Intelligente motorisch angetriebene Fenster für die natürliche Lüftung von Gebäuden

Überblick

Die Aufrechterhaltung komfortabler Innenraumbedingungen im Sommer und Winter ist entscheidend für das Wohlbefinden der Menschen, die sich im Gebäude aufhalten. Manuelle Fensterlüftung ist nach wie vor eine entscheidende Maßnahme für einen Luftwechsel, erfordert das aktive Eingreifen der Nutzer. Der optimale Zeitpunkt für eine Fensterlüftung hinsichtlich geeigneter Umweltbedingungen wird dabei meist individuell und rein intuitiv bestimmt. Da die natürliche Lüftung stark von Außenbedingungen (insbesondere Wind- und Temperaturverhältnisse) abhängt, müssen Regelungsalgorithmen gefunden werden, die sich veränderten Innen– und Außenbedingungen anpassen und Fenster entsprechend automatisch öffnen und schließen. Dabei müssen Randbedingungen wie Feuchtetransport, Wetterlage, Lärmpegel, Feinstaubbelastung oder Pollenflug berücksichtigt werden.imaF ist ein interdisziplinäres Projekt. Akustische und thermische Bauphysik wird mit elektrotechnischen und architektonischen Fragestellungen verknüpft.

Fragestellung

Ist es möglich mit einem doppelschaligen Fenstersystem den Innenraumkomfort sicherzustellen und gleichzeitig akustische Außeneinflüsse ausreichend zu verhindern. Welche aktiven und passiven Schalldämmmaßnahmen sind geeignet. Welche Regelungsalgorithmen sind für solche Fenstersysteme zielführend.

Vorgehensweise

  • Mittels CFD-Simulationen werden Luftströmungen an der Fassade und durch doppelschalige Kastenfenster untersucht - numerisch und experimentell.
  • Parallel dazu sollen im zweiten Teil des Vorhabens Regelungsalgorithmen für eine windgeführte Fensterlüftung entwickelt werden. Eine Kommunikation zwischen den Fenstereinheiten soll aufgebaut werden.
  • Darauf aufbauend sollen geeignete Prototypen von Fenstern gesucht mit Steuerungseinheiten versehen werden und Feldversuchen unterzogen werden.
  • Auf Basis der Messergebnisse werden Optimierungen vorgenommen und Fragen der architektonischen Integration inklusive Brand-, Einbruch- und Insektenschutz beantwortet.
  • In einem weiteren Teil werden akustische Untersuchungen vorgenommen, um eine komfortable Fensterlüftung auch in innerstädtischer Umgebung mit entsprechenden Lärmpegeln zu ermöglichen.

Angestrebte Ergebnisse

Ziele dieses Forschungsvorhabens sind es, Regelungsalgorithmen für eine natürliche Fensterlüftung zu entwickeln, diese anlagentechnisch umzusetzen und die natürliche Lüftung durch aerodynamische Optimierung zu verbessern. Die akustischen Eigenschaften der doppelschaligen Kastenfensters sollten sich an denen eines geschlossenen Standardfensters orientieren.

LeitungProf. Dr.-Ing. Jan Cremers, Prof. Dr. Berndt Zeitler
TeamDr. Tobias Erhart (Projektmanager), M.Sc. David Offtermatt, Dipl.-Ing. Daniel Lust, B.Sc. Steffi Reinhold, Dipl.-Ing (FH) Andreas Drechsler
PartnerAumüller Aumatic GmbH, Schüco KG
FördergeberBMBF
AusschreibungFH-Impuls
Laufzeit01.04.2017–31.03.2020 (30.09.2020)