Solver-Optionen
Referenz der Performance-Optionen des NANDRAD-Solvers: Zeitintegration (CVODE, Euler), relative Toleranz, Zeitschrittgrenzen, lineare Gleichungslöser KLU/GMRES/BiCGStab und ILU-Vorkonditionierer
Überblick
Die Solver-Optionen befinden sich in der Simulationsansicht auf der Seite Dynamische Simulation im Reiter Performance-Optionen. Sie beeinflussen ausschließlich Rechengeschwindigkeit und Robustheit der numerischen Lösung — bei konvergenter Rechnung nicht die physikalischen Ergebnisse (innerhalb der Toleranzen). Leere Eingabefelder bedeuten „Auto“: Der Solver verwendet dann seine Standardwerte.
Allgemeine Optionen
| Feld | Standard | Bedeutung |
|---|---|---|
| Relative Toleranz: | 1e-5 | Genauigkeit der Zeitintegration; kleinere Werte liefern genauere Ergebnisse bei längerer Rechenzeit |
Methode der Zeitintegration
| Feld | Standard | Bedeutung |
|---|---|---|
| Integrator: | CVODE | Auswahl: CVODE-basierter Solver [CVODE], Explizites Euler-Verfahren [ExplicitEuler], Implizites Euler-Verfahren [ImplicitEuler] |
| Maximale Methodenordnung (1-5): | 5 | Begrenzung der BDF-Ordnung von CVODE; höhere Ordnungen sind effizienter, können aber Oszillationen einführen |
| Nichtlinearer Iterationskonvergenzkoeffizient: | 0.1 | Skalierungsfaktor des Newton-Konvergenztests; kleinere Werte erzwingen engere Konvergenz |
| Erster Zeitschritt: | 0.1 s | Erster Integrationsschritt; leer = automatische Wahl |
| Begrenzung der Zeitschrittgröße (Modellkonsistenz): | 1e-8 s | Kleinster erlaubter Zeitschritt; benötigt der Solver kleinere Schritte, bricht er ab — nützlich zur Erkennung von Modellinkonsistenzen |
| Maximale Zeitschrittgröße: | 1 h | Größter erlaubter Zeitschritt; begrenzt, wie weit der Solver vorausspringen darf |
CVODE ist ein impliziter Mehrschritt-Löser (SUNDIALS) mit variabler Ordnung und Schrittweite und für die steifen Gleichungssysteme der Gebäudesimulation die Standardwahl. Beim expliziten Euler-Verfahren entfallen die Einstellungen für Gleichungslöser und Vorkonditionierer.
Solver für lineare Gleichungssysteme
| Feld | Standard | Bedeutung |
|---|---|---|
| Solver für lineare Gleichungssysteme: | KLU | Auswahl: Dense solver [Dense], KLU Sparse-Solver [KLU], Iterativer GMRES-Solver [GMRES], Iterativer BICGSTAB-Solver [BiCGStab] |
| Maximale Dimension des Krylov-Unterraums: | 50 | Nur iterative Löser (GMRES); größere Werte verbessern die Konvergenz, erhöhen den Speicherbedarf |
| Linearer Iterationskonvergenzkoeffizient: | 0.05 | Skalierungsfaktor des linearen Konvergenztests |
KLU ist ein direkter, dünnbesetzter Löser und in der Regel die robusteste Wahl. GMRES und BiCGStab sind iterative Krylov-Verfahren, die bei sehr großen Systemen schneller sein können, aber einen Vorkonditionierer benötigen.
Vorkonditionierer für iterative Gleichungssystemlöser
| Feld | Standard | Bedeutung |
|---|---|---|
| Vorkonditionierer: | ILU | Unvollständiger LU-Vorkonditionierer [ILU] |
| Füllgrad (ILU): | 3 | Genauigkeit der unvollständigen LU-Zerlegung; höhere Werte verbessern die Vorkonditionierung bei mehr Speicherbedarf |
Diese Felder sind nur aktiv, wenn ein iterativer Gleichungslöser gewählt ist.
Solver für hydraulische Netzwerke
Der Abschnitt Solver für hydraulische Netzwerke ist nur sichtbar, wenn das Projekt ein Wärmenetz bzw. ein Versorgungssystem mit hydraulischem Netz enthält:
| Feld | Standard | Bedeutung |
|---|---|---|
| Newton-Konvergenztoleranz: | 0.001 | Absolute Konvergenztoleranz des Newton-Lösers für das hydraulische Netz |
| Newtonsche Anfangsbedingungen: Ergebnisse des vorherigen Zeitschritts als Anfangsbedingung verwenden | aktiviert | Startwerte des Newton-Verfahrens aus dem letzten Zeitschritt übernehmen |
| System nur in festen Zeitschritten berechnen: mit Festen Zeitschritt festlegen: | deaktiviert; 3 min | Hydraulik nicht in jedem Integrationsschritt lösen, sondern in festen Intervallen — schneller, aber weniger genau |
Gut zu wissen:
Für reine Gebäudesimulationen sind die Voreinstellungen (CVODE + KLU, relative Toleranz 1e-5) fast immer die beste Wahl. Läuft eine Simulation ungewöhnlich langsam, hilft die Option „Schreibe Statistiken für jeden internen Lösungsschritt“ auf der Startseite, den Engpass zu finden, bevor an Toleranzen gedreht wird — zu große Toleranzen können Regelschwingungen (Thermostat, Verschattungssteuerung) verschleiern oder verstärken.