MINT Lab :metabolon
Gebäudeautomation auch für Forschungszwecke
Professionelle KNX-Gebäudeautomation im Schülerlabor
Auf dem Gelände des Entsorgungszentrums Leppe im oberbergischen Kreis entstand in den vergangenen Jahren das in dieser Form einmalige Projekt :metabolon. Statt den Deponiestandort einfach zu renaturieren, wurde das Entsorgungszentrum im Rahmen des NRW-Strukturprogramms 'Regionale 2010' um Freizeit-, Informations- und vor allem Bildungs- und Forschungsmöglichkeiten erweitert. Bei der Errichtung wurde auf eine zukunftssichere Gebäudeautomation geachtet, die mit KNX-Komponenten von B.E.G. umgesetzt wurde.
Bild: B.E.G. Brück Electronic GmbHUm dem drohenden Fachkräftemangel in den zukunftsträchtigen 'MINT'-Bereichen (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften, Technik) entgegenzuwirken, ist das neu eingeweihte zdi-Schülerlabor MINT Lab für Schüler ab der 9. Klasse die passende Umgebung, Interesse für ein Studium oder eine duale Ausbildung in diesem Bereich zu entwickeln. Praxisnahe Experimente bieten die Möglichkeit, tiefer und ansprechender in die Materie einzusteigen.
Bild: B.E.G. Brück Electronic GmbH
Bild: B.E.G. Brück Electronic GmbHAutomation im Blick der Forschung
Die Gebäudeautomation im MINT Lab ist nicht nur ein Mittel zur Erhöhung der Energieeeffizienz und des Komforts, sondern selber Forschungsgegenstand. Ausgehend aus einer Forschungskooperation zwischen B.E.G. und der TH Köln zur quantitativen Analyse der sogenannt 'Winterschaltung' der Jalousien, also der Nutzung des externen Sonnenschutzes als zusätzliche Isolationsschicht der Gebäudehülle, stellte sich die Frage, ob nicht auch weitere Aspekte der Gebäudeautomation wissenschaftlich untersucht werden können. Die Idee war, das neu geplante MINT Lab auch zu einem Forschungsraum für Gebäudeautomation zu machen. Wie auch beim Forschungsprojekt im Neubau der Firma B.E.G. setzt die wissenschaftliche Untersuchung Messungen mit unterschiedlichen Parametern voraus. Der KNX-Bus bietet hier die Flexibilität, genau dieses zu tun: durch einen Zufallsgenerator automatisiert können unterschiedliche Parameter über die KNX-Kommunikationsobjekte kommuniziert werden und führen dazu, dass sich die Gebäudeautomation - je nach Parameter - unterschiedlich verhält, sich z.B. Komfort und Energieverbrauch verändern. Die für die Forschung wichtigen Stichproben werden also primär durch unterschiedliche Zeitpunkte generiert, nicht durch eine möglichst breite Untersuchung. Durch viele, automatisiert erstellte Messpunkte können fundiertere Aussagen getroffen werden, welche Parameter und welcher Grad der Automatisierung in welchen Situationen zur Verbesserung von Komfort und der Energieeffizienz führen.
Bild: B.E.G. Brück Electronic GmbHViele Fragen wissenschaftlich noch nicht allumfassend beleuchtet
Wieviel trägt eine Konstantlichtregelung zur Energieeinsparung bei? Wie viel spart eine rein schaltende Lichtregelung eines Präsenzmelders mit ihrer Integration des Tageslichts ein? Welche Ersparnisse lassen sich durch Nutzung der Halbautomatik-Funktion realisieren? Wie groß ist die Energieeinsparungsdifferenz Mensch/Automatik? Die Funktionsvielfalt der Präsenzmelder ermöglicht viele Experimente - das Bus-Monitoring liefert die Daten. Weitere Forschungspunkte könnten sein, inwiefern es sinnvoll ist, einzelne Bereiche eines Raumes in Lichtzonen einzuteilen. Mit Hilfe des Dali-KNX-Interfaces können die Leuchten individuell per Software in unterschiedliche Gruppen konfiguriert werden, ohne physisch neu verdrahtet werden zu müssen. Die Präsenzmelder regeln mehrere Lichtzonen gleichzeitig, um den unterschiedlichen Tageslichteinfall passgenau durch Kunstlicht auszugleichen. Ist morgens auf der Ostseite mehr Tageslicht, wird im 'Westen' des Raumes Licht stärker hinzu geregelt, fällt nachmittags im 'Westen' des Raumes mehr Tageslicht ein, wird das wiederum berücksichtigt. In der Praxis wird aus Kostengründen auch heutzutage immer noch häufig rein schaltbare (LED-)Beleuchtung eingesetzt. Per KNX lässt sich diese Situation an Ort und Stelle auch mit dimmbaren Leuchten simulieren, indem der Melder von Konstantlichtregelung auf Schaltung der Beleuchtung umkonfiguriert wird. Viele Stellschrauben zur Lichtzonenbildung, zum Dimm-Verhalten oder zur Schaltung können rein per Software eingestellt werden. Es handelt sich aber immer um den gleichen Ort, sodass andere Parameter weitestgehend konstant gehalten werden können.
Zukunftsaufgabe
Thermo-Management
Nicht nur die Lichtregelung erfolgt präsenzgesteuert, auch die Heizung wird über den KNX-Bus geregelt. Die Deluxe-Präsenzmelder der Generation 6 von B.E.G. liefern dazu Präsenzinformation und Temperaturdaten. Das Thermo-Management ist eine der Zukunftsaufgaben der Energiewende. Hier entstehen weitere Fragestellungen für die Forschung, wie z.B. zur Wirksamkeit einer Nachtabsenkung, ob es sinnvoll ist, einen Belegungskalender für die dynamische Vorheizung einzubeziehen oder ob es ausreicht, einfach nach Präsenz zu heizen.
Auf dem Gelände des Entsorgungszentrums Leppe im oberbergischen Kreis entstand in den vergangenen Jahren das in dieser Form einmalige Projekt :metabolon. Statt den Deponiestandort einfach zu renaturieren, wurde das Entsorgungszentrum im Rahmen des NRW-Strukturprogramms 'Regionale 2010' um Freizeit-, Informations- und vor allem Bildungs- und Forschungsmöglichkeiten erweitert. Bei der Errichtung wurde auf eine zukunftssichere Gebäudeautomation geachtet, die mit KNX-Komponenten von B.E.G. umgesetzt wurde.
Bild: B.E.G. Brück Electronic GmbHUm dem drohenden Fachkräftemangel in den zukunftsträchtigen 'MINT'-Bereichen (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften, Technik) entgegenzuwirken, ist das neu eingeweihte zdi-Schülerlabor MINT Lab für Schüler ab der 9. Klasse die passende Umgebung, Interesse für ein Studium oder eine duale Ausbildung in diesem Bereich zu entwickeln. Praxisnahe Experimente bieten die Möglichkeit, tiefer und ansprechender in die Materie einzusteigen.Bild: B.E.G. Brück Electronic GmbH
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Dieser Artikel erschien in GEBÄUDEDIGITAL 6 2018 - 08.10.18.Für weitere Artikel besuchen Sie www.gebaeudedigital.de
