Wetterbericht und Raumnutzung: Intelligentes Energiemanagement-Konzept für Gebäude soll Ressourcen sparen

Die Automatisierung von Gebäudesystemen birgt jedoch ein enormes Einsparpotential: Sie kann den Betrieb der jeweiligen Wetterlage und der speziellen Nutzung der Räume optimal anpassen. Indem das Gebäudesystem den Wetterbericht kennt und weiß, wie viele Personen den Raum nutzen werden, kann es energiesparender arbeiten.

Ein intelligentes Steuerungssystem bedeutet, die einzelnen Module, die für Kühlung, Heizung, Verschattung und Belüftung des Gebäudes verantwortlich sind, zu vernetzen und einen anwenderfreundlichen Dialog mit den Benutzern herzustellen. Im Rahmen des seit Beginn dieses Jahres laufenden, auf drei Jahre angelegten und mit 2,1 Millionen Euro dotierten europäischen Forschungsprojekts „Pebble“ entwickelt das Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP) mit Unterstützung des Kasseler Professors Dr.-Ing. Anton Maas ein Konzept zum intelligenten Energiemanagement in Gebäuden. Dieses soll nicht nur Spareffekte erzielen, sondern möglichst auch den Komfort der Menschen, die im Gebäude arbeiten, verbessern. Die Früchte dieser Forschung könnten sogar schon im geplanten Science Park der Universität Kassel Verwendung finden.

Zentrum für Umweltbewusstes Bauen als eines von drei Experimentiergebäuden:
Das Gebäude des Zentrums für Umweltbewusstes Bauen (ZUB), eine universitätsnahe Einrichtung, ist eines von drei Experimentiergebäuden innerhalb des Pebble-Projekts. Die Arbeit der Kasseler Forscher ist eingebettet in ein Projekt, an dem acht europäische Partner aus Wissenschaft und Industrie unter Federführung der Universität von Kreta (Griechenland) mitwirken.

Das ZUB verfügt mit seiner Konstruktion aus thermoaktiven Baumaterialien, einem modernen Verschattungssystem, einer bedarfsgerechten Lüftungsanlage, präsenzgesteuerten Beleuchtungssystemen sowie Flächenheiz- und Kühlsystemen bereits über wesentliche Bausteine für einen effizienten Einsatz von Ressourcen im Gebäude. Hinsichtlich einer Automatisierung bietet es jedoch keine uneingeschränkte Flexibilität: Es verfügt beispielsweise im Atrium über elektrisch ausfahrbare Dachfenster zur Belüftung, jedoch können die Bürofenster nicht automatisch geöffnet werden, um eine Querlüftung sicherzustellen. Oder die Fußbodenheizung und die thermisch aktivierten Bauteile: Aufgrund der hohen thermischen Masse reagiert das System so träge, dass die Heizung bei einem plötzlichen Kälteeinbruch nicht schnell genug hochfährt, bzw. bei einem überraschend schönen Tag die Kühlung nicht schnell genug reagieren kann.

Und wer denkt rechtzeitig daran, den Tagungsraum vorzukühlen, wenn ein Seminar ansteht? Automatisch erfolgt dies nur zum Teil. „Es fehlt die Intelligenz, die Wettervorhersagen und Belegungspläne nutzt, um in Abhängigkeit davon die einzelnen Komponenten optimal zu steuern“, sagt Dr.-Ing. Michael Krause, wissenschaftlicher Leiter des Projekts am Kasseler Standort des Fraunhofer IBP. Das Wetter und der Mensch mit seinen unterschiedlichen Verhaltensweisen sind die größten Unsicherheitsfaktoren in einem System, das auf schonenden Ressourcenverbrauch und Komfort gleichermaßen angelegt ist. Kennt ein System Wettervorhersagen und Raumplanung, kann es energiesparender arbeiten.

Diesem Ziel wollen Krause und Maas durch die Entwicklung von Simulationsmodellen, adaptiven Regelungsalgorithmen, Sensoren und Schaltern näher kommen. Technische Unterstützung erhalten Sie dabei von der schweizerischen Firma Saia-Burgess, einem Spezialisten für Steuerungselemente. Den mathematischen Teil des Projekts, die Entwicklung der Algorithmen für die Steuerungsprogramme, erledigen Wissenschaftler der Universität Kreta. Noch dieses Jahr wollen die Kasseler Forscher einen Probelauf mit der Installation zusätzlicher Sensoren und Aktoren sowie der Erweiterung der Gebäudeautomation starten. Maas rät aber zu Augenmaß: Eine vernetzte Steuerung lohne sich in Räumen, wo sich viele Menschen aufhalten, sagt er. Man müsse immer hinterfragen, ob das, was technisch möglich erscheint auch sinnvoll ist. Wichtig sei „eine robuste Technik und ein einfaches Handling“. Die Entwicklung bedienfreundlicher Benutzeroberflächen ist denn auch ein weiteres Ziel des Pebble-Projekts.

Info
Dr.-Ing. Michael Krause
tel (0561) 804 1875
e-mail michael.krause@ibp.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Bauphysik
Abteilung Energiesysteme
Prof. Dr.-Ing. Anton Maas
tel (0561) 804 2414/-2779
e-mail maas@asl.uni-kassel.de
Universität Kassel
Fachgebiet Bauphysik