Forschungsprojekt - Erarbeitung von Grundlagen für die Integration von Elektronik im Fenster-, Türen- und Fassadenbau

 


Ausgangssituation

Durch die Integration von Elektronik in den Baubereich sind neue Möglichkeiten entstanden, ein Gebäude bedarfsgerecht und energiebewusst zu steuern. Dadurch erhalten die Bauelemente Fenster und Tür sowie die komplette Fassade als steuerbares Element in der Gebäudehülle einen höheren Stellenwert, da sie jetzt in der Lage sind, mit Hilfe von Sensorik und Antriebstechnik auf Veränderungen der Randbedingungen zu reagieren.

Bauteile, die dieses Anforderungsprofil erfüllen, sind heutzutage jedoch oftmals Einzelkonstruktionen, die aus Wirtschaftlichkeitsgründen meist für Pilotprojekte oder in Sonderbauten zum Einsatz kommen. Eine Marktdurchdringung mit derartigen Bauteilen hat noch nicht stattgefunden. Zudem besteht nach wie vor ein Wissensdefizit auf der planerischen Seite, Gebäudetechnologie gezielt und vernetzt einzusetzen.

Die Integration intelligenter Fensterkonstruktionen in die Gebäudehülle eröffnet neue Möglichkeiten, den gesamten Energiehaushalt eines Gebäudes zu regulieren und zu minimieren und den Komfort für die Nutzer zu verbessern. D. h. zu der in den letzten Jahren stark vorangetriebenen energetischen Optimierung von Bauteilen bzw. ganzen Gebäudesystemen wird der nächste Schritt die Vernetzung bzw. Koordination der verschiedenen Bauteilkomponenten sein.

Zielsetzung

Ziel war es, für die Bauteile Fenster, Fassaden und Türen und für geeignete elektronische oder elektromechanische Komponenten Grundlagen und Erkenntnisse zusammenzustellen bezüglich
  • Definition der Schnittstellen zwischen den Gewerken,
  • Anforderungen an kraftbetätigte Bauelemente,
  • Grundlagen für eine sinnvolle und wirtschaftliche Integration,
  • Wechselwirkungen zwischen unterschiedlichen Komponenten und
  • Dauerhaftigkeit von elektronischen Bauteilen in der Außenwand.


Ergebnisse

Barrieren und Probleme bei der Umsetzung und Integration elektromechanischer Bauteile ins Gebäude sind zu einem großen Teil auf nicht ausreichend definierte Standards und Schnittstellen zurückzuführen. Wichtige Detailpunkte werden in der Planung oft nicht erkannt und führen in der baulichen Umsetzung oft zu improvisierten Lösungen. Auf Detailpunkte, die bei der Planung zu beachten sind, wurde bislang bereits im VFF-Merkblatt KB02 Kapitel 6 „Projektierung und Planung" hingewiesen. Der Ansatz dieses Kapitels wurde aufgegriffen und die in der Projektierung und Planung zu beachtenden Detailpunkte präzisiert sowie Vorschläge für eine praxisgerechte Umsetzung erarbeitet. So wurden u. a. mit der Projektgruppe eine Vorgehensweise sowie ein „Sprachschlüssel" zur Festlegung des Übergabepunktes zwischen Bauteil und der TGA entwickelt. Ebenso wurde ein einheitlicher Farbcode zur Kennzeichnungen der Leitungen definiert. Hieraus wurde auch der Vorschlag für einen einheitlichen Stecker entwickelt. Die zu beachtenden Detailpunkte sowie die Lösungsvor­schläge wurden in der ift-Richtlinie EL-01/1 zusammengefasst.

Im Rahmen der CE-Kennzeichnung nach EN 14351-1 stellt sich die Frage, ob sich Eigenschaften bei Austausch eines Bauteiles ändern und unter welchen Umständen Eigenschaften übertragen werden können. Neben den Bauteilen Beschlag, Dichtung, Verglasung etc. wird diese Fragestellung auch beim Bauteil Motor für die Übertragung der Eigenschaften bei kraftbetätigten Elementen wichtig. Im Rahmen des Vorhabens wurden für spezielle Eigenschaften entsprechende Regeln definiert. Der Ansatz hierbei lag in der Aufsplittung der zugehörigen Prüfungen sowohl auf das Fenster als auch auf den reinen Antrieb. Durch die Definition und Ermittlung entsprechender Parameter (Leistungseigenschaften) ist es möglich Austauschregeln zu definieren. Grundlage hierfür ist, dass der „neue" Antrieb mindestens die gleichen Leistungseigenschaften aufweist wie der ursprünglich verwendete.

Bei den Untersuchungen zur Auswirkung von Klimalasten auf die Dauerfunktion von Antrieben wurden Antriebe mit unterschiedlichen IP-Schutzarten in zwei unterschiedlichen Klimawechseln einer Dauerfunktion von je sechs Wochen unterzogen. In diesem Zeitraum liefen die Antriebe ca. 1000 Zyklen. Am Ende der Untersuchungen konnte keine Abhängigkeit der Dauerfunktion von der Klassifizierung der Antriebe nach IP-Schutzart festgestellt werden. Es hat sich gezeigt, dass kein direkter und signifikanter Zusammenhang festgestellt werden konnte, dass Antriebe mit hohen IP-Schutzarten eine bessere Dauerhaftigkeit im Wechselklima aufweisen als Antriebe mit niedrigen Schutzarten. Die reine Beurteilung der Klimabeständigkeit von elektronischen Komponenten – im Speziellen von Antrieben – durch IP-Schutzarten erscheint für den Einsatzzweck in der Gebäudehülle nicht ausreichend.

Projektinformationen


Projektleiter:
Dipl.-Phys. Norbert Sack

Projektmitarbeiter:

Projektlaufzeit:
11/2005 bis 10/2007

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