Steuerung von Sonnenschutzsystemen
Effizient - flexibel - smart
Rund 40 Prozent der Energie werden für Heizung, Lüftung, Klimatisierung und Beleuchtung von Wohn- und Zweckgebäuden verbraucht. Ein automatisch gesteuerter Sonnenschutz unterstützt alle Gewerke und erhöht zugleich den Wohlfühlfaktor für die Gebäudenutzer.
Bild: BMS Building Management SystemsZur Vermeidung komplexer Schnittstellen, hat es sich bewährt, alle Gewerke in ein einheitliches Bussystem wie KNX zu integrieren. So können die Geräte spezialisierter Hersteller eingesetzt werden und alle Informationen stehen für alle Gewerke zur Verfügung. Bei geöffneter Balkontüre wird die Klimatisierung gegen Energieverschwendung abgeschaltet und die Jalousie oben verriegelt um niemanden auszusperren. Die Sonnenschutzsteuerung besteht aus der Sensorik für die Wetterdaten, der Sonnenschutzzentrale zur Datenauswertung und den Motorsteuergeräten. Oft werden Sensorik und Zentrale in einem Gerät kombiniert. Das spart Zeit bei der Installation und schließt Fehlanschlüsse aus. Netzwerkfähige Sonnenschutzzentralen bieten als Server im Intra- oder Internet die Möglichkeit der Fernbedienung und Fernwartung. Neben dem Glasfaser- und Kupfernetz wird hier zukünftig mehr und mehr das Mobilfunknetz an Bedeutung gewinnen. Die erforderlichen Kommunikationsmodule werden direkt in die Wettersensorik integriert.
Wettersensoren
Das Sonnenlicht muss im Radius von 360° und bei jeder Sonnenhöhe zuverlässig erfasst werden. Da ein einzelner Helligkeitssensor nie den gesamten Bereich abdeckt, werden mehrere Sensoren verrechnet. Fuzzy-Algorithmen passen die Helligkeitsschwellen dynamisch an, damit die Jalousien bei niedriger Elevation früher reagieren und die Sonne zu keiner Zeit blendet. Das Spektrum umfasst neben dem sichtbaren Licht auch Wärmestrahlung. Besonders bei großen Glasfassaden dient der Sonnenschutz daher vorrangig als Hitzeschutz und zur Klimatisierung. Die Steuerung in Abhängigkeit der Globalstrahlung eignet sich hierfür. Über die Außentemperatur erfolgt die Sommer- und Winterumschaltung oder in Kombination mit der Innentemperatur die Umschaltung zwischen Energieernte und Hitzeschutz. Kombiniert mit Niederschlag, Luftdruck und Luftfeuchte schützt die Außentemperatur vor Frostschäden. Messfehler durch direkte Sonneneinstrahlung sind durch Ultraschallmessung ausgeschlossen. Auch für die Windmessung ist Ultraschall der aktuelle Stand der Technik. So wird gleichzeitig Windgeschwindigkeit und -richtung erfasst.
Sonnenschutzzentrale
Die Sonnenschutzzentrale ist das Herzstück der Steuerung. Sie empfängt Messwerte und sendet anhand der eingestellten Grenzwerte Fahrbefehle an die Jalousieaktoren. Die Ansteuerung erfolgt in Sektoren, die sich durch die Fassadenausrichtung ergeben. Aus den Standortkoordinaten sowie Datum und Uhrzeit berechnet die Zentrale die Sonnenposition und verschattet nur die Fassaden, die von der Sonne erfasst werden. In anderen Bereichen spart natürliches Tageslicht die Energie für künstliche Beleuchtung ein. Spezielle Funktionen der Zentrale sind die Schattenkanten- und Lamellennachführung, die Jahresverschattung und die Dynamische Windüberwachung.
Bild: BMS GmbHMotorsteuergeräte
Motorsteuergeräte verfügen neben den Motoranschlüssen idealerweise über potenzialfreie Eingänge. So können konventionelle Jalousietaster installiert werden. Kommen Bustaster zum Einsatz, können alternativ Putzschalter, Fenster- oder Brandmeldekontakte angeschlossen werden. Der eingesetzte Antriebstyp definiert das Motorsteuergerät. Entscheidend ist die Betriebsspannung - 230V AC oder 24V DC. Immer öfter werden intelligente Antriebe nach dem SMI-Standard eingesetzt. Da SMI-Antriebe parallel geschaltet werden dürfen, vereinfacht sich die Leitungsinstallation. Über SMI-Aktoren bleibt jeder Antrieb einzeln ansteuerbar. Ein einheitliches Fassadenbild ergibt sich nur bei exakter Positionierung aller Sonnenschutzbehänge. Da die Behanglaufzeiten durch Temperaturschwankungen und Alterung variieren, ist eine permanente Laufzeitmessung im Jalousieaktor nötig. Die Strommessung detektiert außerdem Motorfehler und gewährleistet automatisches Aufwippen.
Funktionen der Steuerung
Die Sonnenschutzzentrale koordiniert alle geforderten Funktionen. Dazu erfolgt eine Staffelung nach Prioritäten. Sicherheitsbefehle schützen Personen und Anlagen und sperren alle nachrangigen Funktionen. Komfortfunktionen sorgen für das ideale Raumklima und für optimale Lichtverhältnisse. Da allerdings jeder Mensch Helligkeit und Temperatur anders wahrnimmt, kann der Sonnenschutz über die Bedienfunktionen bei Bedarf individuell positioniert werden. Der Sonnenschutz übernimmt außerdem verschiedene Funktionen für die Energieeffizienz eines Gebäudes und den Komfort der Nutzer (Blendschutz, Tageslichtnutzung etc.). Entscheidend ist immer die Position der Sonne - denn nur die Jalousien auf besonnten Fassadenseiten, werden aktiviert und die Lamellen werden dem Sonnenstand nachgeführt.
Sonnenstand und Jahresverschattung
Durch die Frontaleinstrahlungsberechnung der Zentrale sind für die Sonnenstandnachführung nur vier Lamellenpositionen erforderlich. Das gewährleistet, dass bei max. Tageslichtanteil keine Blendung auftritt und Raumnutzer und die Lebensdauer der Antriebe nicht durch Fahrbewegungen beeinträchtigt werden. Die EN15232 gibt für Gebäude der Effizienzklasse A die Berücksichtigung von Schattenwurf vor. So wird der Tageslichtanteil gegenüber der Lamellennachführung nochmals erhöht. Da sich die Sonnenposition und damit der Schattenwurf stetig ändern, erfolgt in der Sonnenschutzzentrale eine durchgehende Berechnung und die Zentrale aktiviert nur die Behänge, die sich in der direkten Sonne befinden.
Bedien- und Sicherheitsfunktionen
Der Sonnenschutz wird meist über einen Taster im Raum bedient und die Automatik mit Ausnahme der Sicherheitsfunktionen dadurch vorübergehend deaktiviert. Durch ein zentrales Bussystem wird der Sonnenschutz smart und so über Smartphone oder Tablet bedienbar. Dem Facility-Management bieten netzwerkfähige Sonnenschutzzentralen als WEB-Server die Bedienmöglichkeit aus der Ferne. Sicherheitsfunktionen schützen vor allem die Sonnenschutzbehänge vor Witterungseinflüssen. Aber auch im Brandfall sorgen sie dafür, dass der Sonnenschutz kein Hindernis darstellt. Spezielle Sicherheitsfunktionen sind die Dynamische Windüberwachung und der Einklemmschutz. Besonders bei Anlagen aus Großlamellen oder Schiebeläden besteht durch Bauform und wirkende Antriebskräfte die Gefahr des Einklemmens. Spezielle Aktoren detektieren unzulässig hohe Antriebskräfte und stoppen die Fahrt automatisch.
Dynamische Windüberwachung
Ein Sensor kann nur dort messen, wo er montiert ist. Für den Windschutz bedeutet das, dass eine Vielzahl von Sensoren verteilt über die gesamte Fassade erforderlich ist. Denn die Windverhältnisse an einem Gebäude sind komplex und durch die Bildung von Wirbeln und Windschatten nicht überall gleich. Die Dynamische Windüberwachung ist die Alternative zu zahlreichen Einzelsensoren. Die gesamte Fassade wird basierend auf einer Windsimulation in Gefährdungsbereiche unterteilt. Für jeden Bereich ergibt sich eine Übertragungsfunktion, die die zentral erfasste Windgeschwindigkeit und -richtung auswertet.
Rund 40 Prozent der Energie werden für Heizung, Lüftung, Klimatisierung und Beleuchtung von Wohn- und Zweckgebäuden verbraucht. Ein automatisch gesteuerter Sonnenschutz unterstützt alle Gewerke und erhöht zugleich den Wohlfühlfaktor für die Gebäudenutzer.
Bild: BMS Building Management SystemsZur Vermeidung komplexer Schnittstellen, hat es sich bewährt, alle Gewerke in ein einheitliches Bussystem wie KNX zu integrieren. So können die Geräte spezialisierter Hersteller eingesetzt werden und alle Informationen stehen für alle Gewerke zur Verfügung. Bei geöffneter Balkontüre wird die Klimatisierung gegen Energieverschwendung abgeschaltet und die Jalousie oben verriegelt um niemanden auszusperren. Die Sonnenschutzsteuerung besteht aus der Sensorik für die Wetterdaten, der Sonnenschutzzentrale zur Datenauswertung und den Motorsteuergeräten. Oft werden Sensorik und Zentrale in einem Gerät kombiniert. Das spart Zeit bei der Installation und schließt Fehlanschlüsse aus. Netzwerkfähige Sonnenschutzzentralen bieten als Server im Intra- oder Internet die Möglichkeit der Fernbedienung und Fernwartung. Neben dem Glasfaser- und Kupfernetz wird hier zukünftig mehr und mehr das Mobilfunknetz an Bedeutung gewinnen. Die erforderlichen Kommunikationsmodule werden direkt in die Wettersensorik integriert.
BMS Building Management Systems
Dieser Artikel erschien in GEBÄUDEDIGITAL 1 (Light+Building) 2020 - 19.02.20.Für weitere Artikel besuchen Sie www.gebaeudedigital.de
