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Model predictive control strategy to coordinate production planning and building automation

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[Quelle: https://d-nb.info]

Der nachhaltige Umgang mit Energie ist in Deutschland seit Jahren eine zentrale Herausforderung, da das Angebot begrenzt ist und die Nachfrage stetig steigt. Dafür werden große Anstrengungen unternommen, um die Energieeffizienz in der Industrie, insbesondere in der Fertigung, zu verbessern. Bei der energetischen Betrachtung eines Produktionsbetriebes gibt es zwei große Energieverbraucherskategorien. Die eine ist die Produktionstätigkeit, die verschiedene Ressourcen nutzt, um wertschöpfende Güter und Dienstleistungen zu erstellen. Die andere ist die Gebäudeperipherie, wie Heizung, Lüftung, Klimatisierung sowie Beleuchtung, um eine geeignete Arbeitsumgebung für die Produktionstätigkeit bereitzustellen. Für eine Energieübersicht ist es sinnvoll, Energiesparpotenziale zu erreichen, indem man diese beiden Verbraucherkategorien als Ganzes betrachtet, da sie naturgemäß zusammengehören. Dies spiegelt jedoch nicht die Realität wider. Die Produktionsplanung, die alle Produktionsaktivitäten plant und koordiniert, wird bisher völlig isoliert von der Gebäudeautomation betrachtet, die für die Steuerung der Peripherieanlagen zuständig ist. Vor diesem Hintergrund ist es das Ziel dieser Arbeit, eine ganzheitliche modellprädiktive Regelungsstrategie zu entwickeln, die durch die Koordination von Produktionsaktivitäten und Peripherieanlagen eine weitere Verbesserung der Energieeffizienz erreicht. Dazu wird zunächst ein Streckenmodell entwickelt, das die energetische Wechselwirkung zwischen Produktion und Peripherie beschreibt. In einem zweiten Schritt wird eine multikriterielle Kostenfunktion ermittelt, um klassische Produktionsziele und Energieeffizienz in Einklang zu bringen. Durch die Überführung der zusammenhängenden Systemgrenzen von Produktion und Peripherie in Beschränkungen wird die modellprädiktive Regelungsstrategie geschaffen. Das Streckenmodell kann den Gesamtenergieverbrauch und die Innentemperatur basierend auf der Zuordnung von Produktions- und Peripherieressourcen vorhersagen. Der Regler berechnet die Ressourcenzuweisung unter Einhaltung der Nebenbedingungen automatisch so, dass sie mit der definierten Kostenfunktion übereinstimmt. Der Bewertungsansatz der Dissertation ist in einem Simulationswerkzeug in der MATLAB/Simulink-Umgebung implementiert. Das Zielobjekt ist ein kleiner Werkzeughersteller. Die Vorhersagegenauigkeit des entwickelten Anlagenmodells wird durch den Vergleich der simulierten und gemessenen Ergebnisse validiert. Anschließend wird durch eine intensive Verifikation verschiedener Produktionsszenarien gezeigt, dass die entwickelte Regelungsstrategie eine automatische Ressourcenallokation sowohl in der Produktion als auch in der Peripherie durchführt und dabei eine weitere Verbesserung der Energieeffizienz realisiert.

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Bücher, Broschüren

Sylvia Höhentinger
Photovoltaikanlagen bauen, pflegen und nützen!
Für eine saubere Zukunft
1.
2021, 144 S., 28 Farbabb. 210 mm, Softcover
tredition

 

 

"Dass Photovoltaikanlagen nicht gereinigt und gewartet werden müssen, stellt sich bei immer mehr Anlagen als Fehleinschätzung heraus. Manche Betreiber warten aber so lange, bis das Moos am unteren Modulrand zwischen Rahmen und Abdeckglas eingewachsen ist. Das zerstört das Modul", so die Autorin. "Nur wenigen Anlagenbetreibern ist bekannt, dass Moose und Flechten dem Modulglas Mineralien entziehen. Das verändert die Materialstruktur und es entstehen milchige Stellen im Glas. Die mindern die Modul-Leistung langfristig. Von der Verschattung durch den Bewuchs ganz abgesehen", erklärt sie. Dass Schmutz von Modulen durch Schnee, Regen und einen hohen Selbstreinigungseffekt einfach abrutscht, hält sie für kompletten Blödsinn. "Bei einem Auto ist jedem klar, dass es gewaschen werden muss, wenn der Schmutz runter soll. Kein Mensch glaubt, dass ein Auto sauber wird, wenn es zugeschneit ist und der Schnee bei Tauwetter abrutscht. Es glaubt auch niemand, dass ein Regenguss Fahrzeuge vom Schmutz befreit", so Höhentinger." Aus meiner Erfahrung verschmutzen alle Oberflächen irgendwann, in irgendeiner Form. Manche weniger, andere mehr, aber in jedem Fall hilft nur noch reinigen", erklärt sie. Sylvia Höhentinger spricht aus Erfahrung. Vor ihrem Sprung in die Selbstständigkeit mit der Reinigung und Wartung von Photovoltaikanlagen war sie im professionellen Reinigungsgeschäft tätig. "Wer 5 Jahre seine Anlage nicht reinigt und Bewuchs auf den Modulen hat, der hat zu lange gewartet", sagt sie. "Solche Anlagen sollten spätestens alle 2 Jahre gereinigt werden. Dann geht es schneller, es ist günstiger und für die Anlage und den Ertrag ist es besser", so die PV-Expertin.

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Roman Skowranek, Bert Bielefeld
Basics Haustechnik Lichtplanung
2017, 64 S., 90 b/w ill. 22 cm, Softcover
Birkhäuser Berlin

 

 

Der Band fasst die wichtigsten Grundlagen zur Tages- und Kunstlichtplanung in knapper, komprimierter Form zusammen. Mehr als jedes andere Baumaterial bestimmt das Tageslicht Raumwirkungen, erzeugt Stimmungen, inszeniert Architektur. Eine sinnvolle Tages- und eine darauf abgestimmte Kunstlichtplanung trägt, gerade in Bürogebäuden, wesentlich zur Energieeinsparung bei: Je besser das Tageslicht genutzt wird, desto weniger Energie muss für Kunstlicht eingesetzt werden. Aus diesem Grund hat sich das Leitbild der Architektur in den letzten Jahren geändert: Aus abgeschlossenen, voll klimatisierten Gebäuden wurden zunehmend Bauwerke, die auf die klimatischen Gegebenheiten der Umgebung baulich reagieren und so, ohne Einbußen beim Komfort, nur noch wenig Energie benötigen. Aus dem Inhalt: - Größen und Einheiten; - Planungsregeln der Gebäudekonzeption (Grundrissgestaltung, Gebäudeorientierung und Fassadengliederung); - Konzepte der Lichtplanung; - aktuelle Tages- und Kunstlichtsysteme; - Sonnenschutz; - Tageslichtlenkung.

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Peter Wotschke, Bert Bielefeld
Basics Haustechnik Elektroinstallation
2017, 80 S., 90 b/w ill. 22 cm, Softcover
Birkhäuser Berlin

 

 

Der Band erläutert die Grundlagen der Elektroinstallation. Themen sind u. a.: - Stromversorgung; - Planung der Elektroinstallation; - Hauptstromversorgungssysteme und Hauptleitungen; - Stromkreisverteiler; - Installationsformen; - Leitungsführung und Anordnung; - Schlitze und Aussparungen; - Informationstechnik; - Blitzschutzanlagen.

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Herbert Schmolke, Erimar A. Chun, Reinhard Soboll, Johannes Walfort
Elektromagnetische Verträglichkeit in der Elektroinstallation - das Handbuch
de-Fachwissen
Planung, Prüfung, Errichtung. Das Handbuch
2., überarb. Aufl.
2012, 280 S., m. zahlr. Abb. u. Tab. 21 cm, Softcover
Hüthig Heidelberg

 

 

Planer und Errichter elektrischer Anlagen haben die Aufgabe, sämtliche Anforderungen hinsichtlich des Blitz- und Überspannungsschutzes sowie des Schutzes bei Überstrom und gegen elektrischen Schlag mit der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) in Einklang zu bringen. Erst dadurch wird in Abstimmung mit allen Gewerken eine solide Grundlage für den technisch und wirtschaftlich optimalen Aufbau und Betrieb der Anlage geschaffen. Je früher im Verlauf eines Projektes Maßnahmen für die EMV vorgesehen werden, desto einfacher und preiswerter lassen sie sich gestalten. Der Band bietet das gesamte EMV-Fachwissen, das dafür notwendig ist. Erstmals beleuchtet er die einzelnen Planungsphasen detailliert aus EMV-Sicht und zeigt deren Zusammenwirken anhand eines Beispielprojektes.

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Enno Folkerts, Werner Baade, Horst Friedrichs
Hausgeräte-, Beleuchtungs- und Klimatechnik
Vogel Fachbuch
11., überarb. Aufl.
2007, 528 S., zahlr. meist vierfarb. Abb. 24 cm, Hardcover
Vogel Communications Group

 

 

Das Fachbuch zur Vorbereitung auf die Meisterpruefung in der Elektrotechnik enthaelt die Hauptkapitel: Hausgeraetetechnik; Planung von Kuechen und Hausarbeitsraeumen, Regler und Steuereinrichtungen von elektrischen Hausgeraeten, Beschreibung der Funktion und des Aufbaus von Hausgeraeten. Beleuchtungstechnik: Physikalische Grundlagen, Farbwiedergabevermoegen des elektrischen Lichts, Beschreibung der Lampen mit Anwendungshinweisen, Lichttechnische Groessen und Einheiten, Projektierung von Beleuchtungsanlagen mit Planungstabellen. Klimatechnik: Luftfeuchtigkeit, Taupunkt und deren Einfluesse bei der Heiztechnik, Raumklimageraete, Heizgeraete, Waermepumpen, Lueftungstechnik mit Planungsgrundsaetzen, Elektrische Heizungstechnik, Kuehllastermittlung, Waermebedarfsrechnung nach DIN 4701, Auslegung von Heizgeraeten und Waermepumpen.

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Forschungsberichte

Bauforschungsberichte, Kurzberichte, Dissertationen, Hinweise auf laufende und abgeschlossene Forschungsvorhaben sowie Bauforschungs-Informationen aus dem deutschsprachigen Raum können Sie sich kostenlos/kostenpflichtig als Download direkt auf den Bildschirm holen oder online auf Papier bestellen.
Weitere Informationen rund um das Thema Bauforschung finden Sie in unserem
Portal Bauforschung

Anmeldung zum Informationsdienst Bauforschung aktuell

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Matthias Unholzer, Peter Michl, Thomas Lützkendorf
Ermittlung von Kennwerten für den Energiebedarf von Personenaufzügen in Wohn- und Nichtwohngebäuden - ein Beitrag zur Vervollständigung der Energiebilanz. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 2958
2015, 78 S., 17 Abb. u. 31 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die Beschreibung und Bewertung des Energieaufwandes von Gebäuden erfordert die möglichst vollständige und exakte Berücksichtigung aller Verbraucher in der Planung und bei der Verbrauchserfassung. Mit einem Anteil von ca. 5 Prozent am Energieaufwand können Personenaufzüge nicht vernachlässigt werden. In Normen zur Nachhaltigkeit von Bauwerken werden Aufzüge einbezogen. Insbesondere für die Planung entsteht damit ein Bedarf an geeigneten Energiekennwerten.

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Norbert Sack, Stephan Lechner, Ingo Leuschner, Thorsten Kast, Martin Becker, Peter Knoll, Mark Lehnertz
Holzbau der Zukunft. Teilprojekt 13. Entwicklung von Grundlagen für die Integration von Elektronik im Fenster-, Fassaden- und Türenbau
Teilbericht 1: Erarbeitung von Grundlagen. Teilbericht 2: Kraftbetätigte Fenster
Reihe Holzbauforschung, Band H 007/13
2009, 206 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Durch die Integration von Elektronik in den Baubereich sind neue Möglichkeiten entstanden, ein Gebäude bedarfsgerecht und energiebewusst zu steuern. Dadurch bekommen die Bauelemente Fenster und Tür sowie die komplette Fassade als steuerbares Element in der Gebäudehülle einen höheren Stellenwert, da sie jetzt in der Lage sind, mit Hilfe von Sensorik und Antriebstechnik auf Veränderungen der Randbedingungen zu reagieren. Bauteile, die dieses Anforderungsprofil erfüllen, sind heutzutage jedoch oftmals Einzelkonstruktionen, welche aus Wirtschaftlichkeitsgründen meist für Pilotprojekte oder in Sonderbauten zum Einsatz kommen. Eine Marktdurchdringung mit solchen Bauteilen hat noch nicht stattgefunden. Zudem besteht nach wie vor ein Wissensdefizit auf der planerischen Seite, Gebäudetechnologie gezielt und vernetzt einzusetzen.

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Jürgen Krochmann
Farbänderung von museumstypischen Materialien unter dem Einfluss optischer Strahlung. Zusammenfassender Abschlussbericht von Forschungsvorhaben "Bestimmung der relativen spektralen Objektempfindlichkeit von museumstypischen Materialien" und "Schwellenbest. rahlung"
Titel des Kurzberichts: Beleuchtung von lichtempfindlichen Ausstellungsstücken unter besonderer Berücksichtigung der Objektschädigung durch optische Strahlung.
Bauforschung, Band T 1989
1987, 404 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Ausstellungsgegenstaende - auch solche, die lichtempfindlich sind - muessen ausreichend beleuchtet werden, um annehmbare Sehbedingungen und eine begrenzte Annehmlichkeit der Beleuchtung zu schaffen. Es ist bekannt, dass lichtempfindliche Gegenstaende ihre Farbe aendern koennen, wenn sie bei hohem Beleuchtungsniveau ueber laengere Zeit hinweg beleuchtet werden. Es ist daher noetig, Voraussagemethoden fuer den Einfluss der Beleuchtung auf Farbaenderungen und Vergilbung von lichtempfindlichen Gegenstaenden zu entwickeln, um daraus Empfehlungen fuer die Beleuchtung abzuleiten. Derartige Untersuchungen wurden jetzt mit Unterstuetzung der Stiftung Preussischer Kulturbesitz ausgefuehrt. Ueber diese Forschungsergebnisse wird im folgenden berichtet. (-z-)

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Zeitschriftenartikel

Folgende Literaturnachweise stammen aus der Datenbank RSWB^®plus. Die Datenbank unterstützt schnell und zielsicher Fachleute aus Planungsfirmen, Industrie und Forschung, sowie Lehrkräfte und Studierende in der akademischen Ausbildung bei Nachweis und Beschaffung von Fachinformation zum Planen und Bauen.

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Fiebig, Markus
Geräteintegrierte Löschsysteme erhöhen den Brandschutz. Winzige Löschsysteme ermöglichen moderne Medientechnik in sensiblen Gebäudebereichen
Bauen plus, 2022

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Bolliger, Rudolf
Digitale Welt und Sicherheit. Intelligente Geräte
Haustech, 2020

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Zierul, Tina
Rechtsanspruch auf Ladesäulen? Elektromobilität im Mietrecht
Der Facility Manager, 2020

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Schaffner, Stefan
GLT-Management in der privaten Cloud
Moderne Gebäudetechnik, 2019

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Conradi, Michael
Elektroinstallation für barrierefreies Wohnen. Active Assisted Living (kostenlos)
Bundesbaublatt, 2018

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Highlights aus dem Programm 2022