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Weltweit wird jedes dritte Kraftwerk benötigt, um eine Pumpe, einen Ventilator oder einen Verdichter anzutreiben. Die Reduktion der Energiebedarfe dieser Komponenten ist somit ein wichtiger Enabler für die Energiewende. Hierfür kann einerseits die Effizienz der einzelnen Komponenten gesteigert werden, aber andererseits steckt ein erhebliches Potenzial im effizienten Zusammenspiel der Komponenten.

Um dies zu erreichen wird am Institut für Fluidsystemtechnik seit 10 Jahren die Methodik des Technical Operations Research angewendet, um die Optimierung des Zusammenspiels zu erforschen. Bei dieser Methodik wird Planung und Betrieb mit mathematischen Optimierungsverfahren verbessert und ein objektives Vergleichskriterium (Besser geht's nicht!) geliefert.

Forschungsziel:

Um die Energieeffizienz von Gebäuden zu erhöhen, werden sie zunehmend luftdicht gebaut, was Lüftungssysteme notwendig macht. Forschungsziel meines Projektes ist es die Energieeffizienz von Lüftungssystemen in Gebäuden zu erhöhen, indem das Zusammenspiel der unterschiedlichen Komponenten optimiert wird. Insbesondere neuartige Systemtopologien (verteilte Ventilatoren) sind hierbei energetisch und ökonomisch vielversprechend.

Um diese Systeme zu planen, müssen die Anzahl, Größe, Position sowie die Verschaltung der Ventilatoren, aber auch Heiz- und Kühlaggregate, Luftbefeuchter und weitere Komponenten berücksichtigt und deren optimaler Betrieb antizipiert werden. Die Anzahl an Freiheitsgraden ist dabei so hoch, dass Methoden der diskreten Optimierung notwendig werden, die die Planung optimal lösen können. Der wesentliche Vorteil der diskreten Optimierung ist dabei, dass Garantie für die globale Optimalität innerhalb der Modellgrenzen gegeben ist. Zur Lösung der Optimierungsprobleme werden zudem problemspezifische Algorithmen entwickelt, in welchen technisches Systemverständnis zur Beschleunigung des Optimierungsvorgangs eingebracht wird.

Durch Industriekooperationen werden die realen Planungsabläufe der Raumlufttechnik berücksichtigt, sodass eine nahtlose Integration der Methoden in die Praxis gelingt. Dafür wird ein transparentes Software-Framework aufgebaut, was die Verwendung der Optimierungsalgorithmen im Planungsprozess ermöglicht.