Rechnen schafft besseres Raumklima

Die Dimensionierung von Heizungs- und Lüftungsanlagen für Gebäude kann sich als ziemlich schwierige Aufgabe erweisen, wenn zugleich eine Optimierung des Energieverbrauchs gefordert ist. Ein neuer Algorithmus für adaptive Steuerungen sollte die Möglichkeit bieten, Energie zu sparen und gleichzeitig die Intelligenz der Steuerungssysteme zu erhöhen.

Die meisten Heiz- und Kühlsysteme in Bürogebäuden rund um den Globus gleichen sich insofern, als für alle Räume nur eine Temperatureinstellung vorgegeben werden kann. Doch leider gibt es keine Einstellung, die zugleich eine optimale Beheizung bzw. Kühlung gewährleistet, Energie spart und für optimierten Komfort sorgt.

Im Rahmen der Untersuchungen eines europäischen Konsortium stellte sich jetzt heraus, dass sowohl der Komfort als auch der Energiebedarf mit der Außentemperatur korreliert sind. Dies ist ausschließlich darauf zurückzuführen, dass sich der Mensch adaptiv verhält, d.h. die klimatischen Bedingungen in dem Raum, in dem er sich aufhält, in Übereinstimmung mit den Bedingungen im Freien verändert.

Das Konsortium suchte deshalb nach Möglichkeiten, Komfort und Energieverbrauch zu optimieren. Die dazu durchgeführte Analyse führte zur Erstellung einer Datenbank, in der Tausende von Reaktionen auf unterschiedliche klimatische Bedingungen in ganz Europa gespeichert sind. Auf der Grundlage seiner Ergebnisse entwickelte das Konsortium einen adaptiven Steuerungsalgorithmus zur Verbesserung des Raumklimas und zu gleichzeitigen erheblichen Einsparungen beim Energeverbrauch.

Dieser „intelligente“ Steuerungsalgorithmus funktioniert sowohl in klimatisierten als auch natürlich belüfteten Umgebungen. Die hierbei verwendete Instrumentierung besteht aus einer Palette von Sensoren, die per Kabel mit einem simplen Laptop-Computer verbunden sind. Die dort installierte Algorithmus-Software überwacht verschiedene Variablen, unter anderem Lufttemperaturen, Luftströmungsgeschwindigkeiten, Kohlendioxid-Konzentrationen und die relative Luftfeuchtigkeit.

Der Algorithmus, so wurde in Tests nachgewiesen, ermöglicht Senkungen des Energieverbrauchs um bis zu 25%. In weiteren Entwicklungsarbeiten anderer Konsortiumsmitglieder entstand ein Steuerungssystem für die Klimaregelung in natürlich belüfteten Gebäuden durch den adaptiven Steuerungsalgorithmus. Zu den Funktionen des Systems gehören beispielsweise die Nachtabsenkung der Raumtemperatur, die Abschattung von Sonneneinstrahlung und die Lüftung. Bei weiterer Perfektionierung dürfte diese Lösung beträchtlich zur Steigerung der Behaglichkeit und zur Senkung der Energiekosten beitragen.

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Fergus Nicol
Oxford Brookes University
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