05.03.2018, 13:30 Uhr
Modellvalidierung – Zwischen Simulation und Realität
Die Validierung bzw. Kalibrierung von Modellen kann auf der Ebene von Komponenten bzw. Bauteilen, Räumen, Gebäuden oder Siedlungen erfolgen. Die hierfür notwendigen Validierungsmessungen können entweder in einem Labor, unter kontrollierten in situ Bedingungen oder an real genutzten Objekten ausgeführt werden.
Bei jeder dieser Validierungsmessungen stellen sowohl Sensoren und Messtechnik als auch das Design der Validierungsmessungen die Schnittstelle zwischen der Realität und dem Simulationsmodell dar. Die Auswahl von geeigneter Sensorik und passenden Testszenarien wird am Beispiel des „BES-Model-Validation“-Datensatzes des IEA EBC ANNEX 58 aufgezeigt und durch weitere Beispiele aus dem Bürobau und der Komponentenvermessung ergänzt. Es werden Techniken, Hardware und Probleme bei der Ermittlung zuverlässiger Validierungsdaten dargestellt.
Um einen Validierungsprozess als erfolgreich bezeichnen zu können, müssen Validierungsziele definiert und deren Erreichen messbar gemacht werden. Zu diesem Zweck werden Kenngrößen vorgestellt, mit denen die Qualität von Simulationsmodellen geprüft werden können.
Für den Fall, dass eine Validierung (zunächst) erfolglos ist, muss der kritische Modellteil isoliert und angepasst werden. Die Erfahrung der Modellanten ist hierbei eine wichtige und vor allem zeiteffiziente Größe. Da jedoch jeder Bearbeiter an die Grenzen seiner Erfahrung kommen wird, müssen weitere methodische, mathematische Werkzeuge zur Verfügung stehen, die eine Identifikation des ungenauen Mechanismus ermöglichen. Hierfür können beispielsweise Sensitivitätsanalysen, Residuen-Regressions-Analysen und generische Parameteroptimierungen eingesetzt werden.
Matthias Kersken
Dr.-Ing. Matthias Kersken ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer IBP in der Abteilung „Energieeffizienz und Raumklima“. In der Arbeitsgruppe für „Evaluierung und Demonstration“ ist er verantwortlich für die Planung, Ausführung und Analyse von in situ-Messungen. Die eingesetzten Verfahren ermöglichen eine Extrapolation der experimentell gewonnenen Erkenntnisse durch dynamische Gebäudesimulation.
M. Kersken
Fraunhofer IBP
Modellvalidierung – Zwischen Simulation und Realität