Ein Beitrag zur gewichteten multikriteriellen Optimierung von Heizungs- und Lüftungsregelkreisen auf Grundlage des Fuzzy Decision Making

Im Rahmen dieser Arbeit wird eine anwenderfreundliche Leitkomponente für die integrierte Koordination der Heizungs- und Lüftungsregelkreise entwickelt und erprobt. Aufgrund der Unschärfe des menschlichen Komfortempfindens wird dazu ein Verfahren des Fuzzy Decision Making aufgegriffen und weiterentwickelt. Dabei steht die leichte individuelle Anpassbarkeit der relevanten Komfort- und Ökonomiekriterien sowie die transparente Wichtung der Gütekriterien im Vordergrund. Die Arbeit gliedert sich in folgende wesentliche Teilschritte: - Übersichtsdarstellung der Theorie des Fuzzy Decision Making und Auswahl eines geeigneten Wichtungsverfahrens - Entwicklung eines physikalischen Raummodells, das alle wesentlichen Zustands-, Stör- und Stellgrößen enthält - Zusammenstellung und Auswahl relevanter Behaglichkeitskriterien - Entwicklung eines verallgemeinerten Konzeptes zur Sollwertoptimierung bei unscharfen Gütekriterien unter Verwendung der Theorie des Fuzzy Decision Making und Anwendung des Konzeptes auf die Optimierung des Temperatur- und Lüftungssollwertes, - Nachweis der Funktion und Leistungsfähigkeit anhand realitätsnaher statischer und dynamischer Simulationen, - Experimentelle Erprobung in zwei Versuchsräumen, Diskussion und Bewertung verschiedener charakteristischer Meßergebnisse sowie Vergleich der experimentellen mit den Simulationsergebnissen. Die wichtigsten Ergebnisse der Simulationen und experimentellen Untersuchungen werden im folgenden kurz zusammengefasst. - Die deutliche Überlegenheit der Leitkomponente gegenüber einfachen manuellen Bedienstrategien wurde demonstriert. - Die Robustheit des Konzeptes gegenüber Modellungenauigkeiten, unterschiedlichen Störgrößen und fehlerbehafteter Stellgrößen wurde nachgewiesen. - Es wurde gezeigt, dass durch Vorgabe des Wichtungsfaktors die Heizungs- und Lüftungsregelkreise gemäß den definierten Gütekriterien optimiert werden. - Bilanzen der verbrauchten Energien ergaben eine signifikante und für den Nutzer transparente Abhängigkeit vom Wichtungsfaktor. - Für die jeweilige Sensor-Aktorkonfiguration ließen sich die Gütekriterien einfach anpassen bzw. ergänzen, z.B. wurde Zugfreiheit als weiteres Gütekriterium im Falle von Fensterlüftung berücksichtigt. - Anhand experimenteller Untersuchungen in den zwei Versuchsräumen wurde das Raummodell verifiziert. Unterschiede zum realen Systemverhalten konnten im wesentlichen erklärt werden. Der generische Charakter der hier vorgestellten Fuzzy-Leitkomponente gestattet eine Anwendung auch auf benachbarte Fragestellungen, z.B. die Optimierung des Pflanzenwuchses in Gewächshäusern oder Industrieprozesse, die nach unterschiedlichen, teils gegenläufigen Gütekriterien geführt werden können.