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Wissenschaftliche Berichte:

T. Bednar, D. Bothe, M. Gladt, S. Handler, M. Neusser, K. Ponweiser, A. Reiter, S. Wolny, S. Zilles:
"SolCalc; Entwicklung eines normierbaren Rechenalgorithmus für die Energieverbrauchsschätzung und die Energieausweiserstellung von Wohngebäuden mit einem solaren Deckungsrad bis 100% unter Berücksichtigung optimaler Einbindung von Biomasse und Wärmepumpen";
Bericht für FFG; 2017; 224 S.



Kurzfassung deutsch:
Ausgangssituation/Motivation
Derzeit werden zur Planung innovativer Gebäude verschiedene teilweise nicht nachvollzieh-bare Methoden verwendet und es fehlt die Abbildung des Nutzerverhaltens für die Energiever-brauchsprognose. Außerdem ist kein vereinfachter Algorithmus zur Abbildung von Solarther-mie mit Deckungsgraden über 20% in Kombination mit Biomassekesseln und Wärmepumpen vorhanden.
Inhalte und Zielsetzungen
Das Hauptziel im Projekt SolCalc ist einen normierbaren Rechenalgorithmus für die Energie-verbrauchsschätzung und die Energieausweiserstellung von Wohngebäuden mit einem sola-ren Deckungsgrad über 20% bis zu 100% in Kombination mit Biomassekesseln und Wärme-pumpen zu entwickeln. Bei dieser Entwicklung soll auch eine Methode zur Abbildung des Nut-zerverhaltens integriert werden.
Methodische Vorgehensweise
Die Nutzermodellierung wurde in einem Feldtest mit Hilfe der Energieberatung Salzburg vali-diert. Der Rechenalgorithmus wurde in Matlab und Python umgesetzt. Der Matlab Algorithmus ist im Bericht beschrieben und die Umsetzung in Python ist als Webservice verfügbar. Für die Validierung wurden Testbeispiele dokumentiert und die Auswirkungen von unterschiedlichen numerischen Algorithmen gezeigt. Als realer Anwendungsfall wurde das e4-Sonnenhaus in Zwettl verwendet.
Ergebnisse und Schlussfolgerungen
Das Modell zur Nutzermodellierung hat sich als sehr treffsicher bei der Anwendung in der Energieberatung erwiesen. Die Abweichung der unterschiedlichen numerischen Algorithmen bei der Abbildung komplexer Einfamilienhäuser mit einem hohen solaren Deckungsgrad liegt unter 10%. Bei der Simulation des e4-Sonnenhauses konnte der gemessene solare De-ckungsgrad sehr präzise berechnet werden. Der Algorithmus steht in Form eines Schulungs-tools zur Verfügung, wobei auch ein Labeling zur Qualitätssicherung für Solarthermieanlagen integriert wurde.
Ausblick
Auf Basis dieser Erkenntnisse gibt es zwei FFG Folgeprojekte. Das Projekt "Simultan" be-schäftigt sich mit der Entwicklung einer konkreten Planungsumgebung für alle Beteiligten an einem Bauprojekt, wobei die Verfahren von SolCalc für Berechnungen im Hintergrund genutzt werden. Das Projekt "SolBau" verwendet und entwickelt den Rechenalgorithmus aus SolCalc weiter um die Auslegung der Anlage durchzuführen. Durch die holistische Betrachtung des Gesamtsystems können unnötige Kosten für überdimensionierte Anlagenkomponenten ver-mieden werden.

Kurzfassung englisch:
Starting point/Motivation
Currently, one uses various partly comprehensible methods for the planning of innovative buildings and a representation of the user behavior for the energy consumption forecast is missing. In addition, there is no simplified algorithm for handling solar thermal energy with coverage levels of more than 20% in combination with biomass boilers and heat pumps.
Contents and Objectives
The main objective of SolCalc is to develop a standardized calculation algorithm for the energy consumption assessment and the energy certification of residential buildings with a solar frac-tion of more than 20% in combination with biomass boilers and heat pumps. In addition, the development covers a method to integrate user behavior.
Methods
With the aid of Energieberatung Salzburg we developed the user behavior model and validated it in a field test. The arithmetic algorithm was implemented in Matlab and Python. The final report describes the Matlab algorithm. The Python implementation is available as a web ser-vice. For the validation, we created test examples to demonstrate the effects of different nu-merical algorithms. In addition, we tested the implemented algorithm on a real building, the e4-Sonnenhaus in Zwettl in Austria.
Results
The model for user behavior is accurate in its use in energy consulting. The deviation of the two different numerical algorithms is less than 10% regarding mapping complex single-family houses with a high solar fraction. In the simulation of the e4 Sonnenhaus, the simulated solar fraction was near the same like the measured solar fraction. The algorithm is available as a training tool, whereby we also integrate quality assurance labeling for solar thermal systems.
Prospects / Suggestions for future research
Based on the findings of SolCalc, there are two FFG subsequent projects. The project "Simul-tan" concentrates on the development of a specific planning environment for all stakeholders in a construction project. It uses the methods of SolCalc for calculations in the background. The project "SolBau" uses and enhances the calculation algorithms of SolCalc to carry out the design of the construction. The holistic view of the overall system avoids unnecessary costs for overdesigned system components.

Erstellt aus der Publikationsdatenbank der Technischen Universität Wien.