Dicke Luft adieu: Know-Center verbessert mit COMFORT-Projekt Luftqualität in Gebäuden

Seit 1. Oktober forscht das Know-Center im FFG-Projekt COMFORT an einem effizienten Tool für die Aufzeichnung, Analyse und Bewertung der Luftqualität in Räumen. Projektpartner: Institut für Wärmetechnik (TU Graz) und BMVIT.

Was unsere Glückswerte im Büro nach oben schießen lässt? Spaß an der Arbeit, Erfolg und nette Kollegen, zum Beispiel. Aber auch die Bedingungen im Bürogebäude selbst, wie die Qualität der Raumluft. Die sogenannte Luftqualitätsbehaglichkeit – ein Maßstab für das Wohlbefinden von Menschen in Bezug auf die Luft – setzt sich aus verschiedenen Elementen zusammen. Raumlufttemperatur, Luftfeuchte und CO2-Gehalt gehören dazu. Aber auch Sonneneinstrahlung, Raumlüftung, Lichtspektrum und Geruch. Eine wichtige Rolle spielt sie selbstverständlich nicht nur am Arbeitsplatz, sondern auch in Wohnungen, privaten Häusern, Eventhallen und vielem mehr.

Das Problem: Es fehlen schlichtweg oft die Daten, um die comfort conditions in den Gebäuden unseres Landes zu analysieren. Und zu verbessern. Und die Daten fehlen, weil es keine geeigneten Sensorplattformen gibt, die sie hochqualitativ aufzeichnen könnten. Das soll sich nun ändern. Im FFG-Forschungsprojekt COMFORT, an dem das Know-Center gemeinsam mit dem Institut für Wärmetechnik der TU Graz, der FH Salzburg, dem Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie (BMVIT) und vielen anderen Partnern arbeitet, soll ein aussagekräftiges Analysetool für die Aufzeichnung, Analyse und Bewertung von „Behaglichkeit“ in Räumen entwickelt werden.

Hierfür werden in einem ersten Schritt Daten zur Thermischen- und Luftqualitätsbehaglichkeit in Labors und Testräumen gesammelt. „Einerseits werden dabei Sensor-Daten aus existierenden Räumen, die bereits mit entsprechenden Sensoren ausgestattet sind, analysiert“, erklärt Gerald Feichtinger, Deputy Head des Forschungsbereiches Knowledge Discovery. „Außerdem entwickeln und testen wir eine portable, mit Sensoren bestückte Messeinheit, die an einem beliebigen Platz im Raum platziert werden kann, um die wesentlichen Parameter aufzuzeichnen.“ Dabei müssen auch economic conditions berücksichtig werden. Feichtinger: „Es ist leicht die Behaglichkeit zu erhöhen, wenn die Bau- und Betriebskosten für ein Gebäude beliebig groß sein dürfen. Wir wollen herausfinden, welche Maßnahmen zur Steigerung der Behaglichkeit welche Kosten beim Bau und dem Betrieb eines Gebäudes verursachen.“ Durch die Sensor-Plattform, die im Zuge des Comfort-Projektes entwickelt wird, soll, so Feichtinger, eine möglichst günstige, portable und robuste Messeinheit entstehen, die in der Lage ist, alle wichtigen Einflussfaktoren aufzuzeichnen, welche die Thermische- und Luftqualitätsbehaglichkeit in Bureauräumen wesentlich beeinflussen.

Eines der wesentlichen Ziele des Comfort-Projekts liegt darin, die Stärken und Schwächen des sogenannten White- und Black-Box-Modells aufzuzeigen. Denn um die beschriebenen Daten zu analysieren, gibt es grundsätzlich zwei Möglichkeiten. Zum einen können die Veränderungen von Raumbedingungen simuliert werden – durch komplexe Gebäude-Modelle.  Zum Beispiel die Veränderung der Luft-Qualität durch regelmäßiges Lüften (White-Box-Modelling). Hier wird ein nachvollziehbarer und transparenter Modellierungsansatz nach bekannten physikalischen Phänomenen verwendet. „Alternativ dazu gibt es sogenannte Black-Box-Modellierungsansätze“, sagt Feichtinger. „Dabei werden die Messdaten aus den Sensoren verwendet und anhand möglichst geeigneter Ansätze, wie etwa Machine Learning – analysiert und ausgewertet. Diese Ansätze verzichten auf eine komplexe physikalisch-kausale Modellierung. Sie beziehen sich ausschließlich auf die Datenreihen, die zur Verfügung stehen.“

Und als wäre es damit nicht genug, gibt es zusätzlich noch das Building Information Modelling (BIM). „Das sind Ansätze, mit denen ein Gebäude bis ins letzte Detail geplant wird. Unser Ziel liegt in der grundlegenden Evaluierung dieser Ansätze, um herauszufinden, welche Information für eine ausreichend sinnvolle Simulation aus den BIM-Methoden direkt entnommen werden kann.“ Angereichert wird die Analyse der Modellansätze durch eine qualitative Evaluierung – in Form von Interviews mit Personen, die sich in den untersuchten Räumen aufhalten. Das FFG-Forschungsprojekt wurde am 1. Oktober gestartet und endet Ende März 2021.

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