Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung von Methoden und Algorithmen zur Unterstützung der Planung von raumluft-technischen Anlagen unter Rückgriff auf Verfahren der diskreten Optimierung

Raumlufttechnische Anlagen (RLT Anlagen) beinhalten vielfältige Komponenten wie Ventilatoren, Drosseln, Sensoren und Rohre, welche bei unterschiedlichen Rand- und Einsatzbedingungen betrieben werden. Durch die Planung von maßgeschneiderten Systemen und der Berücksichtigung vieler Freiheitsgrade, können eine besonders hohe Effizienz, Komfort sowie niedrige Kosten erreicht werden. Dies führt jedoch zu einer kombinatorischen Explosion der Auswahlmöglichkeiten und somit einer hohen Komplexität im Planungsprozess. Mit aktuellen Methoden kann der Lösungsraum i.d.R. nicht mehr Überblickt werden und die gefundenen Lösungen sind häufig weit weg vom bestmöglichen System.

Um die Komplexität zu beherrschen, sollen in diesem Forschungsvorhaben Methoden und Algorithmen für die Systemplanung von RLT-Anlagen entwickelt und Handlungsempfehlungen für die Auslegung erarbeitet werden. Diese zeitgemäße Weiterentwicklung der Auslegungsmethoden erlaubt es Herstellern, Planern und Betreibern – meist KMUs – auch in Zukunft wettbewerbsfähig zu bleiben und einen Vorteil hinsichtlich Qualität und Kosten ihrer Lösungen zu generieren.

Das Planungsproblem wird als mathematisches Optimierungsprogramm formuliert und der Lösungsraum mithilfe von intelligenten Algorithmen effizient durchsucht. Die Methode erlaubt die Auffindung der globaloptimalen – d.h. der bestmöglichen – Lösung. Aufbauend auf einem Referenzsystem und einer technoökonomischen Modellbildung werden ein Optimierungsproblem abgeleitet und Lösungsverfahren entwickelt. Zunächst wird sich auf die Auswahl, Verschaltung und den lastabhängigen Betrieb der Ventilatoren – zentral, semizentral und dezentral – fokussiert und im Projektverlauf thermische Komponenten integriert. Die Methodik wird als Software-Framework zu Verfügung gestellt und Handlungsempfehlungen werden gegeben. Somit wird erreicht, dass KMUs aus dem Bereich RLT mit der Entwicklung im Bereich der Digitalisierung Schritt halten bzw. hierauf bestens vorbereitet werden.