Simulation und Optimierung des Betriebsverhaltens komplexer energiewandelnder Systeme unter besonderIn der vorliegenden Arbeit werden die neuen M\u00f6glichkeiten der Modellbildung, Simulation und Optimierung mit der in der Version 1.0 erweiterten Simulationsumgebung Smile vorgestellt und auf drei unterschiedliche Beispiele solarthermisch unterst\u00fctzter Energieversorgungen angewandt. Hierf\u00fcr wird der Aufbau des Smile-Systems erl\u00e4utert, bei dem durch das Konzept der konfigurierbaren Software-Architektur die Erweiterbarkeit und Anpassungsf\u00e4higkeit an spezielle Anforderungen erm\u00f6glicht wird. Die Nutzung der objektorientierten Strukturierungsm\u00f6glichkeiten beim Aufbau einer Komponentenbibliothek f\u00fcr Solar- und Geb\u00e4udetechnik wird beschrieben und deren Vorteile bei der Modellierung und Validierung werden aufgezeigt. Durch die Integration numerischer Optimierungsverfahren in die Simulationsumgebung k\u00f6nnen Parameterstudien ersetzt und Auslegungsrechnungen durchgef\u00fchrt werden. Neben der Auswahl eines geeigneten Verfahrens wird versucht, die problematisch langen Rechenzeiten durch Reduzierung der Eingangsdaten zu verk\u00fcrzen. Durch die Verwendung neuronaler Netze k\u00f6nnen die in Jahresdatens\u00e4tzen enthaltenen Informationen konzentriert werden. Die dadurch erzielte Beschleunigung der Berechnung ist aber auch mit einem Genauigkeitsverlust verbunden, dessen Konsequenzen je nach Zielsetzung der Optimierung beurteilt werden m\u00fcssen. Um die M\u00f6glichkeiten von Smile aufzuzeigen, werden Anlagen zur Brauchwassererw\u00e4rmung und zur Heizungsunterst\u00fctzung sowie solare Nahw\u00e4rmesysteme untersucht. Bei ersteren werden nur gro\u00dfe Anlagen mit Pufferspeichern betrachtet. Insbesondere werden verschiedene Entladestrategien miteinander verglichen. Mit Hilfe der numerischen Optimierung wird f\u00fcr eine bestimmte Anlage die vorteilhafteste Kombination aus W\u00e4rmetauscher und anliegendem Massenstrom bestimmt. Der Einsatz von Smile zur kombinierten Anlagen- und Geb\u00e4udesimulation wird an Sanierungsma\u00dfnahmen von ostdeutschen Plattenbauten demonstriert. Um ein geplantes solarunterst\u00fctztes Luftheizungssystem zu beurteilen, werden sowohl das Geb\u00e4ude, die Anlage, als auch die geplante Regelungsstrategie modelliert. Verbesserungsm\u00f6glichkeiten der Verschaltung und der Regelung werden durch vergleichende Simulationen und Optimierungsrechnungen aufgezeigt. Die gr\u00f6\u00dften solarthermischen Anlagen f\u00fcr solarunterst\u00fctzte Nahw\u00e4rmesysteme ben\u00f6tigen einen zentralen saisonalen Speicher. Da durch dessen hohe Kosten die W\u00e4rmepreise deutlich steigen, wird durch Simulationen untersucht, wie weit ein rein passiver Speicher durch eine geothermische Tiefensonde ersetzt werden kann, die nicht nur Energie speichern kann, sondern vor allem der aktiven Erdw\u00e4rmenutzung dient. Um eine geeignete Dimensionierung f\u00fcr eine gew\u00fcnschte regenerative Deckungsrate zu bestimmen, wird mit Hilfe des Optimierers der erzielbare W\u00e4rmepreis minimiert und so Smile als Auslegungswerkzeug genutzt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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