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001015904 245__ $$aAutomated planning and implementation of mode-based control algorithms for building energy systems$$cvorgelegt von Xiaoye Cai$$honline
001015904 246_3 $$aAutomatisierte Planung und Implementierung Modus-basierter Steuerung für Gebäudeenergiesysteme$$yGerman
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001015904 300__ $$a1 Online-Ressource : Illustrationen
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001015904 3367_ $$0PUB:(DE-HGF)11$$2PUB:(DE-HGF)$$aDissertation / PhD Thesis$$bphd$$mphd
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001015904 500__ $$aVeröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University. - Schreibfehler im Übersetzungstitel des Dokuments: Plannung
001015904 502__ $$aDissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2025$$bDissertation$$cRheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen$$d2025$$gFak04$$o2025-07-29
001015904 5203_ $$aTrotz umfangreicher Forschung besteht in der Gebäudeindustrie weiterhin eine Diskrepanz zwischen der prognostizierten und der tatsächlichen Energieeffizienz von Gebäuden. Gebäude-automations- und -steuerungssysteme (BACS) bieten hierfür eine vielversprechende Lösung, da Studien belegen, dass sie erhebliche Energieeinsparungen ermöglichen. Allerdings gibt es bei der traditionellen Planung und Implementierung von BACS Herausforderungen, insbesondere bei der Integration erneuerbarer Energiequellen und der effizienten Entwicklung von Steuerungsfunktionen. Die manuelle Programmierung und die unzureichende digitale Dokumentation von Steuerungsfunktionen verstärken diese Probleme zusätzlich, was zu einem suboptimalen Betrieb und potenziellen Ausfällen des Systems führen kann. Diese Arbeit trägt zur Lösung dieser Problematik bei, indem sie softwaregestützte Ansätze für die automatisierte Planung und Implementierung modusbasierter Steuerungen für Gebäudeenergiesysteme (GES) entwickelt. Das entwickelte Planungstool nutzt die Industrial Foundation Classes (IFC) zur digitalen Dokumentation und ermöglicht die automatisierte Dekomposition von GES, die regelbasierte Identifizierung von Betriebsmodi sowie die automatisierte Modellierung von GES zusammen mit modusbasierten Steuerungen unter Verwendung von Modelica. Simulationen unterstützen die Bewertung der erstellten Steuerungsdesigns in frühen Planungsphasen. Eine neue IFC-basierte Dokumentationsmethode ist entwickelt und schließt Informationsverluste zwischen Planungs- und Implementierungsphase aus. Anschließend können die geplanten Steuerungen durch das entwickelte Implementierungstool automatisch aus den IFC-Daten extrahiert und in SPS-Code (Speicherprogrammierbare Steuerung) übersetzt werden. Dies beschleunigt den Implementierungsprozess und gewährleistet gleichzeitig Genauigkeit und Zuverlässigkeit. Die Anwendung dieser Toolchain auf zwei Anwendungsfälle zeigt ihre Effektivität bei der Automatisierung der Planung und Implementierung modusbasierter Steuerungen für GES. Die Analyse zeigt, dass die Toolchain die Planung modusbasierter Steuerungen erleichtert und bestätigt die erfolgreiche Modellierung in Modelica, wodurch ihre Bewertung ermöglicht wird. Darüber hinaus zeigen Simulationsergebnisse aus der Implementierungsphase die nahtlose Integration der geplanten Steuerungen in IFC-Daten sowie deren anschließende direkte Implementierung in SPS. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Methodik einen wesentlichen Beitrag zur Digitalisierung der Planung und Implementierung von Steuerungen in BACS leistet. Es ist erwartet, die entwickelte Toolchain in Zukunft in praktischen Projekten einzusetzen.$$lger
001015904 520__ $$aThe performance gap in the building industry, reflecting the mismatch between predicted and actual energy performance, persists despite extensive research efforts. Building Automation and Control Systems (BACS) offer a promising solution, with studies demonstrating substantial energy savings and performance improvements. However, traditional BACS planning and implementation processes face challenges, particularly in integrating renewable energy sources and ensuring efficient control function development. Manual programming and inadequate digitization of control function documentation further compound these issues, leading to suboptimal system operation and potential failures. Thus, this work contributes to this field by developing software-assisted approaches for automated planning and implementation of mode-based control algorithms for Building Energy Systems (BES). By harnessing the capabilities of the Industrial Foundation Class (IFC) for digital documentation, the developed planning tool streamlines the systematic development of mode-based control algorithms. It achieves this through automated BES decomposition, rule-based identification of operating modes, and automated modeling of BES alongside mode-based control algorithms using Modelica. Early-stage simulation-assisted evaluations ensure the appropriateness of control designs. Moreover, to bridge the gap between planning and implementation phases and mitigate information loss and ambiguity, this work pioneers an IFC-based documentation method. This approach allows for the documentation of planned control algorithms within the IFC schema, facilitating seamless integration with the implementation tool. Consequently, the planned control algorithms can be automatically extracted from IFC data and translated into Programmable Logic Controller (PLC) code, expediting the implementation process while ensuring accuracy and reliability.By applying this toolchain to two use cases, the study demonstrates its effectiveness in automating the planning and implementation of mode-based control algorithms for BES stored in IFC data. This analysis shows that the toolchain efficiently automates the extraction and processing of desired BES topologies from IFC data, facilitating the planning of mode-based control algorithms. Simulation outcomes validate the successful modeling of these planned control algorithms in Modelica, enabling their evaluation and refinement. Moreover, simulation results from the implementation phase demonstrate the seamless integration of the planned control algorithms into IFC data and their subsequent direct implementation in PLCs. In summary, this methodology significantly advances the digitization of planning and implementation of control functions in BACS. The developed toolchain is expected to be applied in practical projects in the future.$$leng
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001015904 7001_ $$0P:(DE-82)IDM00787$$avan Treeck, Christoph Alban$$b2$$eThesis advisor$$urwth
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