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GI-Fachbeitrag: EnEV-konforme Steuerung für elektromotorisch betriebenen Sonnenschutz

Ein Beitrag aus der GI 5/14 von Klaus Stengler, Stengler GmbH controls & sensors: Mit der EnEv DIN 4108-2 ist festgelegt, dass Beschattungsanlagen in Abhängigkeit von der Außentemperatur die Regulierung unerwünschter Wärmeeinstrahlung automatisiert leisten müssen.

Diese Anforderung steht grundsätzlich im Widerspruch zu individuellen Wünschen der Raumnutzer: a) ungewünschte Ab- oder Auf- Bewegungen vor den Fenstern, b) personenbezogenes „Wohlfühl“-Klima. Eine Lösung: Automatisierte Beschattung mittels Zentralsteuerung, jedoch einhergehend mit einer Abkoppelung des Raumnutzers durch Steuerungs- und Programmieroptionen im Raum selbst. Damit wird eine individuell definierbare Raumbeschattung in den Vordergrund gestellt. Eine bereits realisierte Umsetzung in einem Objekt in Düsseldorf  mit rund 250 Büroräumen diente hierbei als Versuchsanlage. Die Ergebnisse sind nach Aussagen der Nutzer positiv.  

1. Steuerung

Gemäß der aktuell geltenden Energieeinsparverordnung (EnEV) 2009 müssen bedarfsorientierte Nachweise, u. a. für den winterlichen und sommerlichen Wärmeschutz im Hochbau geführt werden. Diese sind durch entsprechende Regelung in der DIN 4108-2 (Wohngebäude) sowie der DIN V 18599 (Nichtwohngebäude) explizit geregelt.

Die Absicherung einer entsprechenden Richtlinienkonformität wird insbesondere durch eine unsererseits zum Patent angemeldete, raumnutzerorientierte Automatiksteuerung abgesichert. In der Kombination der Stengler Licht- u. Wetterzentrale – LWZ-8 sowie den zugehörigen  Sensoren und Aktoren resultiert ein grundsätzlicher Aufbau wie folgt:

1.1 Zentralsteuerung LWZ-KNX/EIB

Die Sonnenschutzvorrichtungen fahren bei entsprechender Lichteinstrahlung und in stetigem Abgleich mit der Außentemperatur fassadenweise in die Beschattungsposition. Bei Einsatz von Jalousien wird der Öffnungswinkel der Lamellen über ein Astro Programm zentral gesteuert. Schaltuhrfunktionen u. ein Dämmerungssensor senden darüber hinaus entsprechende AUF- Signale.

Die automatisierten Abläufe sind auf eine absolute Minimumfrequenz reduziert, sodass wiederholtes Auf- und Abfahren und damit eine störende Beeinflussung für den Raumnutzer verhindert wird. Dem übergeordnet werden lediglich Sicherheitsfunktionen (Wind / Sturm / Regen) ausgeführt.

Wichtig: Die Automatikfunktion ist stets in Betrieb und lässt sich zentral nicht deaktivieren.

Bild 1: Steigleitungsplan zur Sonnenschutzsteuerung von 23 Stück KNX/EIB Komponenten incl. der Sensorik für die LWZ. Ausgelegt für ein Bürogebäude mit 22 Mietbereichen. (Quelle: ©2013 Stengler GmbH controls & sensors)

1.2 Etagenverteilersteuerung ETV-KNX/EIB

Durch die seitens der Zentralsteuerung gesendeten Befehle werden fassadengetrennt die Motorsteuergeräte (MSG) und Aktoren angesprochen. Über die Etagenverteiler selbst wird die Steuerspannungsversorgung für die Motorsteuergeräte / Aktoren sichergestellt. Eventuell notwendige Sperrbefehle für die einzelnen Fassaden (z. B. für anstehende Fensterputz- oder Wartungsarbeiten) werden am jeweiligen Etagenverteiler per Schlüsselschalter aktiviert (siehe Bild 1).

Zudem verfügt der ETV über zusätzliche Sensor Eingänge, welche eine Bereichssteuerung erlauben. z.B. bei Beschattungen in Innenhöfen.

 

 

Bild 2: Beispiel eines Mietbereiches des Bürogebäudes: Leitungsverlegeplan einer 3-Fassaden Steuerleitung zu dem Etagenverteiler Sonnenschutz. Taster-Leitungen für die Einzel- u. Gruppenbedienung. Verlegeplan für die 230V Spannungsversorgung v. Elektroverteiler zu den Jalousie Motoren. (Quelle: ©2013 Stengler GmbH controls & sensors)

1.3 Dezentrale Aktoren- / MSG-Steuerung

Im Vordergrund der Entwicklung stand vor allen Dingen die “einfache Bedienung” mit herkömmlichen Tastern und die  Preiswürdigkeit des Systems. Untersetzt durch eine Patentanmeldung können durch die einzelnen Raumnutzer über den Jalousie-Taster oder Bewegungsmelder die Automatismen für jeden einzelnen Raum selbst deaktiviert werden (siehe Bild 2).

Darüber hinaus ist eine individuelle Einstellung der gewünschten Beschattungsparameter durch den Nutzer mittels Programmierung am Taster möglich.

Die Rücksetzung in den Automatik-Modus erfolgt täglich seitens der Zentrale. Zudem kann auch mittels Bedienung des Raumtasters jederzeit individuell in den zentralen  Beschattungsablauf zurück gewechselt werden.

Mit dieser individuell steuerbaren Raumbedienung werden die DIN-Erfordernisse nicht nur exakt erfüllt, sondern es wird auch für den Raumnutzer dafür gesorgt, dass mit Ausnahme der übergeordneten Sicherheitsfunktionen unerwünschte Bewegungen vor den Fenstern des jeweiligen Raumes ausgeschlossen sind und zugleich die gewünschten klimatischen Parameter sichergestellt werden.

Individuelle zusätzliche Funktionen sind über AUX-Eingänge anzuschließen. z.B. Fensteröffnung, Glasbruchmelder oder übergeordnete Gruppenbedienungen. Durch die dezentrale Anordnung der MSGs bietet es sich an, den Anschluss für Rückmeldefunktionen entsprechend zu ermöglichen.

Bild 3: Windrotormontage. (Quelle: ©2013 Stengler GmbH controls & sensors)

2. Sensoren

Für die Außenlichtmessung werden Stengler Lichtsensoren eingesetzt, welche entsprechend den Fassaden zugeordnet und ausgerichtet werden.

Die Montage des Haupt-Windrotors erfolgt am höchsten Punkt des Gebäudes. Dieser verfügt  über eine patentierte “Eigenfunktionskontrolle”. Hiermit ist sicher gestellt, dass die Windüberwachung immer gewährleistet ist. D.h. bei einer Störung/Defekt erfolgt ein entsprechendes Signal an die Zentrale, welches “Sicherheit” auslöst (siehe Bild 1).

Bild 3 zeigt zusätzliche Windrotoren, welche bei diesem Gebäude an der Fassade angebracht sind. Grund:  Messung der Windverhältnisse an dieser Fassade durch ein vorgelagertes Gebäude.

3. Nachhaltigkeit

Da wir den Einsatz unserer MSGs für die dezentrale Anordnung (Einbau in zum Teil schwer zugänglichen Deckenbereichen) vorgesehen haben, mussten wir uns diesem Thema  bereits in den 80ern widmen u. es wurden entsprechende Schaltungen entwickelt, welche die Lebensdauer der Motoransteuergeräte für entsprechend lange Zeiträume sicher stellen. D.h. Sonnenschutzsteuerungen von uns, sind seit mind. 25 Jahren in Betrieb.  Der Wartungsaufwand darf als gering bezeichnet werden und Ausfälle von MSGs sind selbst nach dieser langen Einsatzzeit äußerst selten.

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