Simulation von RLT-Geräten

Neue Wege zur Vorhersage von Leistungs- und Funktionsverhalten

Prof. Dr.-Ing. Michael Haibel, Prof. für Thermodynamik und Klimatechnik Dipl.-Ing. Raimund Lang, Geschäftsführer

Die gesamte Lüftungs- und Klimabranche befindet sich schon seit längerem in einem kritischen Spannungsfeld zwischen den technischen Anforderungen und Erwartungen an die Lüftungs- und Klimasysteme einerseits und den dafür erzielbaren wirtschaftlichen Erträgen andererseits. Die Anforderungen und Erwartungen seitens Auftraggeber und Nutzer steigen nicht zuletzt aufgrund der zunehmenden Komplexität der gebäudeklimatischen Randbedingungen heutiger architektonischer Entwürfe stets und ständig, während die Bereitschaft adäquater Vergütungen überschaubar bleibt. Die aus dieser unglücklichen Situation schon fast zwangsläufig resultierende Folge ist in vielen Fällen ein stetiger Rückgang im Bereich der Qualität auf allen Ebenen von der Entwurfsplanung über die Detail- und Gewerkplanung bis hin zum Anlagenbau und zur Geräte- und Komponentenherstellung. Fatalerweise werden damit die Anforderungen und Erwartungen zusehends weniger erfüllt; ein weiteres Absinken der erwirtschafteten Erträge ist die Folge

Diesen Teufelskreis zu durchbrechen und die wirtschaftliche Situation der Lüftungs- und Klimabranche langfristig zu verbessern erfordert daher einen schnellen und nachhaltigen Paradigmenwechsel im Qualitätsgedanken bei der Planung, der Ausführung und letztlich auch bei dem Betrieb raumlufttechnischer Anlagen und Systeme. Nur mit einer höheren Qualität und Zuverlässigkeit der Anlagen und Systeme können zukünftig wieder auskömmliche Erträge erwirtschaftet werden. Qualität bedeutet aber nicht nur die funktionsgerechte und handwerklich korrekte Ausführung von Systemen, Anlagen, Geräten und Komponenten. Sie verlangt auch die Schaffung einer Übereinstimmung zwischen den Anforderungen und Erwartungen der Investoren und Nutzer mit den tatsächlichen Leistungen und Funktionen der real ausgeführten Systeme. Für den Bereich der Lüftungs- und Klimatechnik setzt dies wiederum die Existenz und die konsequente Anwendung von Methoden und Werkzeugen zur qualifizierten Vorhersage von Leistungen, Funktionen und zu erwartenden Betriebskosten von raumlufttechnischen Systemen auch in klimatischen Extremsituationen, wie beispielsweise dem Sommer 2003, voraus.

Motivation für SIMULA-RLT©

Raumlufttechnische Geräte stellen hochkomplexe Systeme mit vielen solitär geregelten Funktionseinheiten für die thermische Konditionierung von Luft dar. Dabei stellt sich immer wieder die Frage, wie diese Luftbehandlungsfunktionen zusammenwirken, und wie sich limitierende Faktoren – wie zum Beispiel maximale Heiz- und Kühlleistungen oder Temperaturniveaus der Heiz- und Kühlmedien -, aber auch Betriebs- und Regelungsstrategien – wie zum Beispiel Temperatur- und Feuchteregelung oder Frost- und Einfrierschutzregelungen – auf das Leistungsverhalten des RLT-Systems und somit auch auf die globalen Funktionalitäten auswirken. Um diese Fragen für jedes individuelle RLT-Gerät verifizieren zu können, haben die Autoren ein Simulationsprogramm mit der Bezeichnung SIMULA-RLT© entwickelt, mit Hilfe dessen das Leistungsverhalten und die Funktion von raumlufttechnischen Anlagen und Systemen hinsichtlich der thermischen Luftbehandlung für diskrete Außenluftzustände qualifiziert vorhergesagt werden kann. Eines der Anwendungsziele dieses Produkts ist die Bestimmung und Verifikation von Leistungsgrenzen geplanter oder bestehender RLT-Anlagen bei einem Auftreten klimatischer Wetterextreme.

Dadurch können Situationen völlig überlasteter raumlufttechnischer Systeme, wie sie beispielsweise im Sommer 2003 beobachtet wurden, frühzeitig erkannt, deren Auswirkungen analysiert, verifiziert und bereits im Vorfeld Gegenmaßnahmen initiiert werden. Es können aber auch ganz alltägliche, aber nichtsdestotrotz entscheidende Dinge untersucht werden, wie beispielsweise die Auswirkungen der abluftseitigen Einfrierschutzsicherung von Wärmerückgewinnungssystemen auf die signifikante Minderung der Rückwärmezahlen und die damit verbundene Erhöhung des Heizenergiebedarfs.