KI sorgt für Behaglichkeit in Büroräumen - Know Center

Im Projekt COMFORT – Comfort Orientated and Management Focused Operation of Room condiTions, hat ein Team von Forschungs- und Praxispartnern unter Leitung des Know-Centers einen virtuellen Sensor entwickelt, um Behaglichkeit mithilfe von Datengetriebenen KI-Modellen und Simulationsmodellen zu berechnen.

Zu warm, zu kalt, zu zugig. Das Raumklima hat einen großen Einfluss darauf, wie wohl sich Menschen in Räumen fühlen und wie produktiv sie arbeiten. Trotz fortschreitender Digitalisierung in der Gebäudetechnik, wird die Behaglichkeit in Büroräumen bislang nur unzureichend berücksichtigt. Einerseits stehen im Gebäudemanagement vor allem die Energieeffizienz und die damit verbundenen Kosteneinsparungen im Vordergrund. Andererseits erfasst die Gebäudeleittechnik nicht alle benötigen Messgrößen, um Behaglichkeit zu ermitteln, da die Anzahl der verwendeten Sensoren und dadurch messbaren physikalischen Größen begrenzt sind. Direkte Befragungen der NutzerInnen sind wiederum zeitaufwändig und scheitern oft am geringen Feedback.

Projekt-Infobox

Laufzeit: 10/2028 – 09/2021
Lead: Know-Center
Förderung: FFG
Website: http://comfort.know-center.tugraz.at/

Virtueller Sensor misst, was nicht direkt messbar ist

Da Behaglichkeit kann nicht direkt gemessen werden kann, griffen die ExpertInnen auf eine geschickte Kombination aus Hard- und Software zurück: Einflussgrößen, wie Temperatur oder Massenströme, werden aus der bestehenden Gebäudeleittechnik bezogen und gezielt mit zusätzlichen Messwerten, wie Fensteröffnung oder Luftströmung, eines neu entwickelten, drahtlosen Sensornetzwerkes kombiniert. Dieses besteht aus rund 40 Knoten mit jeweils mehreren Sensoren und misst ähnliche Größen wie die Gebäudeleittechnik, aber statt einem Messpunkt pro Raum gibt es nunmehr zehn oder noch mehr. Zusätzlich werden noch Wetterdaten in die Datenbasis aufgenommen.

Bei den Simulationen wird der gesamte Energieverbrauch eines Gebäudes, der durch Heizung, bzw. Kühlung entsteht, nachgebildet. Ebenso werden die Temperatur und die Luftströmung an jedem beliebigen Punkt im Gebäude simuliert. Im Projekt wurden beispielsweise KI-Modelle genutzt, um die Sonneneinstrahlung in Simulationen genauer bestimmen zu können. Die Ergebnisse der Simulationen wurden wiederum dazu verwendet, die Eignung von KI-Modellen zur Vorhersage von Luftströmungen zu bestimmen.

All diese Daten zusammen bilden die Grundlage für die neuartige Kombination aus KI und Simulationsmodellen, deren Ergebnisse den virtuellen Sensor speisen. Dieser misst, was eigentlich nicht direkt messbar ist: den Behaglichkeitswert. Bei der Vereinigung der vielen unterschiedlichen Datenquellen zu einer homogenen Datenbasis kommt das Big Data Prinzip zur Anwendung.

Mehr Raumkomfort und bessere Energieeffizienz

Der virtuelle Sensor wurde in Test-Boxen der Technischen Universität Graz und im Bürocampus der Firma LogicData in Deutschlandsberg auf seine Praxistauglichkeit überprüft. Dabei zeigte sich, dass eine genauere Bestimmung des Behaglichkeitsniveaus auch dabei hilft, Spielräume für energetische Verbesserungen zu identifizieren. Beispielsweise ergab eine Energiefluss-Analyse einen zu hohen Luftwechsel in einem der Testräume. Durch einen geringeren Luftwechsel konnte in diesem Fall der Energieverbrauch der Belüftung reduziert werden, ohne die Behaglichkeit zu vermindern.