Hansa Klimasysteme GmbH

Optimierung des Energieverbrauches von Lüftungsgeräten in Schwimmbädern mittels KI

Schwimmbäder weisen einen sehr hohen Energieverbrauch auf. Sowohl das Beckenwasser als auch die Luft im Bad müssen auf für die Gäste angenehme Temperaturen gehalten werden. Gleichzeitig muss Frischluft eingebracht werden, um zu hohe Feuchte im Bad zu vermeiden, denn dieses könnte zu Bauschäden führen und ist sehr unbehaglich für die Badegäste und das Personal. Die Frischluft wird von Lüftungsgeräten eingebracht. Die Regelung dieser Geräte muss dafür Sorge tragen, dass die Feuchte- und Temperaturwerte im Schwimmbad eingehalten werden mit möglichst geringem Energieaufwand. In der Vergangenheit wurde dieses mit konventionellen Regelansätzen realisiert, die die Komplexität des Systems zur Darstellung einer möglichst energieeffizienten Betriebsweise nur ungenügend abbilden konnten.
HANSA hat in zwei von der DBU geförderten Vorhaben einen modellbasierten prädiktiven KI Regler für die Lüftung entwickelt. Der Regler besteht aus zwei Ebenen: Der Gebäude- und Geräteebene.
Die Komponenten der Geräte sind über neuronal selbstlernende Bausteine sowie physikalische Ansätze modelliert. Mit einem MPC Regelansatz (Model Based Predictive Control) wird je nach herrschender Randbedingung die optimale Betriebsart des Gerätes bestimmt. Auf Basis vorhandener Daten wird dieser Betriebszustand vorausschauend eingeregelt. Dem Gerätemodell übergeordnet ist ein Gebäudemodell mit einem Gerätekoordinator, der im Falle mehrerer auf ein System wirkender Geräte die Ansteuerung der Geräte koordiniert. Das Gebäudemodell besteht aus einem neuronalen Netz, das für unterschiedliche Gebäude mittels maschinellem Lernen neu trainiert werden kann.
Der Regler wurde in mehreren Schwimmbädern integriert und zeigt ein Energieoptimierungspotenzial von im Mittel 20% pro Jahr. Würde dieses Konzept in allen deutschen Hallenbädern eingesetzt, ergäbe sich abgeschätzt eine CO2-Einsparung von 23.000t pro Jahr (derzeitiger Strommix). Der Regler ist adaptierbar für weitere Gebäudetypen mit komplexer Lüftungsaufgabe.