Entwicklung von Methoden zur Fehlererkennung für das System Gebäude

Bei der Bearbeitung bisheriger Forschungsprojekte des IBIT zeigte sich, dass der Umgang mit Fehlern und deren Auswirkungen auf das Gesamtsystem Gebäude ein nur unzureichend erforschtes Themengebiet darstellt. Die Thematik „Entwicklung von Methoden zur Fehlererkennung für das System Gebäude“ umfasst dabei ein weitreichendes und komplexes Feld, welches aus unterschiedlichen Teilbereichen besteht. Gegenstand des derzeitigen Forschungsprojektes ist die Bereitstellung von Methoden zur Fehlererkennung für das Teilsystem Klimatisierung und Lüftung. Hierbei liegt der Fokus auf der Betriebsphase der Anlage.

Das Forschungsprojekt wird durch die Thüringer Aufbaubank (TAB) aus Mitteln des Europäischen Sozialfonds und des Freistaats Thüringen zur Förderung von Personal in Forschung und Entwicklung im Rahmen des Förderprogramms THÜRINGEN GREENTECH finanziert.

Projektbeschreibung

Für eine ganzheitliche Betrachtung des Teilsystems wird die Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA) eingesetzt. Mit dieser bewährten Methode der präventiven Qualitätssicherung ist es möglich, alle Komponenten des Gesamtsystems zu strukturieren. Darauf aufbauend können mögliche Fehlerzustände und deren Ursachen zugeordnet und die Detektion dieser Fehler beschrieben werden. Relevante Fehler sind bspw. vollständig ausgefallene oder in ihrer Funktion eingeschränkte Bauteile. Besonderes Augenmerk wird dabei auf Fehler gelegt, welche nicht zwangsläufig zum Ausfall des Gesamtsystems führen und dadurch nur sehr schwer zu entdecken sind. Es kommt erschwerend hinzu, dass in bestehenden Anlagen meist nur sicherheitsrelevante Funktionen und Zustände überwacht werden. Die Wahrscheinlichkeit unentdeckter Fehler ist somit sehr hoch. Einzige Indikatoren in solchen Fällen sind sinkende Komfortbedingungen und/oder erhöhter Energieverbrauch. Letzteres bedeutet schlussendlich, neben einer Erhöhung der Betriebskosten, die Verschwendung wertvoller Energieressourcen. Wird einer dieser Indikatoren erkannt, muss anschließend die Lokalisierung der Fehlerquelle erfolgen. Nur so ist es möglich, den optimalen Betrieb der Anlage wiederherzustellen. Bei komplexen gebäudetechnischen Anlagen kann dies allerdings eine sehr zeit- und kostenintensive Aufgabe darstellen. Somit ist die frühzeitige, automatisierte Erkennung, Lokalisierung und Meldung auftretender Fehler in komplexen raumlufttechnischen Anlagen die entscheidende Herausforderung. Dies bedeutet, dass neben der Betrachtung der möglichen Fehler und ihrer Auswirkungen in den einzelnen Anlagen auch der Bereich der Fehlererkennung ein wichtiges Teilgebiet dieses Forschungsprojektes darstellt. Nur mit einem geeigneten Messkonzept, ausreichender Sensorik und entsprechenden Algorithmen ist es möglich, eine komplexe Fehleranalyse zu realisieren.

Nutzen

Mit den Ergebnissen dieses Forschungsprojektes wird die Grundlage geschaffen, Produkte wie bspw. Software-Tools zu entwickeln, mit denen frühzeitig Fehler sowie Störungen erkannt und dem Nutzer signalisiert werden können. Außerdem ist es möglich, die Forschungsergebnisse in anschließenden Verbundvorhaben weiter zu konkretisieren und im Bereich der Weiter- und Neuentwicklung von Sensorik anzuwenden. Nicht zuletzt sind mit den erarbeiteten Methoden Entwicklungen neuer Dienstleistungen zur mobilen Fehleranalyse und Energieoptimierung auf Basis von funkbasierten Netzen für Energieberater und Messdienstleister denkbar

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