Masterarbeit Emilie Duval

 

Optimale Auslegung und Betrieb von RLT-Anlagen

Bilanzierungsraum der LZK-Betrachtung von RLT-Anlagen Urheberrecht: EBC Bilanzierungsraum der LZK-Betrachtung von RLT-Anlagen

Effiziente Raumlufttechnische Anlagen versorgen immer mehr Gebäude mit konditionierter Zuluft, wobei die energieintensiven Vorgänge Heizen, Kühlen, Be- und Entfeuchten durchgeführt werden. Diese Anlagen weisen im Vergleich zu ihrer Investition hohe bedarfsgebundene Kosten (Strom, Wärme etc.) auf, sodass sich die praxisrelevante Fragestellung ergibt, wie diese hinsichtlich Lebenszykluskosten (LZK) optimal ausgelegt werden sollten.

Ich habe Funktionen durch ein objektorientierten Programmiertool entwickelt um die LZK und den Primärenergieverbrauch von RLT-Anlage zu bestimmen. Diese Modellierung enthält verschiedenen Wärme- und Kälteerzeugern, verschiedenen Komponente von RLT-Anlage, die die Luft behandeln, und die Modellierung von Wärmeübertrager basierend auf den Auslegungswassertemperaturen und Volumenstrom oder basierend auf ihrer Geometrie. Außerdem habe ich die Berechnung der Hydraulik mit verschiedenen hydraulischen Versorgungs- und Steuerungskonzepten einschließlich der Berechnung des Pumpenenergieverbrauchs durchgeführt.

Dieses Tool wird verwendet, um die Ergebnisse von einzelnen Teilsystemen und von der gesamten RLT-Anlagen für bestimmte Randbedingungen zu bestimmen und zu vergleichen. Um eine einfache Optimierung mittels evolutionären Algorithmen aufzubauen, sollen diese Tool und die aufgebaute Infrastruktur genutzt werden. Diese Optimierung berücksichtigt die Auswahl und Anordnung von Komponenten, die die Luft behandeln, die Arten von Wärme- und Kälteerzeuger und ihre Vor- und Rücklauftemperatur im Auslegungszustand und die Abmessungen der Wärmeübertrager, die die Abmessungen der RLT-Anlagen bestimmen. Dann werden die verschiedenen hydraulischen Systeme bewertet. Mittels evolutionären Algorithmen ermöglicht dieser Oprimierungsprozess, eine gute Konfiguration von RLT-Anlage für gegebene Randbedingungen zu finden.

Mittels evolutionärer Algorithmen habe ich herausgefunden, dass die optimale Konfiguration der RLT-Anlage einen adiabatischen Luftbefeuchter verwendet, um Befeuchtung bereitzustellen. In der Tat habe ich eine Reduzierung des Gasverbrauchs von 5% durch Ausnutzung eines adiabaten Luftbefeuchter mit Enthalpieregelung anstatt ein Dampfbefeuchter bemerkt. Brennwertkessel sind hinsichtlich ihrer LZK günstiger als Wärmepumpe. Mit einer Brennwertkessel sind die Annuitäten von 4747€ während die Annuitäten sind von 7578€ mit Luft/Wasser-Wärmepumpe für eine RLT-Anlage mit einem Auslegungsluftvolumenstrom von 4500 m3/h. Außerdem habe ich bemerkt, dass eine Reduzierung der Auslegungsluftgeschwindigkeit zu Kosten und Energieeinsparung führt.