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Found 159 results.

Forschungsinitiative Zukunft Bau - Forschungscluster 'Energieeffizientes und klimagerechtes Bauen', Praxistest der Auswirkungen von Einzelraumregelung für Heizung, Lüftung und Beleuchtung auf Energieeinsparung bzw. Senkung der Betriebskosten

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.

Energetische Optimierung der Kläranlage Isselburg im Rahmen des Förderschwerpunktes 'Energieeffiziente Abwasseranlagen'

Die Kläranlage Isselburg soll energetisch optimiert und auf eine Ausbaugröße von 20 000 EW erweitert werden. Dies soll durch eine grundlegende Modernisierung der zum Einsatz kommen-den Aggregate sowie einer Umstellung von einer klassischen Durchlaufanlage auf eine 3- fach Kaskade mit nachgeschalteter Denitrifikation erreicht werden. Zur energetischen Nutzung des Faulgases ist der Bau eines BHKW vorgesehen. Das Vorhaben erfüllt die für den UIP-Förderschwerpunkt 'EAA' vorgegebenen Förderkriterien in der Förderkategorie 2.2.1. Der zu erreichende Zielwert liegt bei 29,1 kWh/EW-a (Grundwert 18 kWh/EW-a plus Korrekturwerte gemäß Tabelle 3). Angestrebt wird ein spez. Energieverbrauch von 20 bis max. 29,1 kWh/EW-a. Der Energiebedarf für die Belüftung wird 10 kWh/EW-a nicht überschreiten. Die Kläranlage wird künftig thermisch autonom arbeiten. Auf den Einsatz von Heizöl zur Wärmeerzeugung kann vollständig verzichtet werden. Durch die Maßnahmen können insgesamt 448 t/a CO2 eingespart werden. Das ganzheitliche Energiekonzept dieses Vorhabens hat Modellcharakter für die meisten anderen Kläranlagen im unteren Bereich der GK 4. Die Energieeffizienz wird vor allem aus der Erneuerung und Optimierung der Belüftung für die Belebung sowie der Optimierung der bestehenden Schlammfaulung erreicht.

HD-BE - Hochdruck-Benzindirekteinspritzung, Teilvorhaben KIT: Beforschung Keramikbauteile Hochdruckpumpe, tribologische Eigenschaften und Oberflächentexturierung

Ein strahlgeführtes, ottomotorisches Brennverfahren mit Hochdruck-Direkteinspritzung wird erforscht und entwickelt und an einem Versuchs-Vollmotor umgesetzt. Die angestrebte Erhöhung des Einspritzdrucks auf 600 bar wird eine Steigerung des motorischen Wirkungsgrads und damit einhergehend eine Verbrauchseinsparung von mindestens 10% ermöglichen. Gleichzeitig wird eine signifikante Reduzierung der HC-, Partikel- sowie NOx-Emissionen erwartet, die in der Folge eine Vereinfachung der Abgasnachbehandlung mit entsprechenden Kosteneinsparungen ermöglichen soll. Voraussetzung hierfür bildet die Entwicklung eines geeigneten und betriebsfesten Hochdruck-Einspritzsystems. Der Entwicklungsprozess wird mittels fortschrittlicher Messverfahren und mit aufwendigen Simulationswerkzeugen zielführend ergänzt. In diesem Teilprojekt soll für die Entwicklung und Anwendung innovativer keramischer Werkstoffe von den beiden Teil-Instituten IAM-KM und IAM-ZBS am KIT hierzu grundlegende Forschungsarbeit geleistet werden, die wesentliche Erkenntnisse und Beiträge zur Erreichung der notwendigen, hohen Einspritzdrücke liefert. Entscheidende Resultate dazu werden aus den systematischen Gefügevariationen der Oberflächentextur der neuartigen Keramikbauteile der Hochdruckpumpe und deren eingehende Eignungsuntersuchungen erwartet, die in Verbindung mit der mechanischen Charakterisierung und den tribologischen Modelluntersuchungen grundlegende Gefüge-Eigenschafts-Korrelationen liefern, die dann an realen Motorenkomponenten eingesetzt und überprüft werden.

Nachhaltige Nutzung erneuerbarer Energien für die Bereitstellung von Strom, Wärme und Kälte in Energiekonzepten für Gebäude und Quartiere unter Berücksichtigung der Gebäudeenergieeffizienz - Vorlaufforschung

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.

Energieeffizienz im Maschinenbestand durch systemische Koppelung von Energieströmen mittels intelligenter Mess-, Steuer- und Regeltechnik, Teilvorhaben: Simulationsgestützte übergeordnete Steuerung

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.

Entwicklung von energieeffizienten Schwebstoff- und Feinstaubluftfiltern für Gasturbinenkraftwerke und Raumlufttechnische Anlagen

1aPump: Einsatz von 3D Simulationsmethoden zur Steigerung des Wirkungsgrades von 1- und 2-schaufeligen Pumpen und zur energieeffizienten Förderung feststoffbeladener Fluide, Teilvorhaben: Implementierung und Erprobung der Simulationsmethoden

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.

1aPump: Einsatz von 3D Simulationsmethoden zur Steigerung des Wirkungsgrades von 1- und 2-schaufeligen Pumpen und zur energieeffizienten Förderung feststoffbeladener Fluide, Teilvorhaben: Entwicklung und Validierung von 3D Simulationsmethoden

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.

Teilprojekt 4, Teilprojekt 3

Teilvorhaben 4, Teilvorhaben 2

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