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IBIT - Institut für bauwerksintegrierte Technologien

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EnOB: MFGeb - Methoden zur Fehlerdiagnose im Gebäudebetrieb

Energieoptimiertes Bauen: System-FMEA (Fehlermöglichkeiten- und Einflussanalyse) und FMEA-Modul-Bibliothek für gebäudetechnische Anlagenkomponenten

Projekthintergrund

Durch den Einsatz von Methoden zur automatisierten Fehlererkennung und Diagnose (FED) in gebäudetechnischen Anlagen wird die Entdeckungswahrscheinlichkeit fehlerhafter Betriebszustände deutlich erhöht. Voraussetzung hierfür sind Verfahren, mit deren Hilfe Abweichungen vom optimalen Betriebsverhalten, unter Berücksichtigung entsprechender Toleranzen, erkannt werden. Die Herausforderung dabei besteht vor allem in der Eingrenzung der möglichen Fehlerursachen innerhalb komplexer technischer Systemstrukturen.  Die Erarbeitung geeigneter FED-Maßnahmen  ist gerade bei größeren Gebäuden mit einem sehr hohen zeitlichen Aufwand verbunden. Zumeist unterscheiden sich jedoch einzelne „Standard“-Komponenten  nicht wesentlich hinsichtlich ihrer technischen Struktur und Funktionsweise. Die Individualität einer jeden Anlage liegt vielmehr in der Verknüpfung und Wechselwirkung dieser einzelnen Teilsysteme sowie deren gesamtheitlicher Regelungsstrategie. Nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten ist es wichtig, dass die FED-Maßnahme möglichst schnell an gegebenen Anlagenstrukturen angepasst und vorhandene messtechnische Ressourcen effizient genutzt werden können. Die Einführung einer standardisierten Methodik zur Systembeschreibung, Ableitung möglicher Fehlerzustände und deren Symptome sowie der Generierung systemspezifischer FED-Algorithmen sollen diesen Prozess wesentlich verbessern.

Projektziele

Die Zielstellung dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung von Fehlerdiagnosealgorithmen für typische Komponenten der technischen Gebäudeausrüstung im Kontext der Gesamtanlage. Als Grundlage soll eine standardisierte Methodik erarbeitet werden, die den hierfür erforderlichen gesamten Entwicklungsprozess, beginnend mit der Informationsgewinnung im Gebäude (Bestandsanlagen , Neubau), über die Aufnahme möglicher Fehlerzustände sowie deren Symptomatik, der anschließenden Ableitung von gebäudespezifischen Fehlerdiagnosealgorithmen bis hin zur Implementierung in die Gebäudeleittechnik, behandelt. Die Arbeitsschwerpunkte sind:

  • Struktur,- Funktions- und Fehleranalysen für typische Komponenten der technischen Gebäudeausrüstung mithilfe der Fehlermöglichkeiten- und Einflussanalyse (FMEA)
  • Entwicklung von regel- und signalbasierten Algorithmen zur Detektion fehlerhafter Betriebszustände sowie zur Diagnose und Eingrenzung von möglichen Fehlerursachen
  • Ermittlung messtechnischer Ausstattungsstandards unter Berücksichtigung der im System auftretenden Fehlermöglichkeiten
  • Entwicklung einer standardisierten Verfahrensweise zur Generierung von Fehlererkennungs- und Diagnosealgorithmen (FED) für gebäudetechnische Anlagen
  • Entwurf einer Datenbank mit modularer Struktur zur Dokumentation der FMEA-Ergebnisse für Standard TGA-Komponenten
  • Implementierung der entwickelten Algorithmen in vorhandene Automationssysteme unter Nutzung der regelungsrelevanten Datenpunkte

Projektstruktur

Neben der Überprüfung der Fehlerdiagnosealgorithmen soll auch der Bereich der zukünftigen Implementierung in marktübliche Regelungs- und Automationssysteme unter realen Bedingungen erprobt und dokumentiert werden. Hierbei sollen mögliche technische und wirtschaftliche Hemmnisse in den Fokus gerückt und kritisch betrachtet werden.

Projektumfang

Raumlufttechnik

  • Luftkühlung / Lufterhitzung
  • Be- und Entfeuchtung
  • Wärmerückgewinnung
  • Luftförderung / Luftverteilung

 Heiz- und Kühlsysteme

  • Kälteerzeugung
  • Rückkühlsysteme
  • Wärmeerzeugung (konventionell und regenerativ)
  • Speichertechnik
  • Verteil- und Übergabesysteme

Kontakt

Fachhochschule Erfurt
Fak. Gebäudetechnik und Informatik
IBIT

Altonaer Straße 25
99085 Erfurt

 

Projektleiter:

Prof. Dr.-Ing. Michael Kappert

Ansprechpartner:

Adrian G. Gebhard, M.Eng.

Christoph Hutter, M.Eng.

Patrick Müller, M.Eng.

 

 

Projektträger

Zuwendungsgeber

Projektpartner


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