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etaSmart - Energieoptimierung mit künstlicher Intelligenz

Die Hauptaufgabe von Schwimmbadlüftungsgeräten besteht in der Entfeuchtung und Temperaturhaltung der Hallenluft bei höchster energetischer Effizienz sowie in der Bereitstellung der erforderlichen Außenluftmengen zur Schaffung hygienisch einwandfreier Bedingungen. Durch ausgeklügelte Betriebsarten und Regelungen des Lüftungsgerätes ist es möglich, den Energieverbrauch wesentlich zu reduzieren.

Bereits konventionelle Systeme versuchen, die Betriebsart der Lüftungsanlagen in Abhängigkeit diverser Einflussgrößen optimal einzustellen. In der Regel wird hier aber das Gerät mehr oder weniger autark betrachtet, ohne ergänzend Einflüsse des Gebäudes zu berücksichtigen oder aus sich immer wiederholenden Betriebsbedingungen zu lernen. Weiterhin ist es für einen konventionellen Regler ohne Modellwissen des Geräts nicht möglich, für alle eventuell eintretenden Randbedingungen die optimale Betriebsweise vorzugeben und einzuregeln.

Der selbstlernende Regler "etaSmart"

Darauf basierend hat die HANSA Klimasysteme GmbH, Saterland, im Rahmen eines von der Bundesstiftung Umwelt geförderten Projekts den KI-Regler „etaSmart“ entwickelt. Dabei handelt es sich um einen modellbasierten, selbstlernenden prädiktiven Regler. In dem Modell sind zwei Ebenen integriert: einmal die Ebene für die Lüftungsgeräte und übergeordnet eine für das Gebäude sowie den Gerätekoordinator. Die Modellierung erfolgt sowohl mittels neuronaler Netze als auch mit physikalisch basierten Modellen. Diese werden individuell angelernt. Über Optimierungsalgorithmen wird für die jeweils herrschenden Einflussgrößen genau berechnet, wie die Geräte betrieben werden müssen, um mit geringstem Energieeinsatz die Sollgrößen zu erreichen. Gleichzeitig wird auf Basis der antrainierten Daten eine Prognose für die nähere Zukunft erstellt, so dass Änderungen im Betriebsmodus vorausschauend und energieeffizient eingeregelt werden. Die Gerätemodelle sind quasi digitale Zwillinge der realen Geräte und können auch für weitergehende Ansätze wie Predictive Maintenance (vorausschauende Wartung) verwendet werden. Bei den von HANSA mit etaSmart ausgestatteten Bädern zeigen sich erhebliche Energie- und somit auch Kosteneinsparungen.

Schwimmbad Saterland spart fast 5.000 € pro Jahr

Im Diagramm sind die Einsparpotenziale der letzten Monate am Beispiel des Schwimmbads der Gemeinde Saterland dargestellt. Dies ist ein typisches kommunales Bad mit einem 10 x 25 m großen Hauptbecken, Rutsche und Babybecken. Die Analyse startet im Juni 2021, weil zuvor Renovierungsarbeiten am Bad durchgeführt wurden. Zwei Lüftungsgeräte sind für den Badebereich installiert, eines mit 10.000 m³/h, das zweite mit 12.000 m³/h Luftleistung, letzteres mit integrierter Wärmepumpe.

Es ergibt sich im betrachteten Zeitraum ein Optimierungspotenzial von 15 % bis fast 40 % an elektrischer und 21 % bis knapp 50 % Wärmeenergie. Für die betrachteten Monate bedeutet dieses eine Einsparung von 2.750 € bei Energiepreisen von 6 ct/kWh für Gas und 30 ct/kWh für Strom. Unter der Annahme einer realistischen monatlichen Einsparung von 400 € ergibt sich somit bei diesem Bad ein Vorteil von 4.800€ pro Jahr. Ähnliche Ergebnisse wurden in anderen Bädern erzielt.

etaSmart ist ein neuer Baustein der HANSA-Schwimmbadentfeuchtungsgeräte mit integrierter Regelung, kann aber auch bei neueren Bestandsgeräten nachgerüstet werden. Bei älteren Geräten kann dieses System nachgerüstet werden, wenn eine dafür geeignete DDC nachgerüstet wird.

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