Samstag, 21. Mai 2022
Light+Building 2012

Smart Buildings und LEDs als Zugpferde

E-Technik | Karl Pichler | 22.11.2011 | Bilder | |  
Bei dem Smart Home Konzept sind die verschiedenen Gewerke wie Heizung, Beleuchtung, Haushaltgeräte, Computer, Radio, TV etc. miteinander vernetzt. (Quelle - Kellendonk Elektronik GmbH) Bei dem Smart Home Konzept sind die verschiedenen Gewerke wie Heizung, Beleuchtung, Haushaltgeräte, Computer, Radio, TV etc. miteinander vernetzt. (Quelle - Kellendonk Elektronik GmbH)

Rund 2.100 internationale Hersteller präsentieren auf einer Fläche von 240.000 Quadratmetern ihre Weltneuheiten zu Licht, Elektrotechnik, Haus- und Gebäudeautomation sowie Software für das Bauwesen.

Die Energieeffizienz ist die größte Energiereserve. Gerade in Gebäuden, sowohl im gewerblich genutzten und öffentlichen, als auch im privaten Bereich, bestehen große Potenziale für Energieeinsparungen. Gebäude gehören mit einem Anteil von rund 40 Prozent am primären Energieverbrauch zu den größten Energieverbrauchern. Eine Studie von kompetenter Seite hat ergeben, dass durch Gebäudeautomatisierung der Energieverbrauch bis zu 50% reduziert werden kann. Ein weiteres Ergebnis: Hauptsächlich das Nutzerverhalten ist für den Energieverbrauch von hoher Bedeutung. Es ist es deshalb sinnvoll, vernetzte Raum- und Gebäudeautomation einzusetzen – hier spricht man vom Smart Building Konzept.

Den aktuellen Stand der Technik rund um das Smart Building zeigt die Light+Building, Weltleitmesse für Architektur und Technik, vom 15. bis zum 20. April 2012 in Frankfurt am Main. Weltweit führende Anbieter aus allen Bereichen der Haus- und Gebäudeautomation zeigen die aktuellen Möglichkeiten, neue smarte Produkte und Systeme sowie die künftigen Trends und Technologiekonzepte für ein intelligentes Gebäude.

Hohe Einsparpotenziale

Die höchsten Einsparpotenziale bestehen in gewerblich und öffentlich genutzten Räumen wie Büros, Hotelzimmern, Werkstätten, Hallen oder Schulräumen. Einer Erhebung der Deutschen Energie Agentur zufolge kann der Sektor Gewerbe, Handel, Dienstleistungen in Deutschland bis zu 50 Prozent seines Stromverbrauchs einsparen. Hier ist es zum Beispiel wirtschaftlich sinnvoll, eine tageslichtabhängige Beleuchtungsregelung mit Helligkeitssensoren zu realisieren. Moderne Gebäude haben oftmals großflächige Fensterfassaden, die Räume erhalten viel Tageslicht. Das Kunstlicht muss hier nicht immer und vollständig eingeschaltet werden. Eine intelligente Lichtsteuerung kann die Beleuchtung in ungenutzten Räumen abschalten bzw. regulieren. Der Einsatz von Präsenzmeldern erlaubt hier das anwesenheitsabhängige Ein- bzw. Ausschalten des Lichts.

Intelligentes Wohnen heißt Vernetzung

Was verbirgt sich hinter intelligentem Wohnen? Charakteristisch ist das Zusammenspiel der verschiedenen Gewerke wie Heizung, Beleuchtung, Haushaltgeräte, Computer, Radio, TV etc. Die intelligente Vernetzung der Haustechnik mit der Informations- und Kommunikationstechnik bildet die Grundlage für Smart Home. Das Gebäude wird als Gesamtsystem betrachtet. Die unterschiedlichen Technologien helfen dem Bewohner bzw. Nutzer unnötigen Energieverbrauch zu vermeiden.

In Privathaushalten liegt der Anteil am Energieverbrauch für Raumwärme bei über 70%, für Elektrogeräte und Beleuchtung beziffert er sich auf etwa 20%. Der restliche Anteil wird benötigt um Wasser zu erwärmen. Durch die Vernetzung von Gebäudefunktionen wie Licht, Jalousien, Heizung/Klima/Lüftung kann der Energieverbrauch optimiert werden. Ein Beispiel ist das Zusammenspiel von Temperatursensoren mit der Heizungs-, Lüftungs- und Beschattungsanlage: Eine Wetterstation meldet die aktuellen Daten an die zentrale Steuerung, von der aus die entsprechende Weiterverarbeitung, je nach individuellen Nutzerwünschen, erfolgt. Möglich ist beispielsweise eine Raumtemperaturregelung in Abhängigkeit von der Außentemperatur. Oder eine Herabsetzung der erforderlichen Kühlleistung, indem bei starkem Sonnenschein die Jalousien automatisch herunterfahren. Auch eine automatische Absenkung der Raumtemperatur bei Abwesenheit oder bei geöffneten Fenstern ist durch die Vernetzung möglich.

Die vielen Funktionen eines vernetzten Gebäudes lassen sich einfach und übersichtlich über einen zentralen Bildschirm steuern und kontrollieren. In Wohngebäuden gibt es oftmals eine Bedieneinheit im Eingangsbereich. Für die Kontrolle von unterwegs, aber auch als gemeinsame Fernbedienung für mehrere Geräte und Funktionen im Gebäude, erfreuen sich heutzutage Smartphones oder Tablet-PCs großer Beliebtheit.

Die Digitalisierung der Beleuchtung schreitet voran

Weltweit befindet sich der Lichtmarkt in einem fundamentalen Wandel. Maßgeblich dafür sind unter anderem die Anforderungen der Ökodesign-Rahmenrichtlinie, d.h. der EU-Richtlinie 2009/125/EG „Eco-Design Requirements for Energy-related Products“ (ErP). Diese hat mit dem stufenweisen Verbot ineffizienter Leuchtmittel, wie der beliebten 60-W-Glühlampe zum 1. September 2011, die Entwicklung von Substituten gefördert. Vor allem LEDs (light emitting diodes) treiben den technologischen Umbruch voran, wie der Erfolg von LED-Retrofitlampen zeigt. Diese decken bereits die gesamte Bandbreite bis zu 75 W Leistung ab. Dazu tragen die nach wie vor großen Entwicklungsschritte bei Lichtqualität und Lichtausbeute aber ebenso die Preisdegradation bei – in den letzten drei Jahren nahezu eine Halbierung. Denn als Halbleiterbauelement folgen die LEDs den Gesetzmäßigkeiten in diesem Markt. In der Folge verkürzen sich Innovations- und Entwicklungszyklen sowie Produktionsphasen erheblich.

LEDs beweisen nicht nur als LED-Retrofitlampen ihr Potenzial, sondern ebenfalls als energieeffiziente Leuchten. Mit abgestimmtem optischem System und Betriebsgerät kombiniert, lassen sich die guten Eigenschaften der LEDs voll ausschöpfen.  In ihrer Form folgen die Leuchten traditionellen Vorbildern oder bestechen durch erfrischend neues Design.

Als ideale, zukunftsweisende Ergänzung zu den punktförmigen LEDs gelten Organische Leuchtdioden (organic light emitting diodes), die weiches diffuses Licht abstrahlen. Noch eher am Anfang ihrer Entwicklung, lässt der im Juni 2011 im Labor erreichte Effizienz-Rekord der Flächenlichtquelle OLED von 87 lm/W aufhorchen. Dieser liegt 40 Prozent über bisher gemessenen Spitzenwerten – entspricht allerdings nur etwa 50 Prozent der Lichtausbeute bei den etablierten LEDs.

Wie LEDs basieren auch OLEDs auf der Halbleitertechnologie. Dabei fließt der Strom durch eine oder mehrere extrem dünne Halbleiterschichten, die zwischen zwei Elektroden angeordnet sind. Durch unterschiedliche Materialien der organischen Chemie in den Schichten lässt sich die Lichtfarbe beeinflussen und damit bei einer bestimmten Materialkombination auch angenehm weißes Licht erzeugen. Da es sich hierbei um effiziente Flächenlichtquellen handelt, werden auch zusätzliche Kühlkörper unnötig. Ebenso entfallen können Linsensysteme, die bei der Punktlichtquelle LED für eine flächige Lichtverteilung unabdingbar sind.

OLEDs haben Potenzial in einer Vielzahl von Anwendungsbereichen. Sie sind extrem dünn und können aus Substraten praktisch jeder Form hergestellt werden. Diese hohe Flexibilität hinsichtlich Design und Anwendung macht ihre große Anziehungskraft auf Designer, Leuchtenhersteller und letztlich auch Endanwender aus. Denn die Flächenlichtquelle eignet sich sowohl für den Einbau in Leuchten und Möbeln als auch zur Architekturinszenierung als transparente Beschichtung von Fenstern und Wänden, die bei Bedarf leuchtet.
Vielfalt ist angesagt bei den differenzierten Anwendungen als Modul, Lampe oder Leuchte: Die Ära der digitalisierten Beleuchtung hat bereits begonnen.

Bilder
Die innovativen Lichtquellen, die sich sowohl für designorientierte als auch energieeffiziente Lösungen anbieten, werden auf der Light+Building 2012 vom 15. bis 20. April für Furore sorgen (Foto: Messe Frankfurt Exhibition GmbH/Jochen Günther)
Die innovativen Lichtquellen, die sich sowohl für designorientierte als auch energieeffiziente Lösungen anbieten, werden auf der Light+Building 2012 vom 15. bis 20. April für Furore sorgen (Foto: Messe Frankfurt Exhibition GmbH/Jochen Günther)
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