OptiMAS - Optimierung der Gebäudeenergieeffizienz durch modellbasierte Energiestromanalyse mit non-invasiver Sensorik

Gebäudetechnische Anlagen laufen oft jahrelang unbemerkt in suboptimalen Betriebszuständen und verursachen dadurch erhebliche Betriebskosten und Ressourcenverschwendung. Mit Ausnahme des Totalversagens von Systemen (z.B. Raum wird nicht mehr geheizt) bleiben Optimierungspotentiale weitgehend unbemerkt. Aufgrund des hohen Anteils des Gebäudesektors am Gesamtenergieverbrauch der europäischen Union, bietet ein intelligentes Monitoring- und Analysesystem zur Erkennung von ineffizienten Betriebszuständen ein enormes Potential zur Erreichung der gesellschaftspolitischen Ziele in Bezug auf Ressourceneinsparungen und Emissionsreduktion.

OptiMAS verfolgt den Ansatz, bestehende Gebäude, die bereits mit gebäudetechnischen Anlagen ausgestattet sind, unabhängig von den darin verwendeten Automationskomponenten zu überwachen, die erfassten Daten zu analysieren und Parameter für eine Optimierung des Gebäudebetriebs abzuleiten. Das entwickelte Konzept kombiniert eine non-invasive Messung der Energieströme in hydraulischen Leitungen mit intelligenten Algorithmen zur Messdateninterpretation und Bewertung sowie einer flexiblen, cloudbasierten Systemarchitektur zur Datenübertragung, -auswertung und -bereitstellung.

Im Zuge des Projektes konnten dabei wertvolle Beiträge zur Methodenentwicklung und Einsatzfähigkeit von non-invasiver Sensorik zur Messung von Temperatur und Durchfluss in hydraulischen Leitungen generiert werden. Durch die Entwicklung von Kompensations-Algorithmen für Temperatur-Anlegesensoren konnte beispielsweise der Fehler in Bezug auf die invasive Fluidtemperatur maßgeblich reduziert und das Einsatzspektrum auch auf Kunststoffrohre erweitert werden. Ergän-zend wurde ein aktiv beheizter, kostengünstiger und non-invasiver Strömungssensor entwickelt, für den eine relative Genauigkeit von unter 3 % unter Laborbedingungen nachgewiesen werden konnte. Zudem wurden sensorgestützte und modellbasierte Fehlererkennungs- und Diagnoseverfahren entwickelt und in Feldtests prototypisch demonstriert. Abschließend erfolgte eine multidimensionale Evaluierung des entwickelten Konzeptes im Rahmen einer Wirtschaftlichkeits- und Nachhaltigkeitsanalyse. Die untersuchten Szenarien zeigen, welchen Einfluss etwa Gebäudegröße, Energieverbrauch oder der Installationsumfang auf die ökonomische Amortisation des Systems haben. Für die wirtschaftlichen Varianten ist jedenfalls auch eine ökologische Amortisation sicher-gestellt, d.h. die Umweltauswirkungen für Herstellung, Betrieb und Entsorgung des Monitoring- und Analysesystems werden durch die Ressourceneinsparungen beim Gebäudebetrieb kompensiert.

Einfach nachrüstbare Monitoring-Konzepte, das teilautomatisierte Engineering solcher Systeme und die Kombination mit nachgeschalteten Fehlererkennungs- und Diagnosemethoden haben das Potential, die theoretisch vorhandenen Ressourceneinsparungen beim Betrieb von Bestandsgebäuden in der praktischen Anwendung umzusetzen. Diese Entwicklung sollte daher auch weiterhin durch Innovationsimpulse aus ähnlich gelagerten Forschungsprojekten gestärkt werden.

Projektleitung

Forschung Burgenland GmbH

Projekt- bzw. KooperationspartnerInnen

• Donau Universität Krems/Zentrum für Integrierte Sensorsysteme
• Siemens AG Österreich
• Reder Domotic GmbH

DI Florian Wenig
Steinamangerstraße 21
A-7423 Pinkafeld
Tel.: +43 (5) 7705 4142
E-Mail: florian.wenig@fh-burgenland.at
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