Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Bei heutigen Bauvorhaben wird zunehmend Glas als Fassadenmaterial verwendet. Allzu oft f\u00fchrt die unreflektierte Verwendung von Glas zu gro\u00dfer \u00dcberhitzung der Innenr\u00e4ume, die nur mit gro\u00dfem K\u00fchlenergieaufwand kompensiert werden kann. Eine zweite Problemstellung ist die Nutzung des Tageslichtes. Beide Problemfelder konzentrieren sich auf ein Bauteil: den Sonnenschutz. Ziel des Vorhabens war es einen Sonnenschutz mit entsprechender Steuerung zu entwickeln, der den skizzierten Anforderungen Rechnung tr\u00e4gt. Er sollte bis zur industriellen Vorserie entwickelt werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenMittels Geb\u00e4udesimulationen wurden konzeptionelle Vor\u00fcberlegungen \u00fcberpr\u00fcft und bis zur detaillierten Abstimmung einzelner Bauteile weiterentwickelt. Dabei zeigte sich, dass neben der Qualit\u00e4t des Sonnenschutzes die Regeltechnik des Geb\u00e4udes von entscheidender Bedeutung f\u00fcr den Energieverbrauch eines Geb\u00e4udes ist. Parallel wurden die retroreflektierende Lamelle und die Konzeption der Geb\u00e4uderegelung entwickelt. Gr\u00f6\u00dfe, Reflexionsverhallten, Zahnformung, und W\u00f6lbung der Lamelle wurden be-rechnet. Die pr\u00e4zise konkave Ausformung der Lamellen unter Ber\u00fccksichtigung der Toleranzen der mikrostrukturierten Oberfl\u00e4che war zu berechnen, so dass die gew\u00fcnschte, blendfreie Retroreflexion in den Au\u00dfenraum stattfindet. Spezielle Rollformwerkzeuge, die das flache Lamellenmaterial in eine pr\u00e4zise, konkave Ausw\u00f6lbung bringen, waren zu erstellen. Materialtests und Versuche wurden gefahren, um eine f\u00fcr die industrielle Serienproduktion reife Ausf\u00fchrung zu entwickeln. Die Berechnung und Simulation der Reflektionen des Lichtes bei verschiedenen Winkelpositionen bildete die Vorgabe f\u00fcr die Programmierung der Lamellensteuerung und der Winkelautomaten. Um Die Kosten tief halten zu k\u00f6nnen, musste die neue Lamelle \u00fcber bestehende Produktionslinien zu Beh\u00e4ngen zusammengebaut werden k\u00f6nnen.
\nDie Wechselwirkung zwischen den Sonnenschutz\/Lichtlenksystemen, der Doppelfassade, den B\u00fcros und auch die jeweils eingesetzte Technologie, vor allem aber die Regelungstechnik mit dem Nutzerverhalten, sind wichtige Einflussgr\u00f6\u00dfen auf das Optimierungsergebnis. Mit der dynamischen Simulation wurde das Geb\u00e4ude und die Regelungstechnik optimiert und gleichzeitig die L\u00f6sung kosteneffizient mit Hardware-in-the-loop-Techniken in die Regelungshardware \u00fcbertragen.Das Leitsystem wurde als PC-Software mit einfacher CAN-Bus-Koppelung realisiert. Das Leitsystem ist in der Lage, alle Daten auf dem Bus zu sammeln und f\u00fcr Analysen und Betriebsoptimierungen aufzuar-beiten.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Kreative Leistung und Effizienz sind stark vom Wohlbefinden abh\u00e4ngig, deshalb sollten architektonische und technische L\u00f6sungen dieses Ziel f\u00fcr den Menschen anstreben. Zwei wichtige Komponenten f\u00fcr das Wohlbefinden, n\u00e4mlich Licht und Klima werden von unserem Vorhaben ber\u00fchrt.
\nDie Sonnenenergie ist mit transparenten Geb\u00e4udeh\u00fcllen ideal f\u00fcr die Tageslichtausleuchtung in B\u00fcros und f\u00fcr die Heizung nutzbar. Im K\u00fchlfall ist dieses Angebot ung\u00fcnstig. Die Sonne ganz auszublenden ist nicht sinnvoll, da mit dem Kunstlicht der W\u00e4rmeeintrag h\u00f6her wird und gleichzeitig der Nutzer bei geschlossenem Sonnenschutz um einen sch\u00f6nen freien Blick gebracht wird. Konventionelle Lamellen m\u00fcssen bei Sonnenschein so steil gestellt werden, dass auch die diffuse Strahlung stark reduziert in den Raum kommt. Das Kunstlicht muss fr\u00fcher und h\u00e4ufiger eingeschaltet werden. Mittels dynamischer Simulation wurde im Vergleich zu einer Referenzvariante der Einfluss der Kunstlichtregelung und ein System, das genau den erforderlichen blendfreien Lichtanteil in die R\u00e4ume l\u00e4sst, untersucht. Der Lichtenergiebe-darf mit der Kunstlichtregelung wurde von 214 650 auf 153 692 kWh\/Jahr und mit dem Lamellensystem in der Fassade nochmals auf 127 158 kWh reduziert. Gleichzeitig wird die erforderliche K\u00fchlleistung von 261 auf 195 kW reduziert. Der K\u00fchlenergiebedarf wird von 75 000 auf 29 000 kWh\/Jahr reduziert. Dieser Effekt ist mit unterschiedlichen Systemen erreichbar, jedoch in unterschiedlicher Qualit\u00e4t. In der Summe der Argumente war das System K\u00f6ster mittels Retroreflexion eindeutig erste Wahl. Hier wird das Licht m\u00f6glichst in Richtung Sonne zur\u00fcckreflektiert, so dass nur minimale St\u00f6rungen durch Reflexionen auftreten und der Blick nach drau\u00dfen erhalten bleibt, bei einer gleichzeitig sehr guten diffusen Raumausleuchtung. Die Retroreflexion ist eine wirkungsvolle Methode die \u00fcbersch\u00fcssige Energie im Sommer au\u00dferhalb des Geb\u00e4udes zu halten.
\nMaterialeigenschaften aber auch die Herstellungskosten f\u00fchrten dazu, dass eine konventionelle Lamellenbreite von 80mm ausgef\u00fchrt wurde. Sowohl schmalere Lamellen wie auch die zuerst gew\u00fcnschten Breitlamellen von 300 mm Breite erwiesen sich als nicht formstabil. Den Planern von K\u00f6ster + K\u00f6ster und den Ingenieuren von h\u00fcppe form ist es gelungen, im Rahmen dieses Forschungsvorhabens eine Retrolamelle zu entwickeln, die industriell hergestellt und zu angemessenen Kosten dem Markt verf\u00fcg-bar gemacht werden konnte.
\nDamit der durchg\u00e4ngige Prozess nicht unterbrochen wird, wurde die Gesamtverantwortung von der Energieberatung, der dynamischen Geb\u00e4ude- und Anlagensimulation \u00fcber das Regelungskonzept bis hin zur Inbetriebnahme der gesamten Regeltechnik mit Leitsystem der Delzer Kybernetik \u00fcbertragen. Ein Vorgehen, dass garantiert, dass neue Konzepte und L\u00f6sungen auch realisiert werden. Folgende Punkte sind f\u00fcr eine erfolgreiche und kosteng\u00fcnstige Realisierung wichtig:
\n1.\tDynamische Simulation des Geb\u00e4udes, der Haustechnik und der Regelungstechnik.
\n2.\tDie gleiche Regelungstechnik wie bei der Simulation wird mittels automatischer Codegenerierung in der vollen Funktionalit\u00e4t von der PC-Simulation auf das Steuerger\u00e4t \u00fcbertragen.
\n3.\tVor Ort werden Steuerger\u00e4te f\u00fcr Testfahrzeuge mit Standardschnittstellen zu Sensoren und Aktoren eingesetzt. Vernetzung mit CAN-Bus.
\n4.\tDer CAN-Bus ist leistungsf\u00e4hig und bew\u00e4hrt. Es stehen viele Sensoren, Aktoren und Standardschnittstellen zur Verf\u00fcgung.
\n5.\tEinfache Vernetzung mit dem PC.
\nAuf dieser Basis wurde ein Gesamt-Regelungskonzept erstellt und umgesetzt. Die heutige Benutzung best\u00e4tigt die hohe Funktionalit\u00e4t, Flexibilit\u00e4t und Betriebssicherheit.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Retrolamelle und deren Weiterentwicklungen wurde von K\u00f6ster + K\u00f6ster und h\u00fcppe form an mehreren Messen gezeigt. Publikationen und Produktprospekte liegen vor. Delzer und K\u00f6ster hielten mehrere Referate zu den Konzepten und Ergebnissen.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Mit der Retrolamelle liegt heute ein Serienprodukt vor, das die Behaglichkeit der Nutzer steigert, den Blick trotz Vollverschattung nicht verstellt und die Energiekosten deutlich senkt.
\nDer Einfluss der Regelungstechnik auf die Behaglichkeit und den Energieverbrauch wird heute v\u00f6llig untersch\u00e4tzt. Nur ein durchg\u00e4ngiges Konzept mit durchg\u00e4ngig verantwortlichen Partnern sch\u00f6pft das Einsparpotential aus. Im Vergleich zu herk\u00f6mmlichen B\u00fcrogeb\u00e4uden konnte der Energieverbrauch um \u00fcber 50 % gesenkt werden.
\nSolche Resultate sind nur zu erzielen, wenn alle Beteiligten, von der Bauherrschaft, den Ingenieuren und Fachplanern auf dieses Ziel hin arbeiten und bereit sind, pers\u00f6nlich in die Verantwortung gehen. Der wichtigste Impulsgeber dabei, bleibt der Architekt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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