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Validierung und Modellierung von Nutzerinteraktionen und deren algorithmische Implementierung in der Gebäudeautomation

kontrollierte Messumgebung Johannes Lang, BINE Informationsdienst

Projektlaufzeit:

06/2015 bis 09/2018

Förderung:

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)

Projektkonsortium:

  • Karlsruhe Institute of Technology (KIT)
  • Lehrstuhl für Energieeffizientes Bauen (E3D)
  • Lehrstuhl für Gebäude- und Raumklimatechnik, RWTH Aachen (EBC)
  • Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP)
  • ABB AG, Corporate Research Center Germany, Building Automation

Beschreibung:

Nutzerverhalten besitzt einen großen Einfluss auf den Primärenergieverbrauch von Gebäuden und damit die energiebedingten Emissionen. Dieser Einfluss wächst zudem mit steigenden Energiestandards. Es ist zu beobachten, dass Energieverbräuche von energetisch ambitionierten Gebäuden teilweise deutlich von prognostizierten Bedarfswerten abweichen. Die Interaktion zwischen Nutzern und Gebäuden wird in Planungswerkzeugen und in der Gebäudeautomation bislang unzureichend abgebildet. Es fehlen erkenntnisbasierte Algorithmen, beispielsweise für eine modellprädiktive Steuerung und Regelung, die den Einfluss des Nutzerverhaltens realitätsnah beschreiben können.

Ziel des Projektes im Teilvorhaben "Modellierung und Validierung im Feldversuch" ist die Untersuchung des Nutzerverhaltens bezüglich der Interaktion zwischen Mensch und Gebäudehülle in passiv gekühlten Gebäuden, sowie der Interaktion zwischen Mensch und Maschine bei der Regelung. Zielgrößen sind der thermische und visuelle Komfort. Dabei werden in kontrollierten Experimenten an einem Raumklima-Teststand das tatsächliche Verhalten sowie im Zuge eines Feldversuchs das Nutzerverhalten in einem Universitätsgebäude messtechnisch untersucht und ausgewertet. Aus den gewonnen Daten wird ein wahrscheinlichkeitsbasiertes (stochastisches) Modell abgeleitet, welches das Nutzerverhalten von Menschen in Räumen abbildet. Beispielweise kann hierdurch ermittelt werden, mit welcher Wahrscheinlichkeit ein Nutzer ein Fenster unter gegebenen Umgebungsvariablen (z.B. Raumlufttemperatur, CO2-Konzentration) öffnen wird. Das entwickelte Modell wird prototypisch in einer Gebäudeautomationsumgebung implementiert und validiert.

Das Projekt wird in enger Kooperation mit dem Lehrstuhl für Gebäude- und Raumklimatechnik (EBC) der RWTH Aachen, dem Fachgebiet Bauphysik & Technischer Ausbau (fbta) des KIT Karlsruhe, dem Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP) und dem Industriepartner ABB bearbeitet. Im Rahmen des Projektes erfolgt eine internationale Zusammenarbeit im EBC Annex 66 "Definition and Simulation of Occupant Behavior in Buildings" unter dem Dach der Internationalen Energieagentur (IEA).