Automatisierung innovativer Fassadensysteme mit integrierter technischer Gebäudeausrüstung unter Berücksichtigung von Behaglichkeitsaspekten

摘要

Die Bedeutung der Fassade löst sich zunehmend von der Vorstellung nur als Hülle des geschützten Lebensraumes und Abgrenzung zwischen Raumklima und Umgebung bei Gebäuden zu dienen. Fassaden wandeln sich von bisher passiven Elementen hin zu aktiven gebäudetechnischen Systemen, welche vielfältige Funktionen der Raumkonditionierung (Kühlen, Heizen, Lüften, Beleuchten, u. a.) übernehmen. Die damit verbundenen erhöhten Anforderungen an die Systemintegration in Fassaden erfordern neue Lösungen bei der Planung, der Ausführung und dem Betrieb dieser innovativen Systeme. Im intelligenten Umgang mit der zunehmenden Komplexität gilt es mittels Fassadenautomation übergeordnete Automatisierungsstrategien zu entwickeln, die einzelne Funktionen aufeinander abstimmen und eine Gewerke übergreifende Funktionalität gewährleisten. Ein weiteres Kriterium der Konzeption integrierter Fassadensysteme stellt außerdem die Berücksichtigung des Nutzerempfindens bezüglich der Behaglichkeit sowie der Nutzerbedienung und -akzeptanz dar. Im Rahmen des Forschungsvorhabens AUTiFAS [1] wurden unterschiedliche Automatisierungsstrategien der Fassaden- und Raumautomation, anhand messtechnischer Untersuchungen und Simulationsanalysen betrachtet. Hierfür war ein innovatives Fassadenelement mit dezentralem Lüftungsgerät und integriertem Sonnenschutz zunächst in einen Testraum einzubinden, sowie den Gesamtteststand in seiner Funktionstüchtigkeit und der Baudichtheit zu verifizieren und auf die Anforderungen der Untersuchungen abzustimmen. Mit dem Ziel eine standardisierte Beschreibung von Steuer- und Regelungsfunktionen Gewerke übergreifender Automatisierungsstrategien zu entwickeln, wurde am Beispiel der Testfassade eine Automationsbibliothek, basierend auf normierten Strukturen und Darstellungsformen, entwickelt. Die Grundlagen bilden hierzu die Normen DIN EN 15232 [2], IEC 61131 [3], sowie die Richtlinien VDI 3813 [4] und VDI 3814 [5]. Die erarbeiteten Automatisierungsstrategien bilden die Grundlage für die Entwicklung neuer höherwertiger Steuer- und Regelungsstrategien. Im Forschungsvorhaben wurden desweiteren zwei Ansätze höherwertiger Regelung näher untersucht. Das Aufgreifen von Behaglichkeitskriterien in der optimierten Regelung ermöglicht die Berücksichtigung der Nutzerbedürfnisse. Ein weiterer Ansatz liegt in der prädiktiven Regelung, die auf Kennlinienmodellen beruht und einen energieeffizienteren Betrieb anstrebt.