ColSim - Simulation von Regelungssystemen in ... - OptiControl

116 KAPITEL 6. REGELUNG EINER SOLARUNTERSTÜTZTEN HEIZUNGSANLAGE
Abbildung 6.10 zeigt eine Sequenz aus den Systemsimulationen vom 25. Januar bis 1. Februar,
die mit Hilfe von Klimameßdaten von Freiburg durchgeführt wurden. Neben der globalen
Einstrahlung IgT auf die Kollektorapertur erkennt man die Raumtemperatur T raum ,die
Vorlauftemperatur des Flächenheizsystems T VL , den Heizkreismassenstrom _m htg und die Führungsgröße
“Freigabe” des Fuzzy Controller. Ferner ist die Kesselleistung für den Betrieb einer
Temperatur [°C] / Freigabe [%] / 10*Leistung [kW]
110
1100
105
100
Freigabe-Stellgröße
1000
95
90
900
85 Paux_konv: Zuheizung konventionell geregelt
80
800
75
TVL: Vorlauftemperatur der Heizung
70
Paux*10: Zuheizung fuzzy-geregelt
65
700
60
600
55
50
500
45
40
400
35
30
mp_htg
IgT
300
25
T_raum
20
200
15
10
100
5
0
0
25 25.5 26 26.5 27 27.5 28 28.5 29 29.5 30 30.5 31 31.5 32
Zeit [d]
Abbildung 6.10: Systemdynamik am Beispiel einer Sequenz Ende Januar / Februar:
konventionellen Nachheizung 12 P aux;konv und der fuzzy-geregelten Nachheizung P aux zu erkennen.
Die morgendlichen Spitzen werden dabei durch die Nachheizung des Bereitschaftsteils des
Warmwassers verursacht, der sich im oberen Teil des Puffers befindet.
Man erkennt, daß nach wenigen sonnigen Tagen kein Zuheizbetrieb P aux;konv mehr erfolgen
muß: noch geringer wird die Nachheizung P aux bei Berücksichtigung des prognostizierten
Strahlungsaufkommens. Die “Freigabe” ist anfänglich bei geringer Strahlung nahe eins, vermindert
sich entsprechend des Strahlungsaufkommens bis auf null, so daß die Heizkreispumpe
schließlich abgeschaltet werden kann. Die Fremdenergie der Pumpe verringert sich durch diese
Technik über das Jahr um ca. 40 % . Aus dem Histogramm in Abbildung 6.11 ist zu ersehen,
daß die Raumlufttemperatur der Zone für beide Regelungskonzepte ähnlich verteilt ist, die
Durchschnittstemperatur im Falle der Fuzzy Regelung jedoch etwas niedriger liegt. Infolge der
Verschattungseinrichtung an den Fenstern treten auch im Sommer keine Temperaturen oberhalb
von 26 C auf. Die Jahresauswertung des Kessels ergibt einen Nachheizenergieaufwand von ca.
2781 kWh/a (32.7 kWh/m 2 a), wobei der Brauchwasserbedarf bei ca. 8 kWh/d liegt. Damit liegt
das fuzzy-geregelte System um ca. 9,5 % unterhalb des Nachheizenergiebedarfs des konventionell
geregelten Systems.
12 Diese stellt die einzige visualisierte Größe des konventionell geregelten Systems da.
Massenstrom [kg/h] / 0.5*Globalstrahlung [W/m2]