Effizienz- und Flexibilisierungskonzepte in der industriellen Gebäudeklimatisierung

Effiziente und flexible Energieversorgungstechnologien nehmen in Anbetracht steigender Emissionsbelastungen, von Ressourcenverknappungen und eines anwachsenden Ausbaus an fluktuierenden Erneuerbaren-Energie-Anlagen eine zunehmend wichtigere Rolle ein. Sowohl der Gebäudesektor, speziell die Gebäudeklimatisierung, als auch die Produktklimatisierung bieten aufgrund ihres weltweit hohen Energiebedarfs geeignete Ansatzpunkte zur Implementierung effizienter Energieversorgungsstrukturen. Die Arbeit bietet einen umfassenden Überblick über abgeleitete und neu entwickelte Effizienz und Flexibilisierungsmaßnahmen am Beispiel einer untersuchten Verpackungshalle der Süßwarenherstellung. Anhand dieser Verpackungshalle für temperatursensible Produkte werden Energieeinspar- und Flexibilisierungspotenziale im Bereich der Produkt- und Gebäudeklimatisierung identifiziert, um darauf aufbauend neue technische Ansätze zu entwickeln, die diese Potenziale realisieren. Die erprobten und entwickelten Ansätze bestehen aus einer weiterentwickelten Transportbandklimatisierung für temperatursensible Produkte und einem simulations- und prognosegestützten Regelungssystem für Raumlufttechnische Anlagen (RLT-Anlagen). Die weiterentwickelte, lokale Transportbandklimatisierung für temperatursensible Produkte ermöglicht es, feste Raumlufttemperatur- und -feuchtegrenzen in der Halle aufzuweichen. Das Gebäude wird auf diese Weise als Energiespeicher nutzbar. Die Ausnutzung dieses Speicherpotenzials wird durch die Integration der entwickelten, übergeordneten Regelung, welche auf externe Einflüsse flexibel reagieren und die Behaglichkeitsgrenzen voll ausschöpfen kann, realisiert. Dieses übergeordnete Regelungssystem besteht aus einer Anfahrzeitoptimierung, die produktionsfreie Zeiten energieeffizient durch optimiertes Ein- und Ausschalten der RLTAnlage ausnutzt und einem modellprädiktiven Regelungsansatz zur Luftkonditionierung. Das Regelungssystem ist in der Lage, frei wählbare Behaglichkeitsgrenzen zielfunktionsspezifisch und über das im Gebäude vorhandene Speicherpotenzial optimiert auszunutzen. Die entwickelte Regelung enthält drei auswählbare Zielfunktionen, die die Regelziele definieren. Zu diesen Regelzielen gehören die Einhaltung der konstanten Regelgrößen Raumlufttemperatur und Raumluftfeuchte, die Optimierung des Energiebedarfs der RLT-Anlage unter vorgebbaren Behaglichkeitsgrenzen und die Optimierung der monetären Kosten unter Nutzung flexibler Strompreismodelle. Das Regelungssystem reagiert dabei prädiktiv auf prognostizierte Störgrößen wie Wetterverän-derungen und Sonneneinstrahlung sowie auf produktionsplanabhängige innere Lasten. Anhand von umfangreichen Simulationsanalysen wird das energetische Einsparpotenzial der Ansätze bewertet, umfassende experimentelle Untersuchungen bestätigen die Funktionsfähigkeit.