnEV Skala veranschaulicht werden.

Freie Schlagworte: Energie, Model-Generator, Private Haushalte, Simulation, Typologie
Fachbereich(e)/-gebiet(e): 13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften > Institut für Numerische Methoden und Informatik im Bauwesen
13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften
Hinterlegungsdatum: 20 Apr 2016 09:34
Zusätzliche Informationen:

Betreuer: Robert Irmler

Datum der Begutachtung bzw. der mündlichen Prüfung / Verteidigung / mdl. Prüfung: 15 April 2016
Schlagworte in weiteren Sprachen:
Einzelne SchlagworteSprache
Energy, Model Generator, Residential Household, Simulation, TypologyEnglisch
Alternatives oder übersetztes Abstract:
AbstractSprache
More than 25% of European total final energy consumption is caused solely by the residential sector. In this context, energy simulations can give insights into how retrofits and modifications can influence a buildings energy performance. Due to the complexity of such simulations and their underlying models this is a task which is usually performed by experts. Therefore, the institute of numerical Methods and Informatics in Civil Engineering of the Technical University Darmstadt tries to simplify those energy simulations for consumers, providers and the environment by working on their research project “SmarER Game”. So the aim of this thesis is to generate a software tool which uses the IWU Building Typology to create a realistic model of a single family house. In the end the model should be compatible with a simulation software, called EnergyPlus. Which is why, this simulation software and its extension OpenStudio were analyzed regarding their sequences and the parameters needed for the modelling. Additionally, the difference between the American properties and the European standard of single houses was investigated and summarized. Finally, the OpenStudio API was used to create a model with construction, different rooms, residents, HVAC, electrical loads and lights to calculate its total energy consumption. In this process missing knowledge was complemented by the IWU Building Topology, IWU Characteristics Value for HVAC and Statistics by the German Office for Statistics. The influence of each input on the simulation was analyzed and summarized by using the EnEV scale. By preanalyzing the high quantity of inputs the user is left with the only two simple parameters type of building and construction year to being able to run the whole energy simulation without the knowledge of an expert. At the end of every simulation the results are shown on the typical EnEv scale and the opportunity to edit the model and to compare the visual results in OpenStudio is given.Englisch
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