Für den energieeffizienten Betrieb von Klima- und Lüftungsanlagen ist ein Energiemanagementsystem unerlässlich. Sämtliche Energiewandlungs-, Energieverteil- und Energieübergabesysteme sowie Regelkomponenten müssen datentechnisch mit dem Energiemanagementsystem verbunden werden, damit eine bedarfsorientierte Betriebsführung ermöglicht werden kann. Im Bestand wurde diese Kommunikationsinfrastruktur häufig nicht installiert und eine Nachrüstung ist aufwendig oder gar nicht möglich. Abhilfe soll Trox RadioDuct schaffen.
Trox
Derzeit sind in Deutschland ca. 500.000 raumlufttechnische Anlagen in Betrieb, der nationale Stromverbrauch zur Lüftung und Klimatisierung von Gebäuden in Deutschland beträgt etwa 21 TWh/a. Da viele dieser Anlagen älteren Datums sind und bis heute nicht bedarfsorientiert betrieben werden, ist das Energieeinsparpotenzial entsprechend hoch.
Eine energetische Optimierung oder ein bedarfsabhängiger Betrieb sind jedoch bisher oft durch räumliche oder wirtschaftliche Faktoren begrenzt oder mit verfügbaren Lösungen nicht wirtschaftlich umsetzbar. Denn derzeit sind überwiegend kabelgebundene Lösungen verfügbar, wodurch ein regelungstechnisches Upgrade mit hohem baulichen Aufwand verbunden ist.
Trox RadioDuct
Hohlleitereigenschaften nutzen
Herausforderung ist also, wie die Informationen kostengünstig an die Punkte gebracht werden, wo sie benötigt werden. Das Konzept: die Verwendung des Luftleitungsnetzes zur Informationsübertragung per Funk. Die Grundidee: Durch die Bündelung der Funkwellen in der Luftleitung durch Reflexion über die Nutzung der Hohlleitereigenschaften sind gegenüber bisher verfügbaren Funklösungen größere Übertragungsentfernungen möglich (Bild 1).
Regelung für RLT-Anlagen leicht nachrüsten
Unter dem Namen RadioDuct entwickelt Trox in Kooperation mit den Projektpartnern FH Aachen, RWTH Aachen sowie BFT Planung, Aachen, Komponenten und einen Sanierungsleitfaden. Das Ergebnis ist eine funkbasierte Regelung für raumlufttechnische Anlagen, die insbesondere in Bestandsgebäuden leicht nachzurüsten sein wird.
Betrieb der Anlagen mit vernetzten Geräten optimieren
Dafür erfolgt die Kommunikation der Komponenten drahtlos: Die bereits vorhandenen Luftleitungen der raumluft- und klimatechnischen Anlagen werden zur Funkübertragung verwendet. So sollen künftig mit möglichst geringem Aufwand lüftungstechnische Komponenten und Geräte vernetzt und hierdurch der Betrieb der Anlagen optimiert werden.
Forschungsprojekt zu Funktion und die Effizienz von RadioDuct
Ein Patent für Trox RadioDuct ist angemeldet (EP 2 131 113 B1). Um die Funktion und die Effizienz des Systems zu dokumentieren und die Effektivität nachzuweisen, hat Trox mit den Projektpartnern ein anwendungsorientiertes Forschungsprojekt gestartet, das aus dem „Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE)“ gefördert wird.
Trox-Gebäude als Testumgebung
Viele Gebäude aus den 1960er-, 1970er- und 1980er-Jahren verfügen über eine sehr gute Bausubstanz. Doch Lüftungs- und Klimatechnik sind veraltet und arbeiten weitaus energieintensiver, als es nach dem modernsten Stand der Wissenschaft notwendig wäre. Die Hauptverwaltung der Trox GmbH am Stammsitz in Neukirchen-Vluyn bietet aufgrund ihrer baulichen Eigenschaften ideale Voraussetzungen für das Pilotprojekt, das energieeffiziente Raumregelung mithilfe sensorgesteuerter, intelligenter Technik erlebbar macht.
Das Projekt soll deutlich machen, dass nur verhältnismäßig wenige Eingriffe nötig sind, um unzeitgemäße Systeme unter Nachhaltigkeitsaspekten zu erneuern. Vorhandene Lüftungsleitungen können genutzt, bestehende Einbauten und Möblierungen erhalten bleiben.
Forschungsprojekt auf einen Blick
1 Programmierte Steuerung: In der Schalteinheit sind alle systemsteuerungsrelevanten Komponenten zusammengefasst. Hier ist auch die zentrale Steuereinheit verbaut, die aufgrund der Sensordaten die individuelle Raumzu- und -abluft regelt und überwacht.
2 Raumregelungs-Zonenmaster X-Aircontrol ZMAS: Hier laufen alle Daten und Befehle zur Raumluftqualität zusammen und werden an die zentrale Automationseinheit übergeben, um entsprechende Programmabläufe zu initiieren. Der Zonenmaster steuert bis zu 25 Zonenmodule an, die die Datenerfassung und individuelle Regelung Raum für Raum übernehmen. Der X-Aircontrol ZMAS ist direkt mit einem RadioDuct-Modul verknüpft.
3 Raumregelungs-Modul X-Aircontrol ZMO: Diese Schnittstelle im Raum ist direkt mit den Luftqualitäts- und Temperaturkanalfühlern sowie dem TVR-Regelgerät, dessen Funktion er bestimmt, verbunden. Über ein verknüpftes RadioDuct-Modul werden von hier Raumluftdaten an den Zonenmaster gesendet – und hier kommen auch die Steuerbefehle des Zonenmasters wieder an, ebenfalls mithilfe des RadioDuct-Kanalfunkmoduls.
4 Deckeninduktionsdurchlass DID642: Über die beiden Deckeninduktionsdurchlässe strömt zentral aufbereitete Außenluft ein. Mit Düsen wird diese Luft mit der Raumluft vermischt, die zuvor je nach Bedarf geheizt oder gekühlt wird. Die aufbereitete und temperierte Zuluft strömt dann durch die Luftdurchlassschlitze horizontal in den Raum.
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5 X-Cube-RLT-Gerät: Über die beiden Klimazentralgeräte läuft die gesamte Be- und Entlüftung der Räume, die Filterung, das Heizen und Kühlen, die Wärmerückgewinnung sowie die Be- und Entfeuchtung.
6 Fußbodendurchlass FBA: Durch die Fußbodendurchlässe ist eine komfortable und energieeffiziente Luftführung in den Räumen gewährleistet. Über eine variable Regelung des Volumenstroms wird zentral aufbereitete Außenluft zugeführt.
7 Volumenstrom-Regelgerät TVR: Allen Luftdurchlässen, wie Fußbodendurchlässen, Quellluftdurchlässen und Luft/Wasser-Systemen zur Luftkonditionierung im Raum, sind Volumenstrom-Regelgeräte vom Typ TVR vorgeschaltet. Diese sind unmittelbar mit einem X-Aircontrol-Modul und diese wiederum mit einem RadioDuct-Modul verbunden.
8 Induzierender Quellluftdurchlass zum Wandeinbau QLI: Die Quellluftdurchlässe versorgen den Raum mit zentral aufbereiteter Außenluft, temperieren mit Wärmeübertragern die Raumluft, vermischen beide und geben sie turbulenzarm in den Raum zurück.
Trox
Die Hauptverwaltung der Trox GmbH am Stammsitz in Neukirchen-Vluyn bietet aufgrund ihrer baulichen Eigenschaften ideale Voraussetzungen für das Pilotprojekt.
Dieser Artikel ist eine Überarbeitung des Artikels „Klimatechnik über Kanalfunk gesteuert“, erschienen in TGA 07-2019.
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