Eine möglichst kontaminationsfreie Luft ist in zahlreichen Bereichen erforderlich, etwa in Operationssälen oder bei Fertigungsprozessen der pharmazeutischen Industrie. „Die Luftreinheit in geschlossenen Räumen ist essenziell, um zum Beispiel Infektionsrisiken zu minimieren“, sagt Prof. Dr. Denis Anders vom Institut für Allgemeinen Maschinenbau der TH Köln. „Da herkömmliche Systeme bisher aber eher ineffizient arbeiten, ist die Anschaffung vor allem für kleine und mittelständische Unternehmen sowie kleinere medizinische Einrichtungen unrentabel.“ Die Ursache: Herkömmliche Reinraumsysteme bereiten die Luft kontinuierlich auf – unabhängig davon, ob das gerade erforderlich wäre oder nicht. Das führt zu einem hohen Energieaufwand und entsprechenden Kosten. Ein Forschungsteam des Instituts für Allgemeinen Maschinenbau der TH Köln entwickelt daher gemeinsam mit der WHO Reinraumtechnik aus Gummersbach ein Monitoring-System, das die Luftqualität intelligent steuern soll.
Kosten für den Betriebs des Reinraums senken
In dem Forschungsvorhaben erarbeiten die Partner ein energieeffizientes und damit kostengünstigeres Steuerungs- und Regelungskonzept. „ Wir wollen ein automatisiertes System entwickeln, das mit Hilfe von Sensoren verschiedene Parameter wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, oder Aerosol- und CO2-Konzentration überwachen kann“, sagt Anders.
Automatische Reaktion beim Überschreiten von Grenzwerten
Dafür wollen die Partner Grenzwerte definieren. Beim Überschreiten derselben erkennt das System diese Abweichung und ergreift selbstständig Steuerungsmaßnahmen: Sollte zum Beispiel die Luftfeuchtigkeit zu hoch sein, gibt es über so genannte Filter-Ventilator-Einheiten trockene Luft in den Raum.
Die WHO Reinraumtechnik modifiziert im Projekt die Hardware. Vorgesehen sind etwa kostengünstigere und optimierte Kondensationskernzähler sowie Partikelmonitore – optische Messgeräte, die Partikel in der Atmosphäre erfassen können. Das Institut für Allgemeinen Maschinenbau ist für die Modellbildung, Simulation und Softwareentwicklung zuständig. Um eine energieeffiziente Steuerungs- und Regelungstechnik zu erhalten, die Daten automatisiert auswerten kann, wird das Team des Instituts Prognosemodelle der statistischen Datenanalyse und Methoden der künstlichen Intelligenz einsetzen.
Reinraumcharakteristik ist der erste Schritt
In einem ersten Schritt wollen die Wissenschaftler die Anforderungen an die Sensorik erarbeiten. „Dazu werden wir zunächst eine Raumcharakteristik erstellen“, erläutert der Maschinenbauer Anders. „Wir prüfen also, wie sich Luftströme im geschlossenen Raum verhalten. Anhand dieser Analyse können wir die Sensoren, die verschiedene Parameter erfassen, optimal im Raum platzieren.“ (op)
Weitere Informationen
Das Forschungsvorhaben „Entwicklung eines innovativen Reinheitsmonitoring-Systems zur aktiven, intelligenten Luftqualitätssteuerung und Energieeinsparung“ wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) über zwei Jahre gefördert.
Kontakt zur Technischen Hochschule:
TH Köln
Gustav-Heinmann-Ufer 54
50968 Köln
www.th-koeln.de
