
SWAI
Systemdiagnose an Wärmetauscher-Installationen zur Ableitung einer zustandsabhängigen Instandhaltungsstrategie mit automatisierter Handlungsempfehlung
Projektlaufzeit: 06/2025 - 05/2027
Wärmeübertrager werden für den Einsatz in haustechnischen Gebäudeinstallationen in einer Vielzahl von Qualitäten und Wirkungsgraden angeboten. Sie werden zum Beispiel im Sanitärbereich und Heizungsbau eingesetzt, um die Wärmeenergie eines Arbeitsmediums (Kältemittel) auf ein Nutzmedium (wie Trinkwasser) zu übertragen (vgl. Abbildung 1 und Abbildung 2). Beide Stoffe sind dabei durch dünnste Metallwände getrennt, um eine Kontamination des Nutzmediums auszuschließen.


Förderung
Sächsische Aufbaubank - Förderbank (SAB), kofinanziert von der Europäischen Union

Projektpartner
Projektziele
Im Fokus des Projekts stehen leistungsmindernde Effekte, welche aufgrund von Verschmutzungsvorgängen (Fouling) im Inneren des Wärmeübertragers auftreten. Das sogenannte Fouling hat unterschiedliche Ursachen, wie beispielsweise Bakterien, Algen oder Mineralien. Diese Ablagerungen behindern zum einen den Wärmedurchgang und tragen zur Verkleinerung der wärmeübertragenden Fläche bei, was deutliche Effizienzverluste und steigende Energiekosten zur Folge hat.
Die Bildung dieser Ablagerungen ist insbesondere durch das Nutzerverhalten bestimmt. Der Verschmutzungsgrad beziehungsweise die Geschwindigkeit, mit der eine Verschmutzung fortschreitet, ist deshalb variabel und keinem einheitlichen Muster unterworfen. Das Nutzerverhalten ist in der Regel unbekannt. In Abhängigkeit von der Nutzungsintensität sowie dem inneren Verschmutzungsgrads kann allerdings nicht ausgeschlossen werden, dass hohe Effizienzverluste an einem Wärmeübertrager auch vor einer geplanten Instandhaltung oder Wartung eintreten. Dieser Zusammenhang erweist sich bei der Planung und Durchführung von Instandhaltungsmaßnahmen als problematisch. Die daraus resultierenden Folgekosten sind zum Teil immens. Während eines Anlagenstillstands ist es wahrscheinlich, dass Teile einer Liegenschaft aufgrund einer unterbrochenen Trinkwasser- oder Wärmeversorgung nicht weiter betrieben werden können.
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 bau msr GmbH Leipzig (Geschäftsführer Dr. Ulf Brandt) 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.
Kontakt
Projektleitung
Prof. Dr.-Ing. Mathias Rudolph
Professur Industrielle Messtechnik
Telefon: +49 (0)341 3076 4150
E-Mail: mathias(dot)rudolph(at)htwk-leipzig.de
Ansprechpartner
M.Sc. Silvio Hund
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Telefon: +49 (0)341 3076 4120
E-Mail: silvio(dot)hund(at)htwk-leipzig.de