„nachhaltige technologien 01 | 2023"

Im Zuge der Validierung konnten bereits folgende Optimierungen durchgeführt werden: - Die Massenströme der Kältemaschinen wurden auf eine definierte Vorlauftemperatur angepasst. - Der Massenstrom im Fan-Coil-Kreis wurde reduziert und damit die Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauftemperatur erhöht. Durch die Verrin- gerung des Massenstroms konnte die Schichtung im Speicher verbessert werden. Dadurch taktet die Kältemaschine im Schwachlastbetrieb weniger. - Die Betriebszeit der Free-Cooling-Pumpe konnte durch eine Änderung in der Regelstrategie, welche die Austrittstemperatur berücksichtigt, auf die Zei- ten mit positivem Kühlbeitrag reduziert werden. - Der Strombedarf der Ventilatoren der Lüftungsanla- gen konnte durch die Einstellung der variablen Vo- lumenstrom-Klappen in den einzelnen Geschoßen auf einen minimalen Volumenstrom reduziert werden. - Zudem konnten fehlerhafte Funktionen und defekte Komponenten, wie beispielsweise ein defektes Ven- til beim Kühlregister der Lüftungsanlage Küche bzw. eine defekte Wärmerückgewinnung, entdeckt werden. Digitaler Zwilling eines Mustergeschoßes Ein Mustergeschoß mit Glasfassaden, Wärme- und Kälteabgabe wurde in IDA ICE abgebildet. Da am Gebäude selbst keine Solarstrahlungsdaten gemes- sen werden, wurden für die Validierung Wetterdaten der ZAMG (seit Jänner 2023 GeoSphere Austria) vom Standort Hohe Warte, der etwa sechs Kilometer ent- fernt liegt, verwendet. Außerdem wurden in jedem Raum CO 2 -Sensoren installiert. Dadurch konnte der Anstieg der CO 2 -Konzentration verfolgt werden. Kriti- sche Werte wurde nur extrem selten erreicht, sodass Optimierung der Kälte- und Lüftungsanlage Das Kältesystem versorgt verschiedene Abnehmer im Gebäude, wie beispielsweise Kühldecken, Kühl- register in den Lüftungsanlagen und Fan Coils. Zur Kälteerzeugung stehen derzeit drei gesplittete luft- gekühlte Kompressionskältemaschinen mit einer Nominalleistung von je 844 kW (6/16°C, 32°C) zur Verfügung. Die Kältemaschinen sind am Dach des Gebäudes situiert und versorgen einen 4 000-Liter Kältespeicher, der als hydraulische Weiche fungiert. Der Massenstrom der Abnehmerseite wird in Abhän- gigkeit des Kühlbedarfes geregelt, die Regelung der Kältemaschinen erfolgt in Abhängigkeit der benötig- ten Vorlauftemperatur der Abnehmer. Die Hauptab- nehmer sind lediglich zu den Bürozeiten aktiv. Für die Serverräume je Stockwerk existiert eine Bandlast von rund 50 kW, die rund um die Uhr benötigt wird. Für jeden Abgang ist ein Wärmemengenzähler vorhan- den, der Massenstrom, Vor- und Rücklauftemperatur, die aktuelle Leistung sowie den Energieverbrauch an das Gebäudeautomationssystem sendet. Das Bürogebäude verfügt über eine kontrollierte Be- und Entlüftung. Die Lüftungsanlagen sind mit Wärmerückgewinnung als Vollklimaanlagen mit Heiz-, Kühl- und Nachheizregister sowie Befeuchtung ausgeführt. Für die Modellierung wurde eine Anlage mit zusätzlicher Messtechnik ausgestattet, um eine Modellvalidierung realisieren zu können. Die Kälte- anlage und die Lüftungsanlage bilden zwei eigen- ständige Modelle in IDA ICE, die mit den Messwerten kalibriert wurden. Einerseits dient das kalibrierte Anlagenmodell als Detailmodell im Rahmen einer Co-Simulation, andererseits ist eine energietechni- sche Optimierung der Anlagen durch Sollwertverän- derungen möglich. Beispielhafter Vergleich von gemessenen (schwarz) und berechneten (grün) Leistungsdaten für den Kühldeckenabnehmer des Kältemodells (WMZ 80, linke Abbildung), sowie das Kühlregister in einer Lüftungsanlage (Kühlregister L01, rechte Abbildung) für einen Tag. Bsp. Modell Lüftungsanlage Kühlregister L01 - Nennleistung 479kW Bsp. Kältemodell WMZ 80 - Kühldecken 11.-23. OG - Nennleistung 525kW Kälteleistung in kW 300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 6168 6170 6172 6174 6176 6178 6180 6182 6184 6186 6188 6190 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Q_set_DF, (*0.001) (80.OUTPUT) Messdaten Q_cooling_sim, (*0.001) (80.OUTPUT) berechnete Daten Kälteleistung in kW 300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 6168 6170 6172 6174 6176 6178 6180 6182 6184 6186 6188 6190 P _KR_mess, (*0.001) (Leistungen) Messdaten Q_totout_KR, (*0.001) W (Leistungen) berechnete Daten 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 11 10 DATENGESTEUERTE INTELLIGENTE GEBÄUDE