HydAb – Increase of comfort and efficiency by new concepts for hydraulic balancing of heat distribution in residential buildings

• Unité de recherche: OFEN
• Numéro de projet: SI/502518
• Titre du projet anglais: HydAb – Increase of comfort and efficiency by new concepts for hydraulic balancing of heat distribution in residential buildings

Description succincte (Allemand)

Wie wichtig der hydraulische Abgleich von Heizverteilsystemen ist, um Gebäude energieeffizient zu betreiben und den Komfort der Bewohner zu garantieren, ist schon lange bekannt. Nichtsdestotrotz kann festgestellt werden, dass es an Fachwissen mangelt und immer noch viel zu häufig ungenügende Umsetzungen in der Praxis auftreten. Dies haben auch Unternehmen festgestellt und neue Produkte bzw. Lösungen entwickelt. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes soll untersucht werden, wie gut und zuverlässig diese Lösungen zum automatischen hydraulischen Abgleich funktionieren, und welchen Gewinn sie für Komfort und Energieeffizienz bringen. Dazu werden die Produkte real installiert und mittels eines Hardware-in-the-Loop Verfahren getestet. Die Auswirkungen auf ein virtuelles, detailliert modelliertes Gebäude können dabei in Echtzeit verfolgt und bewertet werden. Der Fachwelt werden die Resultate in Form von Factsheets, die einen unabhängigen Vergleich ermöglichen, vorgestellt.

Description succincte (Anglais)

The importance of hydraulic balancing of heat distribution systems in order to operate buildings in an energy-efficient manner and to guarantee the comfort of the occupants has been known for a long time. Nevertheless, it can be stated that there is a lack of expertise and still far too often insufficient implementations occur in practice. Companies have also noticed this and have developed new products or solutions. The aim of this research project is to investigate how well and reliably these solutions for automatic hydraulic balancing work, and what benefits they provide in terms of comfort and energy efficiency. For this purpose, the products will be installed in real systems and tested by means of a hardware-in-the-loop procedure. The effects on a virtual building modeled in detail can be tracked and evaluated in real time. The results are presented to the professional community in the form of fact-sheets that enable an independent comparison.

Description succincte (Français)

L'importance de l'équilibrage hydraulique des systèmes de distribution de chauffage pour assurer l'efficacité énergétique des bâtiments et le confort des habitants est connue depuis longtemps. Néanmoins, on constate un manque de connaissances et encore trop souvent une mise en œuvre insuffisante dans la pratique. Les entreprises l'ont également constaté et ont développé de nouveaux produits ou solutions. Dans le cadre de ce projet de recherche, il s'agit d'étudier l'efficacité et la fiabilité de ces solutions d'équilibrage hydraulique automatique, ainsi que les bénéfices qu'elles apportent en termes de confort et d'efficacité énergétique. Pour ce faire, les produits seront installés en situation réelle et testés au moyen d'une procédure hardware-in-the-loop. Les effets sur un bâtiment virtuel modélisé en détail peuvent alors être suivis et évalués en temps réel. Les résultats seront présentés aux professionnels sous forme de fiches d'information permettant une comparaison indépendante.

Publications / Résultats (Allemand)

Im Projekt HydAb wird ein Herstellerunabhängiger Vergleich verschiedener Lösungen zur Raumregelung und zum hydraulischen Abgleich, mit einer Quantifizierung der Energie- und Komfortverbesserung für neue Wohnbauten, ermöglicht. Im ersten Schritt wurden dazu Rahmenbedingungen definiert. Ein virtuelles Mehrfamilienhaus wurde im Simulationsmodell erstellt, inklusive der dynamischen Lastbedingungen. Jede der sechs Wohnungen wird über eine Fussbodenheizung mit 8 Strängen beheizt. Am Prüfstand wurde die Hardware aufgebaut und die Software erweitert, um zum einen die Wärmelieferung mit Heizkreispumpe und Steigleitung und zum anderen die Wärmeabgabe an eine Wohnung in Echtzeit zu simulieren und zu emulieren. Zwischen Wärmelieferung und Wärmeabgabe können verschiedene Heizkreisverteiler installiert werden, um diese im Hardware-in-the-Loop Verfahren zu testen. Das, dem Test hinterlegte, Simulationsmodell wird dann mit den resultierenden Massenströmen in den einzelnen Strängen der Fussbodenheizung versorgt und liefert die Sollwerte an Austrittstemperatur zur Emulation durch den Prüfstand. Erste Vortests zur Optimierung der Testparameter wurden durchgeführt. Im nächsten Schritt werden dann Messungen an verschiedenen Lösungen zur Raumregelung und zum hydraulischen Abgleich am Prüfstand durchgeführt.

Documents annexés

• Zwischenbericht 2025_deutsch [PDF] 1'458 kB

Publications / Résultats (Anglais)

The HydAb project enables a manufacturer-independent comparison of different solutions for room control and hydronic balancing, with a quantification of energy and comfort improvements for new residential buildings. The first step was to define the framework conditions. A virtual apartment building was created in the simulation model, including the dynamic load conditions. Each of the six apartments is heated via underfloor heating with 8 circuits. The test bench hardware was set up and the software was expanded to simulate and emulate the heat supply with heating circuit pump and riser duct on the one hand and the heat output to an apartment in real time on the other. Various heating circuit distributors can be installed between heat supply and heat output in order to test them in a hardware-in-the-loop procedure. The simulation model behind the test is then supplied with the resulting mass flows in the individual circuits of the underfloor heating system and provides the setpoint values for the outlet temperature for emulation by the test bench. Initial preliminary tests were carried out to optimize the test parameters. In the next step, measurements will be carried out on various solutions for room control and hydraulic balancing on the test bench.

Publications / Résultats (Français)

Le projet HydAb permet de comparer, indépendamment des fabricants, différentes solutions de contrôle des pièces et d'équilibrage hydronique, et de quantifier les améliorations en termes d'énergie et de confort pour les nouveaux bâtiments résidentiels. La première étape a consisté à définir les conditions-cadres. Un immeuble d'habitation virtuel a été créé dans le modèle de simulation, y compris les conditions de charge dynamiques. Chacun des six appartements est chauffé par le sol avec 8 circuits. Le matériel du banc d'essai a été installé et le logiciel a été étendu pour simuler et émuler l'alimentation en chaleur avec la pompe du circuit de chauffage et la conduite montante, d'une part, et la sortie de chaleur vers un appartement en temps réel, d'autre part. Différents distributeurs de circuits de chauffage peuvent être installés entre l'alimentation en chaleur et la sortie de chaleur afin de les tester dans le cadre d'une procédure "hardware-in-the-loop". Le modèle de simulation qui sous-tend l'essai est ensuite alimenté par les flux de masse résultants dans les différents circuits du système de chauffage par le sol et fournit les valeurs de consigne de la température de sortie pour l'émulation par le banc d'essai. Des essais préliminaires ont été réalisés pour optimiser les paramètres de l'essai. Au cours de la prochaine étape, des mesures seront effectuées sur différentes solutions de contrôle de la pièce et d'équilibrage hydraulique sur le banc d'essai.