Wärmeübertrager sind zentrale Komponenten in gebäudetechnischen Systemen und werden in verschiedenen Ausführungen und Effizienzklassen angeboten. Ihr primärer Zweck liegt in der Übertragung thermischer Energie von einem Arbeitsmedium (z. B. Kältemittel) auf ein Nutzmedium wie Trinkwasser, beispielsweise im Bereich der Heizungs- und Sanitärtechnik (vgl. Abbildung 1 und 2).
Zur Vermeidung jeglicher Kontamination sind beide Medien durch dünne, wärmeleitfähige Metallwände voneinander getrennt.
Projektinhalt
Im Mittelpunkt des Vorhabens steht die Analyse und Bewertung von Effizienzverlusten durch sogenannte Fouling-Prozesse – Ablagerungen innerhalb des Wärmeübertragers, die den Wärmeübergang beeinträchtigen und bis zum Defekt, z.B. Undichtigkeiten, führen können. Die Ursachen solcher Ablagerungen sind vielfältig und umfassen unter anderem biologische (z. B. Bakterien, Algen) sowie anorganische Stoffe (z. B. Kalk, Rostpartikel). Diese führen zu einer schleichenden Reduktion der wärmeübertragenden Fläche, was wiederum Energieverluste und erhöhte Betriebskosten zur Folge hat.
Die Geschwindigkeit und Ausprägung der Fouling-Bildung variieren stark und sind maßgeblich vom individuellen Nutzerverhalten abhängig. Da dieses in der Regel nicht dokumentiert ist, lässt sich der Verschmutzungsgrad nicht zuverlässig prognostizieren. In der Praxis kann es daher bereits vor planmäßigen Wartungsintervallen zu erheblichen Effizienzeinbußen kommen – mit potenziell gravierenden Folgen für die Betriebsbereitschaft und Versorgungssicherheit von gebäudetechnischen Anlagen. Insbesondere Unterbrechungen in der Trinkwasser- oder Wärmebereitstellung können den Betrieb ganzer Liegenschaftsbereiche gefährden.
Projektziel
Der allgemeine Lösungsansatz für das Problem beinhaltet die Applikation eines stationären Sensorsystems zur Langzeitaufzeichnung von zustandsbeschreibenden Merkmalen zur modellgestützten Systemdiagnose mit automatisierter Entscheidungsfindung, um bei eventuell auftretenden Schäden vorausschauend handeln zu können und somit eine weitestgehend kontinuierlich fehlerfreie Funktionsweise beziehungsweise Prozessführung zu ermöglichen und die Instandhaltungskosten zu optimieren.
Das Projekt knüpft an eine erfolgreiche Historie von Kooperationsprojekten an, die gemeinsam mit der HTWK Leipzig, Fakultät Ingenieurwissenschaften, durchgeführt worden sind. Durch diese kontinuierliche Zusammenarbeit wird deutlich, welche Innovationskraft von sächsischen mittelständischen Unternehmen ausgeht und dass die zustandsbasierte Instandhaltung an komplexen technischen Systemen einen anhaltend hohen Stellenwert besitzt.
