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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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Forschungsberichte

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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