Diese Bachelorarbeit behandelt die Themen der grundlegenden Gebäudetechnik sowie deren Steuerungsmöglichkeiten. Im Anschluss wird das Gesamtkonzept eines Gebäudes entworfen. Die Bachelorarbeit beruht auf einer Literaturauswertung und beinhaltet eine Beispielmessung verschiedener Heizungssteuerungen. Diese Arbeit eignet sich besonders für Personen, die sich in die Gebäudesteuerung einarbeiten wollen und eventuell vor der Kaufentscheidung stehen, eine vollständige Automation oder eine Teilautomation in ein Haus oder eine Wohnung einzubauen, aber auch für diejenigen, die bereits eine Gebäudeautomation besitzen und sich mit deren Funktionen auseinandersetzen möchten. Das Interessensumfeld kann privater bis beruflicher Natur sein. Diese Arbeit kann jedoch eine individuelle Beratung durch einen Fachmann nicht ersetzen und darf vor allem nicht als Anleitung fungieren.
Der erste Teil der Arbeit befasst sich mit Vergleichen anderer Branchen wie der Kraftfahrzeug- und Schienenfahrzeugtechnik in Verbindung mit verschiedenen Gebäudesteuerungen. Darunter sind auch die beiden wichtigen Hauptschaltungen in der Elektrotechnik vertreten. Einige Hersteller von Gebäudeautomation mit Ausführungsarten wie Funk- und Kabelgebunden werden mit Kostenkalkulation vorgestellt.
Im zweiten Teil werden die Funktionen Heizen, Kühlen und Lüften in einzelnen Anlagenteilen beschrieben. Einige zugehörige Regeln der Technik sowie Berechnungsmethoden wie Heizlast und Kühllast werden mit Beispielen erläutert. Daraufhin wird ein konkretes Objekt beschrieben, mit dem eine durchschnittliche Berechnung nach Normwerten durchgeführt wird. Ein praktisches Beispiel von Temperaturverläufen innerhalb eines Raumes zwischen manueller und automatischer Heizungssteuerung wird grafisch anhand von realen Messwerten dargestellt. Die Messung zeigt einen geradlinigen Temperaturverlauf des Raumes auf und lässt so den Schluss auf Kosteneinsparung zu. Die Berechnung aus dem Beispiel führt zur Empfehlung von Investitionen in automatische Anlagen, da sich durch intelligente Verknüpfung und Steuerung verschiedener Anlagen Betriebskosten senken lassen. Für die Gesamtheit der Bewohner ist festzustellen, dass durch die Investition des Eigentümers ein immer gleichbleibendes Wohnklima bei geringer Kostenbelastung entsteht. Für den Eigentümer zeigt sich, dass sich die Anlage nach einigen Betriebsjahren amortisiert hat und gewinnbringend auf die Kosten auswirkt.
Inhaltsverzeichnis
1 EINLEITUNG
1.1 Ziel dieser Arbeit
1.2 Aufbau dieser Arbeit
2 SYSTEMVERGLEICH
2.1 Grundlagen der Kommunikation
2.1.1 Datenübertragung
2.1.2 Datenverarbeitung
2.1.3 Störsicherheit
2.2 Fahrzeugsysteme
2.2.1 Kraftfahrzeuge
2.2.2 Schienenfahrzeuge
3 GEBÄUDESTEUERUNG
3.1 Energie
3.2 Grundschaltungen
3.2.1 UND-Schaltung
3.2.2 ODER-Schaltung
3.3 Manuelle Steuerung
3.3.1 Ausschaltung
3.3.2 Wechselschaltung
3.3.3 Kreuzschaltung
3.3.4 Berechnung von Schaltstellungen
3.4 Automatisierte Steuerungen
3.4.1 Teilautomatisierte Einzelsteuerung
3.4.2 Automatisierte Einzelsteuerung
3.4.3 Automatische Steuerung (verkabelt)
3.4.4 Automatische Steuerung (drahtlos)
3.5 Zusammenfassung
4 HERSTELLER VON GEBÄUDEAUTOMATION
4.1 Gebäudeautomation mit Somfy
4.1.1 Kostenaufstellung
4.1.2 Die Radio-Technologie von Somfy (RTS)
4.1.3 Das iO-Homecontrol
4.2 Gebäudeautomation mit Siemens
4.2.1 Kostenaufstellung
4.2.2 Aufbau der LOGO!-Steuerung
4.2.3 Aufbau der S7-300-Steuerung
5 HEIZEN, KÜHLEN, LÜFTEN
5.1 Optimale Raumtemperatur
5.1.1 Wärme- und Kälteverlauf in einem Raum
5.1.2 Effiziente Beheizung und Kühlung eines Raumes
5.1.3 Klimaanlage
5.2 Heizen
5.2.1 Berechnung der Normheizleist
5.2.2 Brennstoffe für Wärmeerzeugungsanlagen
5.2.3 Heizkreisverteilung
5.2.4 Warmwasserbereitung
5.3 Kühlen
5.3.1 Kühllastberechnung
5.3.1 Grundlagen und Umweltverträglichkeit
5.3.2 Kältekreislauf
5.4 Lüften
5.4.1 Raumlufttechnikanlage
5.4.2 Anlagenaufbau
5.4.3 Hygiene in RLT-Anlagen
5.5 Zusammenfassung
6 ENTWICKLUNG EINER ANLAGE
6.1 Anlagenbestandteile
6.1.1 Entwicklungsumgebung Gebäude
6.1.2 Entwicklungsumgebung Etage
6.2 Dimensionierung der Anlage
6.2.1 Berechnung der Normheizlast
6.2.2 Kühllastberechnung
6.2.3 Stromverbrauch in RLT-Anlagen
6.3 Anlagenkosten
6.4 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
7 FAZIT
8 ANLAGEN ZUR BACHELORARBEIT
8.1 Anlage 1: Steuerung und Energieversorgung
8.2 Anlage 2: Peripheriegeräte
8.3 Klimazonenkarte
9 ANHANG
Zielsetzung und Themenfelder der Arbeit
Die vorliegende Bachelorarbeit zielt auf die Verbesserung der Energieeffizienz in Gebäuden durch den Einsatz von Automatisierungstechnik ab, wobei der Fokus insbesondere auf der Heizung, Klimatisierung und Lüftung von Mehrfamilienhäusern liegt. Ziel ist es, durch intelligente Steuerung und Vernetzung den Energieverbrauch zu minimieren und ein gleichbleibendes Wohnklima zu gewährleisten.
- Grundlagen der Gebäudeautomation und Steuerungssysteme
- Vergleich von Kommunikationstechnologien in verschiedenen Branchen (KFZ, Schienenfahrzeuge)
- Analyse und Berechnung von Heiz- und Kühllasten sowie Raumklima-Parametern
- Kostenaufstellung und wirtschaftliche Bewertung von Automatisierungslösungen
- Praxisnahe Konzeptionierung einer RLT-Anlage für ein Mehrfamilienhaus
Auszug aus dem Buch
2.1 Grundlagen der Kommunikation
Die Signalübertragung innerhalb von Baugruppen kann schlicht nur logisch „AN“ oder „AUS“ sein, ein Mittelwert ist grundsätzlich nicht definiert. Diese Informationen werden durch Medien wie Kabel oder Funkwellen übertragen. Diese Art der Datenübertragung, d. h.„AN“ oder „AUS“, wird als unidirektionale Kommunikation bezeichnet. Die Kommunikation verläuft immer nur in eine Richtung. Ein Rückkanal, der z. B. zur Empfangsbestätigung einer Nachricht genutzt werden könnte, ist nicht vorhanden. Dieses Prinzip ist mit drei Beispielen zu erläutern.
1. Ein Vortrag: Hier sendet der Vorträger die Informationen zu den Interessenten.
2. Eine Stromleitung: Solange der Strom an ist, leuchtet die Lampe; wenn er abgeschaltet wird, erlischt die Lampe.
3. Das aus der Mode geratene CB- Funkgerät: In der Zeit, in der der Sender etwas sagt, kann er gleichzeitig nichts hören, denn er muss das Senden beenden, bevor er wieder hören kann (Abbildung 2).
Zusammenfassung der Kapitel
1 EINLEITUNG: Definiert das Thema der Arbeit als Heizen und Kühlen zur Effizienzsteigerung in Gebäuden und setzt das Ziel der Verbesserung der Energieeffizienz durch Automatisierung.
2 SYSTEMVERGLEICH: Untersucht Kommunikationsgrundlagen und Datenübertragung durch Vergleiche mit Systemen aus der KFZ- und Schienenfahrzeugtechnik.
3 GEBÄUDESTEUERUNG: Erläutert physikalische Grundlagen der Energie, elektrotechnische Grundschaltungen sowie manuelle und automatisierte Steuerungsmöglichkeiten in Gebäuden.
4 HERSTELLER VON GEBÄUDEAUTOMATION: Stellt Systeme der Hersteller Somfy und Siemens vor und vergleicht diese hinsichtlich ihrer Kosten und Anwendungsmöglichkeiten.
5 HEIZEN, KÜHLEN, LÜFTEN: Behandelt die technischen Anforderungen an das Wohnklima, die Berechnung von Heiz- und Kühllasten sowie die Hygiene in Raumlufttechnikanlagen.
6 ENTWICKLUNG EINER ANLAGE: Beschreibt die konkrete Konzeptionierung einer automatisierten RLT-Anlage für ein neu errichtetes Mehrfamilienhaus inklusive einer Wirtschaftlichkeitsbetrachtung.
7 FAZIT: Fasst die Ergebnisse der Arbeit zusammen und betont die Bedeutung von Automatisierung für Energieeinsparung, Komfort und Umweltschutz im Wohnungsbau.
Schlüsselwörter
Gebäudeautomation, Smart Home, Energieeffizienz, RLT-Anlagen, Heizungstechnik, Kühltechnik, Datenübertragung, Steuerungstechnik, Wirtschaftlichkeitsbetrachtung, Sensorik, Aktorik, Gebäudeleittechnik, Mehrfamilienhaus, Energieeinsparung, Bussysteme.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Arbeit grundlegend?
Die Arbeit untersucht, wie durch den Einsatz von Gebäudetechnik und intelligenter Steuerung die Energieeffizienz in Mehrfamilienhäusern nachhaltig gesteigert werden kann.
Welche zentralen Themenfelder deckt die Arbeit ab?
Die Schwerpunkte liegen auf der Kommunikation in Steuerungssystemen, der Auslegung von Heizungs- und Lüftungsanlagen, der Wirtschaftlichkeitsrechnung sowie der praktischen Konzeption eines automatisierten Gebäudes.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?
Das Ziel ist die Verbesserung der Energieeffizienz in Mehrfamilienhäusern durch Automatisierung von Heiz-, Kühl- und Lüftungsprozessen sowie deren Vernetzung.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zur Anwendung?
Die Arbeit beruht auf einer fundierten Literaturauswertung, der Anwendung von Normen zur Leistungsberechnung und einer praktischen Beispielmessung von Temperaturverläufen zur Veranschaulichung der Effizienzvorteile.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in Systemvergleiche, Erklärungen zur Gebäudeautomation, eine detaillierte technische Analyse von Heiz- und Lüftungssystemen sowie die konkrete Entwicklung eines Anlagenkonzepts.
Welche Schlüsselbegriffe sind charakteristisch für diese Arbeit?
Wesentliche Begriffe sind Gebäudeautomation, Smart Home, RLT-Anlagen, Energieeffizienz, Datenübertragung (CAN/Bus) und Wirtschaftlichkeitsberechnung.
Welche Rolle spielt die Hygiene in diesem Zusammenhang?
Die Arbeit thematisiert die Hygiene in Raumlufttechnikanlagen (nach VDI 6022), da eine falsche Luftfeuchtigkeit das mikrobiologische Wachstum von Bakterien begünstigen kann, was für die Gebäudeplanung essenziell ist.
Warum ist die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung für den Eigentümer wichtig?
Die Wirtschaftlichkeitsrechnung hilft dem Eigentümer zu verstehen, nach welcher Zeit sich die Investition in automatisierte Anlagen amortisiert und wie durch gezielte Steuerung langfristig Betriebskosten gesenkt werden können.
- Arbeit zitieren
- Anonym (Autor:in), 2017, Energieverbrauchsreduzierung von Mehrfamilienhäusern. Konzeptionierung einer Klimatisierungs- und Heizungsanlage mit intelligenter Lüftungs- und Gebäudesteuerung, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/365998
