Das Forschungsvorhaben untersucht die Praxistauglichkeit von Einzelraumregelsystemen für die Heizung, Lüftung und Beleuchtung bei ausgewählten Bundesbaumaßnahmen. Dabei sind Fragen hinsichtlich der Energieeffizienz, der Wirtschaftlichkeit und der Nutzerzufriedenheit zu beantworten. Im Ergebnis sind Empfehlungen für den praktischen Einsatz der Einzelraumregelung zu erwarten. Das Zusammenwirken zunehmend innovativer und komplexer Anlagen zur Heizung, Kühlung, Klimatisierung und Beleuchtung insbesondere von Nichtwohngebäuden unter Berücksichtigung eines von Betreibern und Nutzern gleichermaßen formulierten und ständig steigenden Anspruchs an den energieeffizienten Betrieb der Anlagen und des Gebäudes ist ohne den Einsatz von Raum- und Gebäudeautomationssystemen immer schwieriger zu leisten. Ein übergeordnetes Energie- und Lastmanagement zur Betriebsoptimierung unter den jeweils gegebenen spezifischen Nutzungsbedingungen erfordert darüber hinaus den Einsatz eines Energiemanagementsystems. Die Hersteller und Anbieter entsprechender Systeme propagieren signifikante Energieeinsparungen, die sich aber erfahrungsgemäß nicht in jedem Fall realisieren lassen. Darüber hinaus sind höhere Investitionskosten und ein Mehraufwand bei Inbetriebnahme und Unterhaltung zu berücksichtigen. Insgesamt gesehen bestehen uneinheitliche und bisweilen widersprüchliche Aussagen zum Energieeinsparpotenzial von Einzelraumregelsystemen. Aus Sicht des Investors ist dies ein höchst unbefriedigendes Ergebnis, müssen doch die zum Teil erheblich höheren Investitionskosten vorrangig (d. h. ungeachtet des Komfortgewinns) durch die energetischen Einsparungen gegenfinanziert werden. Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll daher eine weitestgehend produkt- und technikneutrale Bewertung von Einzelraumregelsystemen in ausgewählten Bundesbauten erfolgen. Ziel des Forschungsvorhabens ist es deshalb, - am Beispiel von typischen Anwendungen in Verwaltungsgebäuden praktische Erfahrungen aus dem Betrieb zu erheben, - den mit dem jeweiligen System erzielten Energieverbrauch im Hinblick auf mögliche weitere Einsparungen hin zu untersuchen, - Daten zur Betreiber- und Nutzerzufriedenheit zu erheben und zu bewerten, - die untersuchten Systeme hinsichtlich der Investitions- und Betriebskosten zu bewerten, - die untersuchten Systeme hinsichtlich der Praxistauglichkeit mit modernen innovativen Lösungen zu vergleichen, - eine Empfehlung für den Einsatz von Systemen der Raumautomation in Verwaltungsgebäuden zu erarbeiten, - Erkenntnisse über diese Systeme aus der Praxis zu erhalten.
Hocheffiziente Systemlösungen mit elektrischen Antrieben setzen eine energetische Kopplung über ein DC-Netz voraus. Geräte mehrachsiger moderner modularer Antriebssysteme sind heute über einen DC-Zwischenkreis im Schaltschrank miteinander gekoppelt. Für modulare Maschinen sind Antriebslösungen mit DC-Zwischenkreis-Verteilung auf Basis dezentraler proprietärer Systeme kleiner Leistung erhältlich. Für größere Maschinenanlagen, Maschinenzellen, Maschinenverbünde sowie ganze Maschinenhallen mit größerer Gesamtantriebsleistung (größer als 0,1 MW) fehlen bisher DC-Netz-Energieverteilungslösungen. Das Verbundvorhaben DC-INDUSTRIE hat die Entwicklung einer DC-Netz-Technologie zum Ziel, die die Realisierung robuster, verteilter und interoperabler Anlagen ermöglicht. Dabei sollen alle wesentlichen Aspekte im gesamten Lebenszyklus eines DC-Netzes betrachtet werden. Dies umfasst zum einen benötigte Methoden und Werkzeuge für eine systematische Projektierung, robuste Systemauslegung bis hin zur Wartung, Support und Service und zum anderen die notwendige Gerätetechnik zum Aufbau von DC-Netzen (u.a. Versorgung, Umrichter, Schalt- und Schutztechnik). Bosch Rexroth trägt mit den Forschungsthemen 'Energiesteuerung' und 'DC-Netz-Direktkopplung von Batteriespeichern' zu diesem Verbundvorhaben bei. In AP1 sollen in Gesprächen mit Stakeholdern erfolgen und allgemeine Anforderungen an DC-Netze abgeleitet werden. Ein Abgleich mit technischen Vorgaben sowie DC-Technologien in alternativen Anwendungen erfolgt. In AP2 werden konkrete Anforderungen für Netzmanagement und Netzkommunikation sowie an die benötigte Gerätetechnik entwickelt. In AP3 und AP4 werden prototypisch eine Ladestromregelung zum Direktbetrieb einer Batteriespeichers am DC-Netz sowie eine Energiesteuerungslogik implementiert. AP5 dient zur Evaluierung und Überarbeitung der Entwicklungsergebnisse. In AP6 werden die Projektergebnisse einem breiteren Fachpublikum zur Verfügung gestellt.
Um bis zum Jahr 2050 ein treibhausgasneutrales Deutschland zu erreichen müssen auch Gebäude und Quartiere treibhausgasneutral gestaltet werden. Die Digitalisierung der Energieversorgung kann zu einer Optimierung der Energienutzung in Quartieren beitragen. Eine nachhaltige Energieversorgung erfordert eine Optimierung von Energiebereitstellung und Wärmedämmung unter Berücksichtigung der Umweltverträglichkeit des Gesamtsystems einschließlich der dafür verwendeten Anlagen und Ressourcen. Aufbauend auf einer Studie zum THG-neutralen Gebäudebestand untersucht das Forschungsprojekt bestehende und in Entwicklung befindliche Techniken sowie deren Kombinationen hinsichtlich Effektivität, Kostensenkungspotenziale, Praktikabilität, Umweltwirkungen etc. und ihre Anwendbarkeit in Quartieren. Ihr Einsatz für eine nachhaltige Energieversorgung soll in geeigneten Szenarien analysiert werden. Der Einfluss nationaler rechtlicher Rahmenbedingungen soll im Hinblick auf diese Ziele untersucht werden. Ergebnis des Projektes ist eine Entscheidungshilfe für den nachhaltige Gestaltung der Energieversorgung in Quartieren und Handlungsempfehlungen für die entsprechende Orientierung staatlicher Instrumente. Die relevanten Facetten des Problems sollen in Fachworkshops diskutiert und die Ergebnisse im Rahmen einschlägiger Fachtagungen und durch Fachveröffentlichungen präsentiert werden.
In dem geplanten Projekt soll die Energieeffizienz in zwei Unternehmen als repräsentative Vertreter ihrer Branchen gesteigert werden. Dabei besteht der Schwerpunkt nicht in der Umsetzung einzelner Effizienzmaßnahmen in den Querschnittstechnologien, sondern in einem ganzheitlichen Ansatz beginnend bei den Kernprozessen bis hin zur Energieversorgung. Jedes der zwei Teilprojekte deckt eine für die jeweilige Branche zentrale Aufgabenstellung ab: 1. Energieeffizienzsteigerung beim Kunststoffspitzguss durch KWK-gerechte Anpassung von Produktionsmaschinen, Gebäudetechnik und Wärmenetzen (SmartKWK) 2. Energieeffizienzsteigerung in der Süßwarenherstellung durch Kombination von lokaler Klimatisierung und intelligenter MSR-Technik in Produktion und Gebäudetechnik (SmartKlima). Zentrales verbindendes Element der Teilprojekte ist die Entwicklung und Implementierung einer intelligenten simulationsgestützten Steuerung (SÜS), worin die Hauptaufgabe von Limón liegt. Konkret befasst sich Limón mit der Entwicklung der SÜS für die Maschinen und Anlagen der Produktion und deren Energieströme. Die Fa. Limón entwickelt eine übergeordnete Steuerung für alle für alle Teilprojekte. Für das Teilprojekt Smart Klima liegt der Schwerpunkt in der Steuerung der HLK mit Sorptionskälte, in Smart KWK wird die Steuerung um das Thema Abwärmenutzung ergänzt.
Das Projekt adressiert die Analyse, Bewertung und Optimierung hydraulischer Anlagen in LowEx-Heiz- und Kühlkonzepten. Ziel des Vorhabens ist es, Kennzahlen und Zielgrößen für die Auslegung und die energetische Bewertung von hydraulischen Systemen für die Kälte- und Wärmeverteilung in Nichtwohngebäuden mit besonderer Beachtung der Anforderungen von LowEx-Systemen zu erstellen. Aus den Analysen werden geeignete, vereinfachte Verfahren für die energetische Bewertung im Rahmen von EnEV und DIN V 18599 entwickelt. Durch den sich stetig verringernden Bedarf und Verbrauch von Primärenergie für die Gebäudetechnik bei Niedrigenergie- und Nullenergiegebäuden muss dem Hilfsenergieverbrauch für die Hydraulik von wassergeführten Systemen eine größere Bedeutung beigemessen werden. LowEx-Systeme zeichnen sich im Bereich der Heiz- und Kühlsysteme dadurch aus, dass der Wärmetransport bei geringen Temperaturdifferenzen realisiert wird. Dieses Prinzip hat Vorteile im Bereich der Energiebereitstellung, da Umweltenergie (z.B. oberflächennahe Geothermie, Grundwasser oder Außenluft) direkt genutzt oder mit einer hohen Energieeffizienz auf das gewünschte Temperaturniveau gehoben bzw. gesenkt werden kann. Aufgrund der geringen Temperaturdifferenzen in den Wärmequellen (z.B. Erdwärmesonden) sowie in den Verteil- und Übergabesystemen (z.B. Flächentemperierung) ist der elektrische Pumpenenergieaufwand für den Wärmetransport in LowEx-Systemen von besonderer Bedeutung. So zeigen Erfahrungen aus laufenden und abgeschlossenen Forschungsprojekten, dass gerade in der Dimensionierung und im Betrieb des hydraulischen Systems immer wieder Fehler gemacht wurden und werden. Aus diesem Grund werden im Rahmen dieses Forschungsprojektes die hydraulischen Primär- (Umweltwärmequellen und -senken) und Sekundärkreisen (z.B. Flächentemperiersysteme) bestehender Anlagen analysiert. Die Anlagen werden bezüglich typischer Schwachstellen in der Auslegung und Dimensionierung der hydraulischen Wärme- und Kälteverteilsysteme untersucht. Auf Basis dieser Untersuchungen werden anschließend Optimierungsmöglichkeiten zur Erreichung eines energieeffizienten Betriebs identifiziert. In Form von Planungsleitfäden werden Empfehlungen und Richtlinien für die Auslegung und Dimensionierung hydraulischer Systeme in LowEx-Konzepten der Fachöffentlichkeit zur Verfügung gestellt.
Zur Förderung feststoffbeladener Fluide wie z.B. Abwässer oder Schlämme werden Pumpen mit nur wenigen (z.B. 1 oder 2) Schaufeln verwendet, um Verstopfungen der Pumpenhydrauliken zu vermeiden. Während die Aggregate mit Priorisierung auf höchste Verfügbarkeit im Betrieb ausgelegt werden, ist eine gleichzeitige Verbesserung ihrer Energieeffizienz mangels geeigneter Methoden aktuell noch nicht machbar. Daher sollen in diesem Projekt 3D CAE-Methoden für numerische Strömungs- und Schwingungsuntersuchungen auf Basis von OpenFOAM weiterentwickelt werden. Die Methoden werden experimentell validiert und für 1- und 2-Schaufelpumpen allgemein anwendbar gemacht. Die Ergebnisse dienen einem verbesserten Verständnis der Wirkzusammenhänge zwischen Pumpendesign, Betriebsverhalten und Verstopfungsneigung und eröffnen die Möglichkeit zur systematischen Erhöhung des Wirkungsgrades unter Berücksichtigung einer geringen Verstopfungsanfälligkeit. In dem Vorhaben wird ein kombinierter numerisch-experimenteller Ansatz verfolgt. Ein entscheidender Schritt zur möglichst vollständigen Ausschöpfung des vermuteten Wirkungsgradpotentials in 1- und 2-Schaufelpumpen ist die Erhöhung der Treffsicherheit der verfügbaren CFD-Methoden. Einen großen Hebel vermuten die Antragsteller aufgrund der starken zeitlichen Schwankungen der Strömungsgrößen in der Vorgabe realistischer transienter Randbedingungen für das numerische Modell. Diese werden in einem ersten Schritt aus zeitauflösenden Messungen der Druck- und ggf. Volumenstrompulsationen einer Versuchspumpe gewonnen. Im zweiten Schritt ist die gekoppelte Simulation der Pumpe mit der gesamten Anlage vorgesehen, wodurch Ein- und Ausströmränder im Modell wegfallen und damit auch die Notwendigkeit der Messung von Randbedingungen entfällt. Im Weiteren liegt das Augenmerk neben der Bewertung konventioneller statistischer Modelle auf der Erprobung skalenadaptiver Turbulenzmodelle.
Zur Förderung feststoffbeladener Fluide wie z.B. Abwässer oder Schlämme werden Pumpen mit nur wenigen (z.B. 1 oder 2) Schaufeln verwendet, um Verstopfungen der Pumpenhydrauliken zu vermeiden. Während die Aggregate mit Priorisierung auf höchste Verfügbarkeit im Betrieb ausgelegt werden, ist eine gleichzeitige Verbesserung ihrer Energieeffizienz mangels geeigneter Methoden aktuell noch nicht machbar. Daher sollen in diesem Projekt 3D CAE-Methoden für numerische Strömungs- und Schwingungsuntersuchungen auf Basis von OpenFOAM weiterentwickelt werden. Die Methoden werden experimentell validiert und für 1- und 2-Schaufelpumpen allgemein anwendbar gemacht. Die Ergebnisse dienen einem verbesserten Verständnis der Wirkzusammenhänge zwischen Pumpendesign, Betriebsverhalten und Verstopfungsneigung und eröffnen die Möglichkeit zur systematischen Erhöhung des Wirkungsgrades unter Berücksichtigung einer geringen Verstopfungsanfälligkeit. In dem Vorhaben wird ein kombinierter numerisch-experimenteller Ansatz verfolgt. Ein entscheidender Schritt zur möglichst vollständigen Ausschöpfung des vermuteten Wirkungsgradpotentials in 1- und 2- Schaufelpumpen ist die Erhöhung der Treffsicherheit der verfügbaren CFD-Methoden. Einen großen Hebel vermuten die Antragsteller aufgrund der starken zeitlichen Schwankungen der Strömungsgrößen in der Vorgabe realistischer transienter Randbedingungen für das numerische Modell. Diese werden in einem ersten Schritt aus zeitauflösenden Messungen der Druck- und ggf. Volumenstrompulsationen einer Versuchspumpe gewonnen. Im zweiten Schritt ist die gekoppelte Simulation der Pumpe mit der gesamten Anlage vorgesehen, wodurch Ein- und Ausströmränder im Modell wegfallen und damit auch die Notwendigkeit der Messung von Randbedingungen entfällt. Im Weiteren liegt das Augenmerk neben der Bewertung konventioneller statistischer Modelle auf der Erprobung skalenadaptiver Turbulenzmodelle.
Im Rahmen des Teilvorhabens wird die HS-OWL als unabhängiger Partner das Projekt in Systemfragestellungen des DC-Netzes begleiten. Neben der wissenschaftlich/technischen Projektkoordination wird die HS-OWL sowohl grundlegende Untersuchungen bezüglich des Aufbaus von DC-Netzen durchführen, als auch Geräte aufbauen, die am DC-Netz betrieben werden können. Außerdem sollen zwei neuartige Versorgungsmodule aufgebaut werden, mit denen das DC-Netz versorgt werden soll. Weiterhin wird soll ein Netzsimulator für die unabhängige Qualifizierung von Geräten aufgebaut werden. Die HS-OWL wird in AP1 und AP2 an einem Konzept für DC-Netze mitarbeiten, hierbei wird der Fokus auf den Bereich EMV und den Anschlussbedingungen von Geräten liegen. Insbesondere sollen verschiedene Versorgungskonzepte untersucht werden, da sich daraus unmittelbar Kriterien der EMV, wie beispielsweise Gleichtaktspannungen gegen Erdpotential, ableiten. Ziel ist die Minimierung von Filtern und die Vermeidung von Schirmung des DC-Netzes. Auf Basis dieser Erkenntnisse wird die HS-OWL in AP3.1 zwei Versorgungsmodule als Demonstratoren aufbauen. In dem ersten Versorgungsmodul soll ein ungesteuerter Gleichrichter in Kombination mit einer an der HS-OWL entwickelten Rückspeiseschaltung.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 157 |
| Land | 2 |
| Wirtschaft | 2 |
| Wissenschaft | 34 |
| Zivilgesellschaft | 4 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 157 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 157 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 155 |
| Englisch | 11 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Dokument | 2 |
| Keine | 18 |
| Webseite | 137 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 135 |
| Lebewesen und Lebensräume | 75 |
| Luft | 51 |
| Mensch und Umwelt | 157 |
| Wasser | 35 |
| Weitere | 157 |