SmartSenseIAQ - Entwicklung eines innovativen Indoor Air Quality Systems zur Energieeinsparung in der Gebäudeklimatechnik

 

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines Systems aus Sensoren, Hardware zur Datenübertragung, Software als Schnittstelle zur Gebäudeautomatisierung und Regelungsalgorithmen, mit dessen Hilfe Daten der Innenraumumgebung zur Reduzierung des Energieverbrauchs bei gleichzeitiger Verbesserung der Luftqualität in Gebäuden verwendet werden sollen.

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Die Reduzierung des Energieverbrauchs des Gebäudesektors, dessen Anteil ca. 30 % des Gesamtenergieverbrauchs beträgt, ist ein wichtiger Baustein zur Erreichung der von der Bundesregierung gesetzten Klimaschutzziele. Die nutzerzentrierte Gebäudebetriebsoptimierung ist für einen erfolgreichen ganzheitlichen Betrieb des Gebäudes erforderlich. Diese lässt sich in fünf Bereiche unterteilen: Gebäudephysik, Regelungsalgorithmen, Sensorik, Aktorik und Nutzer.

Während die Sanierung der Gebäudephysik und die Erweiterung der Aktorik in der Regel sehr kostenintensiv sind, sind die benötigten Investitionen für die Implementierung von innovativen Regelungsalgorithmen in bestehenden Gebäudeautomationssystemen unter Einbeziehung des Nutzers vergleichsweise gering.

 

Gebäudeautomationssysteme sind jedoch insbesondere in neueren Nichtwohngebäuden vorzufinden. Bei diesen wird oftmals der Fokus ausschließlich auf den Energieverbrauch gelegt. Obwohl die Nutzerzufriedenheit für den erfolgreichen Gebäudebetrieb notwendig ist, ist diese in solchen Automationssystemen in der Regel gar nicht oder nur rudimentär über Kennlinien oder oftmals nicht effektive Schnittstellen (z. B. über eine Sollwertvorgabe) vorhanden. Dabei zeigen Ansätze zum bedarfsgerechten Betrieb von Heizungs-, Lüftungs-, und Klimatisierungssystemen sowie die Einbeziehung des Nutzers hohe Energieeinsparpotentiale. Voraussetzungen sind jedoch die Erfassung von relevanten Indoor Air Quality (IAQ) Parametern sowie eine Nutzerschnittstelle zum Gebäudeautomationssystem, um vom Nutzer Feedback einzuholen und dem Nutzer durch das Gebäude Feedforward-Empfehlungen zu geben.

Eine Integration von optimierenden Algorithmen ist bei Bestandsgebäuden in der Regel nicht umsetzbar, da Sensorsignale nicht zur Verfügung stehen. Eine Implementierung von kabelgebundenen Sensoren ist sowohl bei der Nachrüstung als auch im Neubau wirtschaftlich nicht sinnvoll und mit einer hohen Fehleranfälligkeit verbunden.

 

Internet of Things (IoT) Systeme zur Implementierung in die Gebäudeautomation haben zwar in den letzten Jahren vermehrt an Bedeutung gewonnen und auch einzelne Sensoren zur Erfassung der relevanten IAQ-Parameter sind auf dem Markt verfügbar, dennoch gibt es noch kein fertiges Produkt, das sich einfach auf bestehende Automationssysteme in Verbindung mit einer Nutzerschnittstelle aufschalten lässt.

In diesem Projekt soll daher ein modulares System entwickelt werden, das je nach Verfügbarkeit der vorhandenen Anlagentechnik (sowohl in der Neubau-Planung als auch im Bestand) in unterschiedlichen Ausbaustufen angeboten werden kann. Das System besteht aus neuartigen funkbasierten IAQ-Sensoren, einem innovativen Hardwaregateway zur Datenübertragung zwischen bestehender Haustechnik und dem neuen System, Software als Schnittstelle zur Gebäudeautomatisierung und neuartigen Regelungsalgorithmen, mit dessen Hilfe der Energieverbrauch reduziert und die Luftqualität verbessert werden.

 

Projektinformationen und Partner

Laufzeit: 2 Jahre

Start: 06/2021

Ende: 05/2023

Partner: Davidsmeyer & Paul GmbH Elektronik

Fördergeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)   Förderkennzeichen: KK5226002NK1

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