Energiehaushalt eines Hauses: Heizungsregelung HZR

Autoren: Florian Pichmann; Nils Betten
Betreuer: Prof. Dr.-Ing. M. Göbel

→ zum Hauptartikel: Systems Design Engineering - Seminaraufgabe SoSe 2023: Energiehaushalt eines Hauses

Einleitung

Kommunikation und Organisation sind ein sehr wichtiger Grundpfeiler eines jeden Projektes, insbesondere wenn das Projekt und insbesondere die Entwicklung von mehr als einer Person durchgeführt wird. Damit diese Organisation gleichbleibend und wiederholbar abläuft, sind definierte Entwicklungsprozesse und -modelle erforderlich, damit ein Team mit immer gleichen, strukturierten Arbeitsabläufen reproduzierbar gute Ergebnisse abliefern kann und auch neue Mitglieder des Teams die Abläufe schnell verstehen und sich einarbeiten können. Aus diesem Grund haben wir in diesem Seminar die modellbasierte Entwicklung geübt.

Zielsetzung der Seminaraufgabe

Der Sinn dieser Aufgabe ist es, den vollständigen Ablauf des V-Modells als ein industrierelevantes Modell kennenzulernen und als Gruppe durchzuführen, um zu üben, wie man als Gruppe zusammenarbeiten und kommunizieren muss. Um dies zu üben haben wir als Kurs den Energiehaushalt eines Hauses recherchiert und danach simuliert. Um dies zu erfüllen haben wir insgesamt sechs Gruppen gebildet in denen wir einzelne Teilbereiche dieser Aufgabe bearbeitet haben.

Wir haben uns mit der Simulation der Heizungssteuerung für das Haus beschäftigt.

V-Modell

Wir haben im Rahmen dieses Projektes das V-Modell zur Organisation der Entwicklung unseres Projektes eingesetzt. Das V-Modell zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass jeder Phase in der Konzeptionierung und Implementierung des Projektes eine entsprechende Testphase gegenübersteht, was dazu führt dass nach diesem Modell entwickelte Projekte sehr gut getestet und dokumentiert werden. Die einzelnen Schritte des V-Modells umfassen:

• Anforderungsdefinition
• Funktionaler Systementwurf
• Technischer Systementwurf
• Komponentenentwurf
• Programmierung/Modellierung
• Komponententest
• Integrationstest
• Systemtest

Abbildung. 2: V-Modell

Anforderungsdefinition: Lastenheft

In der Anforderungsdefinition werden alle Anforderungen des Auftraggebers bzw Stakeholders in einem Dokument in einzelnen Stichpunkten aufgeführt und sind dort bewertbar formuliert, damit es später eindeutig möglich ist durch das Lastenheft zu gehen und zu sagen, welche Anforderungen erfüllt wurden und welche nicht.

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Funktionaler Systementwurf

Der funktionale Systementwurf ist der logische Aufbau des Systems aus logischen Komponenten, die eine sinnvolle Trennung nach logischer Funktionalität berücksichtigt und anhand dessen eine Trennung in verschiedene Blöcke des Systems, sogenannte Module, vorgenommen wird. Falls nötig ist es auch an dieser Stelle möglich, ein Modul in weitere Untermodule zu gliedern falls eine Teilafgabe zu komplex würde und es eine weitere Ebene zur klaren Zerlegung der Aufgabe benötigt.

Der funktionale Systementwurf war im Sommersemester 2023 kein Bestandteil der Gruppenaufgabe und wurde von Prof. Dr. Göbel bereitgestellt.

Technischer Systementwurf

Der technische Systementwurf nimmt ein einzelnes Modul aus dem funktionalen Systementwurf, in diesem Fall die Heizungsregelung(HZR), und definiert die noch abstrakte Funktion des Moduls in einzelnen Komponenten, falls nötig auch in einer feineren Untergliederung des Moduls in mehrere Komponenten. Die einzelnen Komponenten haben am Ende des technischen Entwurfes klar definierte Ein- und Ausgabeparameter und Signale und eine klar definierte Aufgabe.

Für die HZR wurden zwei Komponenten geschaffen:

• Heizungsregelung: Diese Komponente hat die Aufgabe die aktuelle Temperatur des Hauses als Input von der Isolierungsgruppe auszulesen und daraus in einer Regelung eine Energieanforderung zu erstellen und diese an die Heizungstechnikgruppe zu geben.
• Warmwasserspeicher: Diese Komponente erhält die Temperatur des Warmwassers von der PLACEHODLERgruppe und gibt eine Energieanforderung an die Heizungstechnik weiter.

Komponentenentwurf

Die Komponentenentwurf ist die genaue Aufstellung, wie die einzelnen Komponenten eines Moduls aufgebaut werden

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Programmierung / Modellierung

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Komponententest

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Integrationstest

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Systemtest

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Fazit

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Literaturverzeichnis

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→ zum Hauptartikel: Systems Design Engineering - Seminaraufgabe SoSe 2023: Energiehaushalt eines Hauses