VisErgyControl - Integrale Tages- und Kunstlicht­steuerung für hohen visuellen und melanopischen Komfort bei hoher Primärenergieeffizienz

In VisErgyControl wird eine integrale simulationsgestützte Tages- und Kunstlichtsteuerung entwickelt. Diese geht insbesondere auf die visuellen und melanopischen Bedürfnisse der NutzerInnen (biologische Wirksamkeit von Tages- u.- Kunstlicht) ein und soll gleichzeitig den Heiz- und Kühlbedarf des Gebäudes minimieren.

Kurzbeschreibung

Ausgangssituation/Motivation

Österreichs Städte sind weiterhin im Wachstum begriffen. Die Stadt der Zukunft wird neben der verbesserten Energieeffizienz der Gebäudehüllen im Zuge der nachhaltigen Sanierung auch an Flächeneffizienz zunehmen müssen.

Nachverdichtung und Aufstockungen bedeuten aber auch geringere Tagesbelichtung der unteren Stockwerke und folglich auch eine geringere Tageslichtautonomie. Hoher Kunstlichtanteil und damit - trotz künftig noch effizienterer Leuchtmittel – erhöhter Stromverbrauch für die Beleuchtung.

Der rein normative Einsatz von Kunstlicht und die geringe Tagesbelichtung im Raum können den psychophysiologischen Lichtbedarf nicht decken.

Inhalte und Zielsetzungen

Hier setzt das Projekt VisErgyControl an, mit dem Ziel, verschattende und tageslichtlenkende Systeme in Kombination mit dem Kunstlicht so zu steuern, dass der visuelle Komfort und die nicht-visuelle (melanopische) Wirkung bei minimalem Primärenergieeinsatz für Kunstlicht und Klimatisierung (Heizen und Kühlen) optimiert werden.

Methodische Vorgehensweise

Die Methodik im Projekt VisErgyControl setzt auf eine Steuerung anstelle der heute noch gebräuchlichen Regelung. Dazu werden zur jeweiligen Tageszeit - im entsprechenden Steuerungszeitschritt - die optimale Stellung für Jalousie/Tageslichtsystem und die Dimmwerte für die Kunstlichtgruppen abhängig vom gegebenen Außenklima

  • Solarstrahlung,
  • Beleuchtungsstärken auf die jeweiligen Fassaden,
  • Temperatur,

unter Berücksichtigung der klimatischen Situation im Gebäude und unter Berücksichtigung des physiologischen Einflusses des Lichtmilieus simulationstechnisch ermittelt. Die Farbtemperaturerfassung im Außenbereich mittels kostengünstiger kalibrierter RGB-Sensoren soll im Projekt erprobt werden.

Einzelraumsensoren sind dadurch, wenn überhaupt, nur noch zur Fehlerkorrektur bzw. Erfolgskontrolle notwendig. Die in den Vorprojekten K-Licht (P01) und lightSIMheat erforschten Methoden und Modelle sollen in diesem Vorhaben weiterentwickelt und getestet werden. Der Aufwand für die Parametrisierung, Inbetriebnahme und Wartung soll durch die Entwicklung eines einfach zu handhabenden Tools auf ein Minimum begrenzt werden.

Das Potential der genannten Methoden wird im Projekt in mehreren Stufen getestet. Zunächst wird die Steuerungsmethodik in einem Mock-up (Teststand an der UIBK) unter realen Außenbedingungen, aber noch ohne NutzerInnen umgesetzt, anschließend in realen Büroräumen eines Beispielgebäudes (Bürogebäude in Lübz) getestet und mittels einer messtechnischen Auswertung der erzielten Ergebnisse verifiziert.

Als Vergleich soll die Auswertungen der Messdaten aus dem BIGMODERN- Subprojekt 9 (Universität Innsbruck), welches über raumbezogene Sensoren geregelt wird, herangezogen werden.

Erwartete Ergebnisse

Etablierung einer integralen Steuerstrategie für Tages- und Kunstlicht

Eines der Hauptergebnisse in diesem Projektziel ist die Definition des lichttechnischen Steuerungsmoduls für eine optimale melanopische Wirkung. Darüber hinaus wird eine gekoppelte Simulationsroutine implementiert, welche den visuellen und thermischen Komfort bei minimalem Primärenergieeinsatz für Heizen, Kühlen und Kunstlicht sicherstellt.

Vereinfachte Inbetriebnahme, Parametrierung und Wartung

  • Automatisierte Übernahme von 3D-Geometriedaten als Verschattungsobjekte (Nachbarbebauung, Horizontlinie, Bäume etc.) für die Parametrisierung der Steuerung
  • Sensorik für die Erfassung der notwendigen Außenzustände (klimatische und lichttechnische Parameter), welche künftig als zentrale Dienstleistung im Informationsnetz der „smart city" für alle Gebäude der näheren Umgebung zur Verfügung gestellt werden können.
  • Vereinfachtes Tool zur Parametrisierung der Räume und der Verschattung- bzw. Tageslichtkomponenten.
  • Automatisches fall-back-Szenario bei signifikanter Abweichung der Ist-Werte von den erwarteten Werten mit Hinweisen für die Wartung.
  • Bedienungsfreundliche Nutzerschnittstelle/Oberfläche
  • Entwicklung des notwendigen Planungs-Know-hows

Galerie

Projektbeteiligte

Projektleitung

Assoz. Prof. Dr.-Ing. Rainer Pfluger - Arbeitsbereich Energieeffizientes Bauen, Universität Innsbruck, Institut für Konstruktion und Materialwissenschaften

Projekt- bzw. KooperationspartnerInnen

  • Bartenbach GmbH
  • HELLA Automation GmbH

Kontaktadresse

Universität Innsbruck - Institut für Konstruktion und Materialwissenschaften
Arbeitsbereich Energieeffizientes Bauen
Technikerstr. 13
A-6020 Innsbruck
Tel.: +43 (512) 507-63601 oder +43 512 507-63651
Fax: +43 (512) 507-63699
E-Mail: rainer.pfluger@uibk.ac.at
Web: www.uibk.ac.at/bauphysik

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