Aktivitätenplan

Am Markt sind bereits Geräte zur kontrollierten Wohnraumlüftung bekannt, welche Wärmerückgewinner und Ventilatoren in einem Bauteil vereinen. Es besteht jedoch erhebliches Verbesserungspotenzial bezüglich Wirkungsgrad und Effizienz. Deshalb soll ein typisches derartiges Gerät in einem ersten Schritt vom Arbeitsbereich Energieeffizientes Bauen am Institut für Konstruktion und Materialwissenschaften der Leopold Franzens Universität Innsbruck (Uni-IBK) im Labor messtechnisch untersucht werden um die Ausgangssituation für die technologische Weiterentwicklung wissenschaftlich festzuhalten.

Anschließend erfolgt die mathematische Beschreibung des Systems und die Überprüfung von dessen Richtigkeit anhand der erhobenen Messdaten. Darauf basierend können mit Hilfe der numerischen CFD-Simulation sowie der gekoppelten thermischen und hygrischen Simulation ein gültiges Simulationsmodell entwickelt und die Schwachstellen dieses Gerätetyps identifiziert als auch optimiert werden. Wesentliche Ziele sind die Maximierung des effektiven Wärmebereitstellungsgrads, der elektrischen Effizienz und die Entwicklung eines effektiven Volumenstromabgleichs.

Dabei strebt die Uni-IBK eine Verbesserung des Geräts bezüglich der Mechanik an (fluidtechnische Strömung, thermodynamische Wärmeübertragung, hydraulische Verluste,…) während das Innovation Engineering Center der Fraunhofer Italia Research (Fh-IEC) die mechatronischen Komponenten und die Regelung des Systems optimieren wird. Hierbei sollen moderne, energieeffiziente elektromechanische Komponenten integriert werden. Eine besondere Herausforderung liegt hier in der regelungstechnischen Umsetzung eines automatisierten, verlustneutralen Volumenstromabgleichs. Bezüglich der einzusetzenden Steuerungskomponenten (insb. Sensorik) muss eine Lösung gefunden werden, damit der Aufwand für Installation und Inbetriebnahme möglichst gering bleibt.

Des Weiteren wird von Fh-IEC die Planung und Auslegung der erforderlichen elektrischen und elektronischen Kreise vorgenommen und durch entsprechende Computersimulationen abgesichert. Sobald die Konstruktion des Funktionsmusters abgeschlossen ist, werden alle erforderlichen Komponenten für die externe Fertigung in Auftrag gegeben und Zukaufteile angeschafft. Sind die Steuerungskomponenten und Aktoren verfügbar wird das Steuerungssystem isoliert getestet und überprüft. Schließlich können das Steuerungssystem und der mechanische Aufbau von beiden Partnern gemeinsam zu einem funktionstüchtigen Testaufbau zusammengefügt werden.

Im nächsten Schritt wird das optimierte Funktionsmuster in Betrieb genommen. Von Seiten der Uni-IBK folgen erneut messtechnische Erhebungen der Performance, um zu überprüfen ob die angestrebten Ziele erreicht werden konnten. Diese leiten einen iterativen Prozess ein, welcher durchgeführt wird, bis das Simulationsmodell und das Funktionsmuster den angepeilten Anforderungen entsprechen. Aufgrund der Verwendung von computergestützten Werkzeugen ist zu erwarten, dass während des iterativen Prozesses nur noch wenige Verbesserungen bzw.

Änderungen im Vergleich zum ersten Durchlauf notwendig werden. An dieser Stelle soll angemerkt werden, dass im vorliegenden Vorhaben neben der technischen und wissenschaftlichen Ausarbeitung auch Kapazitäten speziell für die Dokumentation, Aufbereitung und Vorbereitung der Erkenntnisse zu Disseminationszwecken eingeplant sind. Dies ist die Grundlage für die Vollständigkeit und Qualität sowie die zielgruppenorientierte Vermittlung der Projektresultate. Ebenfalls wurden Ressourcen für ein effizientes Projektmanagement vorgesehen. Beide Aktivitäten erstrecken sich projektbegleitend über die gesamte Projektlaufzeit.

Workpackages

Management und Monitoring
Dissemination
Vermessung, mathematische Modellbildung und Validation
Optimierung von Aufbau und Prinzip und mathematische Modellbildung des optimierten Systems
Festlegung der mechatronischen Komponenten und Modellbildung der Regelstrecke
Entwurf der Steuerungslogik, der Regelungsalgorithmen und der zugehörigen Hardware
Konstruktion eines Funktionsmusters und Integration des mechatronischen Systems
Messtechnische Untersuchung des optimierten Systems
Überprüfung und Iteration