IGE Innovationswettbewerb 2019: Ergebnisse liegen vor

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Die Ausgabe 2019 des IGE Innovationswettbewerbs ist nun abgeschlossen. Gefördert wurden fünf Projekte, die innerhalb eines Kalenderjahres durch die Forschenden des Instituts für Gebäudetechnik und Energie bearbeitet wurden. Nachfolgend werden die wichtigsten Ergebnisse aus den einzelnen Projekten zusammengefasst.

Die Frisur hält – Windige Zeiten im ZIG Büro

Tobias Sommer, Martin Hämmerle, Curdin Derungs, Thomas Schluck, Thomas Renggli, Chris Steffen, Théophile Ray

Luftbewegung kann zur Akzeptanz höherer Temperaturen führen und ist eine energiesparende Alternative zu Klimageräten. Im Juli und August 2019 wurde der Effekt von Ventilatoren auf die thermische Behaglichkeit in zwei Grossraumbüros des IGEs untersucht. Die Teilnehmer nutzten die bereitstehenden Ventilatoren ab Lufttemperaturen von 25 °C. Die Maximaltemperatur im Büro C5 betrug (32.6 ± 0.6) °C. Mit Ventilatornutzung werden im Mittel (2.0 ± 0.8) °C höhere Temperaturen als ohne Ventilator akzeptiert, im Einzelfall sogar bis zu 5 °C. Luftbewegung hat also einen positiven Effekt auf das thermische Empfinden. Bei Temperaturen über 30 °C wurde das thermische Empfinden jedoch auch mit Ventilatornutzung als «zu warm» oder «zu heiss» empfunden. Temperaturen von über 30 °C sollten folglich durch Raumkühlung vermieden werden. Im Temperaturbereich zwischen 25 °C und 30 °C sind Ventilatoren jedoch eine Alternative zu Klimageräten und benötigen dabei weniger als 10 % der elektrischen Leistung von Klimageräten. Individuelle Nutzung und die sofortige Wirkung sind weitere Vorteile von Ventilatoren gegenüber Klimageräten. Für den Sommer 2020 ist sicherzustellen, dass die Lufttemperatur in den Büros des IGEs dauerhaft unter 30 °C gehalten wird. Bei Temperaturen zwischen 25 °C und 30 °C ist der Einsatz von Ventilatoren weiterhin «wärmstens» zu empfehlen. Grosse Schwenkventilatoren sind dabei den in dieser Studie verwendeten kleinen Tischventilatoren vorzuziehen. In zukünftigen Diskussionen zur energieeffizienten Gebäudekühlung sollte der Kühleffekt von Ventilatoren mitberücksichtigt werden. In weiterführenden Studien empfehlen wir die komplette Energiebilanz eines Raumes/Gebäudes inklusive interner Lasten miteinzubeziehen, sowie die Datenmenge zu erhöhen um statistisch signifikante Aussagen treffen zu können. Zudem sollte die unterschiedliche Akzeptanz von fremdbestimmter Raumlüftung und individuell einstellbarer Luftbewegung berücksichtigt werden.

LoRa@IGE

Reto Marek

Die rasante Entwicklung des Internet of Things und die Entwicklung neuer Geräte bietet in der Gebäudetechnik viele Chancen. Im globalen Umfeld streben mehrere Funktechnologien die Marktführerschaft an, unter anderem LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) welches einerseits im Gebäude sowie Arealübergreifend eingesetzt werden kann.  Damit das IGE in Forschungsprojekten neue Technologien einsetzten kann, müssen die Eigenschaften, Vor- und Nachteile sowie technischen Grenzen der einzelnen Systeme bekannt sein. Aus diesem Grund wurde das Innovationsprojekt LoRa@IGE unterstützt, um Wissen und Erfahrung mit dieser Funktechnologie auf zu bauen. Neben der Integration von Geräten in das öffentliche The Things Network (TTN) wurde auch die Einbindung eigener TTN-Gateways betrachtet, ein LoRa-Sensor auf Arduino-Basis programmiert sowie ein privates LoRa-Netzwerk implementiert. Messwerte von LoRa-Geräten werden in allen betrachteten Varianten Real-Time in unserer eigenen Monitoring-Datenbank abgespeichert und erlauben den Forschern des IGEs zeitnahe Datenanalysen. Die gewonnenen Erkenntnisse helfen uns, den Einsatz von LoRa in internen Projekten besser beurteilen und Kunden professioneller beraten zu können.

Lernen und Experimentieren mit Simulationen

Christoph Stettler, Thomas Sergi, Stefan Ineichen

Ziel ist es, den nicht Simulationsfachkräften den Zugang zu Simulationsmodellen zu ermöglichen. Damit nicht alle die Simulationstools installieren und erlernen müssen arbeiten wir an der folgenden Projektidee: Mit der Modellierungssprache Modelica kann das Verhalten dynamischer Systeme einfach modelliert werden. Um das Modelica-Modell einem User (z.B. Student) zugänglich zu machen, kann dieses mit einer graphischen Benutzeroberfläche (GUI – Graphical user interface) zusammen zu einer ausführbaren Applikation (App) verpackt werden. Durch den Einsatz einer Python-Bibliothek kann man ein GUI basierend auf Webtechnologien ziemlich einfach und mit wenig Code an ein Modelica-Modell knüpfen. Weiter können freie Frontend-Frameworks eingesetzt und dadurch mit geringem Aufwand optisch ansprechende GUIs realisiert werden. Das Modelica-Modell in Form einer FMU kann mit samt dem GUI und dem Python-Backend in eine ausführbare Datei (Executable) verpackt werden und so sehr komfortabel und einfach den Usern zur Verfügung gestellt werden. Eine weitere Möglichkeit das FMU zusammen mit einem GUI (App) den Usern bereit zu stellen, besteht darin diese auf eine Cloud-Plattform (Platform-as-a-service, PaaS) hochzuladen und somit die Anwendung online zur Verfügung zu stellen.

IGE in the sky

Gianni Settembrini

Flüge sind in der Schweiz für 18% der CO2-Emissionen und somit direkt für den Klimawandel verantwortlich. Aus der aktuellen Entwicklung lässt sich schliessen, dass die Zahl der Flugreisen weiterhin zunehmen wird. Die Reduzierung der Anzahl geschäftlicher Flugreisen ist ein entscheidender Schritt zu umweltfreundlicheren akademischen Einrichtungen. In einem neu entwickelten Flyer wurde die Problematik des Mobilitätsaufwands von Geschäftsreisen erörtert, die Situation am IGE thematisiert und diesbezügliche Lösungsansätze präsentiert. Der Flyer wurde an alle Mitarbeitenden des Instituts verteilt und kann als Grundlage verwendet werden für weitere Tätigkeiten im Bereich der Nachhaltigkeit der Hochschule Luzern. Zudem wird, infolge des Innovationsprojekts, neu das Mobilitätsverhalten aller Mitarbeitenden des IGE detailliert erfasst und ausgewertet.

Wohlbefinden im Alter

Silvia Domingo

Die Alterung der Gesellschaft führt zu einem erhöhten Bedarf an altersgerechten Wohnungen. Derzeit liegen die Schwerpunkte auf Themen der Sicherheit und eingeschränkter Mobilität. Andere Aspekte des Komforts (Luftqualität, Beleuchtung u.a.) werden bisher wenig berücksichtigt. In einer Literaturrecherche wurden die physio- und psychologischen Veränderungen im Alter untersucht, eine Gruppierung nach für das IGE relevanten Themen vorgenommen und ein Grundlagendokument erstellt. Damit soll das IGE zu diesem relevanten Thema strategisch positioniert werden.

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Die Forschungsgruppe widmet sich dem Einsatz von Licht, Automation und elektrischen Systemen zugunsten der Energieeffizienz und des Komforts im Gebäude. Im Vordergrund stehen dabei die individuellen Bedürfnisse des Nutzers und die sinnvolle Verbindung smarter Technologien mit der bestehenden Gebäudetechnik.

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