Semantikbasierte Entwurfsautomatisierung gebäudetechnischer Anlagen

In dieser Arbeit wird mit Hilfe von durch BIM zur Verfügung gestellten Gebäudedaten ein Reglerentwurfverfahren für eine Heizkesselreglung eines Gebäudes mittels P-Regler entwickelt. Das verwendete Gebäude wird durch eine IFC-Datei beschrieben. Für den Entwurf werden für die Teile des Heizkreislaufs und die Gebäudeteile thermodynamische Modelle entwickelt, welche zusammen ein System gewöhnlicher partieller Differentialgleichungen bilden. Die physikalischen Größen, welche hierfür benötigt werden, werden, wenn vorhanden, aus der IFC-Datei extrahiert. Außerdem werden Scharen an Gebäudevarianten als IFC-Dateien generiert, um das Reglerentwurfverfahren später zu testen. Das gebildete Modell wird zur Überprüfung der Stabilität in einer Ruhelage mit vorgegebener Raumlufttemperatur linearisiert. Die Stabilität wird dann anhand des linearisierten Systems für verschiedene Reglerverstärkungen überprüft. Außerhalb des Arbeitspunkts wird die Stabilität mit Simulationsstudien untersucht. Das Reglerentwurfsverfahren erzeugt für das Beispielgebäude und die Gebäudevarianten zufriedenstellende Reglerparameter, die für stabiles Systemverhalten mit leichten stationären Regelabweichungen sorgen.

In this thesis, a controller design procedure for a P-controller to be used as a heating controller of a building is developed with the help of building data provided by BIM. The building used is described by an IFC file. For the design, thermodynamic models are developed for the parts of the heating circuit and the building, which together form a system of ordinary partial differential equations. The physical quantities needed for this are extracted from the IFC file, if available. In addition, families of building variants are generated in the form of IFC files to test the controller design procedure later. The model formed is linearized to check stability at an equilibrium point with a given room air temperature. The stability is then checked using the linearized system for different controller gains. Outside the operating point, stability is also tested with simulation studies. The controller design procedure produces satisfactory controller parameters for the example building and building variants, providing stable system behavior with slight steady-state control deviations.