Objektorientierte Modellierung thermischen Gebäudeverhaltens

Object-oriented modelling of thermal building behaviour

  • Zur Entwicklung und Planung energiesparender Gebäude, zum Entwurf geeigneter Regelungsalgorithmen benötigt man detailliertes Wissen über das thermische und energetische Verhalten eines Gebäudes, das in Wechselwirkung mit seiner Umgebung und seinen Bewohnern steht. Dies leistet ein mathematisches Modell. Die Beschreibung großer, komplexer technischer Systeme führt zu hoch komplexen, umfangreichen mathematischen Modellen, die - zur Simulation implementiert - große Softwaresysteme ergeben. Es liegt daher nahe, Konzepte der Informatik auch in der mathematischen Modellbildung zu nutzen. Neben der Dekomposition in Teilsysteme, den Strukturierungskonzepten zur Beherrschung der Komplexität ist hier ein aktueller Forschungsgegenstand der Informatik von besonderem Interesse. Es handelt sich um die Nutzung der Wiederverwendung als methodisches Element des Softwareentwicklungsprozesses großer Systeme. Es wurde eine Modellbibliothek zur Simulation thermischen Gebäudeverhaltens in Modelica erstellt. Sie untergliedert sich in die Abschnitte Gebäude-, Thermohydraulik-, Umgebungs- und Algorithmenbibliothek. Die objektorientiert implementierten, nicht berechnungskausalen Modellkomponenten sind hierarchisch strukturiert. Ihre Implementierung orientiert sich am intuitiven physikalischen Verständnis des zu beschreibenden technischen Prozesses. So aggregiert ein Gebäude einzelne Räume, Fenster, Wände und diese wiederum einzelne Wandschichten.
  • For the development and construction of energy-saving buildings, their HVAC system, for the design of adequate control algorithms detailed knowledge about its thermal and energetic behaviour is needed. The external influences of the outdoor climate, user behaviour and internal loads have to be taken into account. An adequate mathematical description of the processes requires a wide spectrum of mathematical models from different physical and engineering disciplines. Explicit usage of reuse as design-method enhances the quality and efficiency of mathematical model development. Crucial for the reusability of the model components is besides the development of an adequate library structure the usage of modern concepts like object-oriented and non causal mathematical modelling. According to these principles an interdisciplinary model library for simulation of thermal building behaviour has been developed in Modelica. The model library is divided into four sublibraries (building, weather, heating, controller). Building models have been validated in exemplary configurations with the building simulation system TRNSYS.

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Metadaten
Author:Rolf Mathias Merz
URN (permanent link):urn:nbn:de:bsz:386-kluedo-15003
Advisor:L. Litz
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:German
Year of Completion:2002
Year of Publication:2002
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2002/09/05
Tag:thermisches Gebäudeverhalten
Modelica ; building ; simulation ; software reuse
GND-Keyword:Computersimulation ; Gebäude ; Modelica ; Softwarewiederverwendung
Faculties / Organisational entities:Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik
DDC-Cassification:620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten

$Rev: 12793 $