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.
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.
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.
Ziel des Vorhabens ist die Erhöhung der Leistungsdichte der Geräte zur Energieversorgung von Antrieben sowie die Steigerung der Energieeffizienz der gesamten Anlage und die Reduzierung von netzbedingten Produktionsausfallkosten. Der zur Zielerreichung geplante Wegfall von dezentraler AC/DC Wandlung in den Geräten führt zusätzlich zu einer Kostensenkung. Die Offenheit und die sichere, einfache, zentrale Bereitstellung des neuen DC-Netzes in der Anlage ermöglicht es jedem Leistungselektronikhersteller für den Maschinen- und Anlagenbau die Geräte kompakter, kostengünstiger und energieeffizienter zu gestalten. Durch Auftritte auf Messen, Seminare und Workshops partizipiert jedes interessierte Unternehmen an den Ergebnissen. So verbessert das Projekt die Wettbewerbsfähigkeit der Elektronikindustrie in Deutschland. Zentrales Element ist das zu entwickelnde offene DC-Versorgungsnetz 'DC-INDUSTRIE' innerhalb einer Produktionsanlage. Anhand zweier Anlagenapplikationen werden die Anforderungen an das DC-Netz erfasst und in einem umfassenden Systemkonzept umgesetzt. Das Systemkonzept bildet den Entwicklungsrahmen für die Überwindung der technologischen Hindernisse. In diesem Bereich fokussiert das IPA das Themenfeld des Netzmanagements. Aufbauend auf dem Systemkonzept entwickelt das IPA DC-Netzmodelle, die die Struktur und den Energieaustausch der einzelnen Komponenten wiedergeben. Auf dieser Basis werden Gestaltungsregeln und planungsunterstützende Werkzeuge konzipiert, entwickelt und prototypisch umgesetzt. Dabei sollen neben technischen Aspekten auch ökologische und wirtschaftliche Gesichtspunkte berücksichtigt werden. Abschließend werden die Ergebnisse anhand realer Versuchsträger anwendungsnah evaluiert.
Im industriellen Umfeld ist die dreiphasige Wechselspannungsversorgung (z.B. 400V, 50Hz) heute als Standard zu sehen. Durch den Trend hin zu energieeffizienten, drehzahlveränderlichen elektrischen Antrieben werden in Anlagen immer häufiger Frequenzumrichter eingesetzt, die über einen Gleichspannungs-Zwischenkreis verfügen. Diesen kann man eliminieren, wenn zukünftig eine zentrale Gleichspannungseinspeisung zur Verfügung steht. Das Gesamtziel des Vorhabens ist diese neue Gleichspannungsversorgungsstruktur zu realisieren. Bauer Gear Motor ist ein weltweit arbeitendes expandierendes Unternehmen mit fast 90-jähriger Erfahrung auf dem Gebiet der Getriebemotoren. Unser Unternehmen entwickelt und produziert Getriebemotorenlösungen mit und ohne motorangebautem Umrichter. Zur Erfüllung hoher Wirkungsgradanforderungen hat Bauer u.a. auch Synchronmaschinen entwickelt. Eine generelle Nutzung dieser effizienten Motorentechnologie setzt immer den Einsatz eines Umrichters voraus. Mit der Einführung einer zentralen Gleichspannungsversorgung besteht die Möglichkeit erstmals sehr kompakte Umrichter herzustellen und in den Getriebemotor zu integrieren. Dies ist eine Voraussetzung damit diese Technologie bei vielen Anwendungen einsetzbar wird. Hierzu ist die Kooperation mit Spezialisten der Leistungselektronik innerhalb des Verbundprojektes geplant. Wir verfolgen damit das Ziel, in Zusammenarbeit mit den Verbundpartnern, einen neuartigen mit Gleichspannung gespeisten Umrichter in den Getriebemotor als kompakte mechatronische Einheit zu integrieren. Damit steht eine wichtige Komponente zur Realisierung der im Verbundprojekt definierten Anwendungen (KHS und Daimler) zur Verfügung.
Die Baumüller Nürnberg GmbH wird im Verbundvorhaben eine hocheffiziente intelligente dezentrale Antriebslösung für ein offenes DC-Netz entwickeln. Baumüller wird bei der Spezifikation von intelligenten offenen DC-Netzen und von ihren antriebstechnischen Komponenten mitwirken. Bei dem eigenen Entwicklungsprojekt kann die Firma teilweise auf bereits existierende antriebstechnische Komponente zurückgreifen. Es müssen jedoch Teilschaltungen neu entwickelt, Bauteile dimensioniert, Leiterplattenlayout entworfen und die mechanische Konstruktion neu gestaltet werden. Wichtige Aufgabe im Projekt ist die Herstellung von Mustern, die Erprobung und Qualifikation dieser Muster, sowie die Evaluierung der Antriebe in zwei verschiedenen Anwendungszenarien. Das Projekt wird mit der wirtschaftlichen und ökologischen Bewertung, mit der finalen Schnittstellendefinition und mit externem Informationsaustausch in Form von Fachvorträgen und Schulungen abgeschlossen. AP 1: Baumüller wird mit den Projektpartnern zusammen die Applikations- und Systemanforderungen spezifizieren, schwerpunktmäßig für dezentrale Antriebseinheiten und die Festlegung des DC-Spannungsniveaus und des EMV-Verhaltens. AP 2: Baumüller wird bei der Festlegung der EMV-Konzepts, bei der Untersuchung der Systemstabilität und bei der Anforderungsspezifikation neuer Geräte für das DC-Netz mitwirken AP 3: Dezentrale Antriebe entwickeln und aufbauen. Es muss Ersatz für den AC-betrieben Komponenten gefunden werden. Durch die veränderten Teilfunktionen müssen neue Schaltungen entworfen, Bauteile dimensioniert, Leiterplattenlayout entworfen und die mechanische Gesamtkonstruktion neu gestaltet werden. Zudem erfolgt die Inbetriebnahme des neuen Geräts. AP 5: Baumüller wird die für das DC-Netz entwickelte dezentrale Antriebseinheit vorqualifizieren und für die Anwendungsszenarien vorbereiten sowie bei der wirtschaftlichen und ökologischen Bewertung unterstützend mitarbeiten.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 159 |
| Kommune | 3 |
| Land | 3 |
| Wirtschaft | 5 |
| Wissenschaft | 53 |
| Zivilgesellschaft | 4 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 159 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 159 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 157 |
| Englisch | 12 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Dokument | 2 |
| Keine | 18 |
| Webseite | 139 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 139 |
| Lebewesen und Lebensräume | 79 |
| Luft | 54 |
| Mensch und Umwelt | 159 |
| Wasser | 39 |
| Weitere | 159 |