„nachhaltige technologien 01 | 2023"

Z Betriebsoptimierung durch die Erstellung eines Digitalen Zwillings Dagmar Jähnig, Franz Hengel, Barbara Beigelböck, Katharina Eder, Sven Moosberger, Daniel Ruepp Operated Building Digital Twin Network sensor/actuator signals iel des soeben abgeschlossenen „Stadt der Zukunft“-Forschungsprojekts „Digitaler Zwilling“ war es, einen Digitalen Zwilling eines Bürogebäudes und der Haustechnik dazu zu nutzen, den laufenden Betrieb zu optimieren und den Energieverbrauch zu senken. Dazu wurde das Simulationsprogramm IDA ICE so weiterentwickelt, dass es den Status des Gebäudes bzw. der Haustechnik in Echtzeit wider- spiegelt. Die praktische Umsetzung des Konzepts erfolgte nach Labortests an einem Bürohochhaus in Wien, das von der OMV genutzt wird. Um den Anwen- dungsfall relativ überschaubar zu halten, wurde die Kälteversorgung des Gebäudes als Ganzes betrachtet sowie eine Büroetage. Digitaler Zwilling zur Betriebsoptimierung Der Digitale Zwilling, wie er im hier beschriebenen Projekt entwickelt wurde, basiert auf der Simu- lationssoftware IDA ICE, die bisher vor allem zur Gebäude- und Anlagensimulation in der Planungs- phase verwendet wurde. Neu entwickelt wurde die Möglichkeit, Messdaten aus dem Gebäude, und auch Wetterdaten, in Echtzeit in die Simulation einzu- lesen. Außerdem kann das Simulationsmodell an die gemessenen Werte angepasst werden, sodass genaue Echtzeit-Informationen über den Gebäudezu- stand fortlaufend zur Verfügung stehen. Diese kön- nen beispielsweise für die Optimierung der Regelung verwendet werden. Hierfür stehen alle Parameter des Simulationsmodells als sogenannte virtuelle Sensoren zur Verfügung. Es ist also deutlich mehr Information verfügbar als nur mit physischen Sen- soren. Andere Anwendungen des Digitalen Zwillings sind etwa ein vereinfachtes Facility Management mit Echtzeitvisualisierung oder das automatische Anpas- sen der Regelung an verändertes Nutzerverhalten beziehungsweise eine andere Nutzung der Räume, wenn Büros zum Beispiel in Besprechungsräume um- gewandelt werden oder umgekehrt. Case Study Bürogebäude Beim Bürogebäude der OMV handelt es sich um ein 24-stöckiges Hochhaus mit Glasfassade. Die meis- ten Räume werden als Einzel- oder Großraumbüros oder als kleine bis mittlere Besprechungsräume genutzt. Die Kühlung erfolgt über Kühldecken, die von drei Kältemaschinen sowie einem Free-Cooling- Wärmetauscher auf dem Dach des Gebäudes mit Kälte versorgt werden. Die Aufgabenstellung im Projekt war es, die Kälteanlage mit ihren Abnehmern im Simulationsmodell abzubilden und die Regelung der vier Kälteerzeuger im Hinblick auf minimalen Stromverbrauch zu optimieren. Außerdem sollte ein Mustergeschoß mit knapp 1 000 m² mit einem Digi- talen Zwilling abgebildet werden. Schematischer Aufbau des Digitalen Zwillings (BAS: Building Automation System) gateway external user (AEE INTEC) Digital Twin IDA ICE external user (VASKO) Digital Twin IDA ICE external user (EQUA) Digital Twin IDA ICE Foto: OMV Aktiengesellschat BAS Foto: OMV Aktiengesellschaft