Regelung der thermischen Behaglichkeit über virtuelle Sensoren

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Lothar Litz (†)
• Subject Area: Automation, Mechatronics, Control Systems, Intelligent Technical Systems, Robotics
• Term: from 2004 to 2009
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5429055

• Final Report Year: 2008

Final Report Abstract

In diesem Forschungsprojekts wurde eine Methodik entwickelt, welche die regelungstechnische Beherrschung der vom Menschen empfundenen thermischen Behaglichkeit ermöglicht. Die Soll- und die Istwerte der Regelung basieren auf einem thermischen Behaglichkeitsmaß, dem Predicted Mean Vote (PMV) nach ISO 7730. Das PMV ist ein wesentlich aussagekräftigeres Maß als eine - wie nach Stand der Technik üblich - punktuell gemessene Temperatur. Neben Lufttemperatur, Strahlungstemperatur und Luftfeuchte wird mit diesem Maß auch die Luftgeschwindigkeit sowie geschätzte Werte der Bekleidung und Aktivität berücksichtigt. Vor allem wegen der Ortsabhängigkeit von Luftgeschwindigkeit und -temperatur sowie des großen Aufwands, diese Größen permanent an den für Menschen relevanten Punkten zu messen, war das PMV bisher kaum als Regelgröße verwendbar. Dies wurde im vorliegenden Projekt durch die Entwicklung virtueller Sensoren möglich gemacht. Die virtuellen Sensoren basieren auf einem neu entworfenen datenbasierten Modell der Raumluftströmung, das rechnerisch so effizient ist, dass die virtuellen Sensoren und eine anspruchsvolle Regelstrategie auf einem Standard-PC realisiert werden können. Die Regelung steuert auf Basis des berechneten PMV die vorhandenen klimatechnischen Aktuatoren gezielt an und kann so wesentlich zuverfässiger für thermische Behaglichkeit sorgen als eine konventionelle Temperaturregelung. Dies konnte anhand von Experimenten in einem realen gekühlten Konferenzraum deutlich gezeigt werden.

Publications

• Airflow-dependent models for virtual sensing of thermal comfort. In: I. Troch, F. Breitenecker (Hrsg.): Proceedings 5th Vienna Symposium on Mathematical Modelling (MATHMOD 2006). Paper 61, ARGESIM-Verlag, Wien, 2006
  Felgner, F; Litz, L.
  
• Klimaregelungen, die mitfühlen. In: UNI-Spectrum 2/2006, ISSN 0937-4728, S. 10-11
  Felgner, F.
  
• Modellbasen für virtuelle Behaglichkeitssensoren. In: M. Becker, H. Szczerbicka (Hrsg.): Frontiers in Simulation - 19. Symposium Simulationstechnik (ASIM 2006), ISBN 3-936150-49-4, S. 227-233, Hannover, 2006
  Felgner, F.; Litz, L.
  
• Modellbasen für virtuelle Behaglichkeitssensoren. In: Proceedings Workshop des GMA-Fachausschusses 1.30, ISBN 3-9810664-3-X, S. 199-213, Bösen, 2006
  Felgner, F.; Litz, L.