In Produktionshallen von Industriebetrieben werden in der Regel definierte und möglichst konstante Umgebungsbedingungen benötigt, die hohe Anforderungen an die Raumlufteigenschaften (z.B. bzgl. Temperatur, Feuchtigkeit, Luftbewegung, chemische Zusammensetzung, Reinheit hinsichtlich partikulärer oder gasförmiger Emissionen) stellen. Raumlufttechnische Anlagen werden eingesetzt, um diese Umgebungsbedingungen herzustellen und zu erhalten. Sie bestimmen nicht nur die Prozess- und Produktqualität, sondern auch die Arbeitssicherheit und Arbeitsbedingungen der Mitarbeiter und sind relevant hinsichtlich der Einhaltung rechtlicher Vorgaben. Die kontinuierliche Sicherstellung dieser Umgebungsbedingungen steht im Zielkonflikt mit dem Energiebedarf der energieintensiven raumlufttechnischen Anlagen, die einen erheblichen Anteil am Energiebedarf der Industrie in Deutschland ausmachen - je nach Industrie und Betrachtungsrahmen ca. 10-40 %.
Das Projekt 3DEMO verfolgt nun zwei Hauptziele: Zum einen zielt es auf die Entwicklung innovativer Dienstleistungskonzepte auf Basis eines 3D Emission Monitoring in Fabrikhallen ab. Zum anderen steht die Entwicklung der hierfür benötigten technologischen Bausteine und deren Zusammenspiel zu einem cyberphysischen System im Vordergrund. Diese zwei Hauptziele sind als gleichwertig zu betrachten. Die rasante Entwicklung der Mikroelektronik und Sensorik im Kontext Industrie 4.0/Internet of Things bietet das technische und wirtschaftliche Potential, verteilte Sensorknoten in drahtlosen Kommunikationsstrukturen im industriellen Umfeld aufzubauen.
Die in der Fabrikhalle verteilten Sensoren erfassen die Raumluftparameter, welche durch interne Lasten von z.B. Maschinen/Anlagen sowie von externen Lasten (z.B. Wettereinflüsse, Partikelkonzentrationen) dynamisch gebildet werden. Zur weiteren Verbesserung der räumlichen Auflösung werden diese Sensordaten in Echtzeit mit CFD-Simulation gekoppelt, die je nach Anforderung z.B. in einer „Dienstleistungscloud“ verarbeitet wird. Damit ist u.a. die Grundlage für eine bedarfsgerechte d.h. raum- und zeitbezogene Regelung der raumlufttechnischen Anlagen (RLT-Anlagen) und weiterer Elemente der technischen Gebäudeausrüstung (TGA) geschaffen. Darüber hinaus lassen sich durch das 3D Emission Monitoring Kapazitäten für Lastmanagementmaßnahmen und Lastprognosen für eine energieflexiblen Betriebsweise der RLT Anlagen ableiten. Über innovative Visualisierungskonzepte können diese Informationen kontext- und zielgruppenbezogen auch Mitarbeitern in verständlicher Form zur Verfügung gestellt werden. Diese zeitliche und örtlich hohe Transparenz der Umgebungsbedingungen, welche durch das cyberphysische System geschaffen werden, in Verbindung mit dem gegebenen Einsparpotenzialen und Nutzenvorteilen bietet zahlreiche Anknüpfungspunkte für innovative Dienstleistungskonzepte zur Unterstützung von Planung und Betrieb der Produktion bzw. raumlufttechnischen Anlagen (RLT) bzw. technischer Gebäudeausrüstung (TGA).