Multisensorik vereinfacht Planung und Installation

Die Möglichkeiten zur automatisierten Steuerung der Gebäudetechnik haben sich in den letzten Jahren deutlich weiterentwickelt. Dies gilt insbesondere für digitale Lösungen wie den KNX-Standard. Ein wichtiges Plus solcher Systeme: die präzise und vielseitige Parametrisierung, die sich von der Beleuchtung bis zur Optimierung des Klimas in einem bedarfsgerechten Betrieb niederschlägt. Sorgt darüber hinaus ein multisensorischer Präsenzmelder als zentraler „Taktgeber“ für einen energieeffizienten Betrieb, kann dies Planung und Installation erheblich vereinfachen.

Wer sich in modernen Nichtwohngebäuden durch Flure und Räume bewegt, braucht nur einen kurzen Blick nach oben zu werfen. Neben Leuchten, Rauchwarnmeldern und Lüftungsauslässen befinden sich dort die meist rundlichen Gehäuse, mal etwas größer, mal klein und kaum noch sichtbar. Präsenzmelder gehören für viele Betreiber von Nichtwohngebäuden längst zur Standard-Ausstattung. Sie erhöhen den Komfort, senken jedoch vor allem den Energieverbrauch – ein Erfordernis, das für deutsche Unternehmen auch vor dem Hintergrund der aktuellen normativen Vorgaben zunehmend an Bedeutung gewinnt.

KNX-Standard im Aufwärtstrend
Präsenzmelder gibt es mittlerweile für alle Formen von Installationssystemen. Dabei kommt zunehmend der KNX-Standard zum Einsatz. „Die Installation und die Inbetriebnahme einer KNX-basierten Vernetzung verlangen zwar ein gewisses Maß an Know-how, die Vorteile für den Endkunden jedoch überwiegen. Denn eine digitale Lösung erhöht nicht nur die Anzahl der steuerbaren Parameter. Diese lassen sich auch so präzise einstellen, dass ein bedarfsgerechter und energieeffizienter Betrieb der Endgeräte wirklich gewährleistet ist. Je mehr Gewerke so gesteuert werden, desto spürbarer wird das für den Nutzer“, erklärt Thorsten Pieper, Produkt-Manager des Herstellers Esylux.
Möchte man mit einer KNX-Automation das Klima eines Gebäudes energieeffizient optimieren, bedarf es jedoch mehr als nur eines Präsenzmelders. Hinzu kommen müssen Sensoren, die in der Lage sind, all jene Umgebungsfaktoren wahrzunehmen und in digitalen Telegrammen abzubilden, die das Raumklima direkt beeinflussen und sich nicht zuletzt auf die Lebensqualität im Innenbereich auswirken, wie z. B. Luftfeuchte oder Raumtemperatur. Und solche Sensoren gibt es im KNX-Bereich auch längst in beachtlicher Zahl. Unschöner Begleitumstand für Planung und Installation: Je höher der Optimierungs-Anspruch, des­to mehr Einzelsensoren müssen zum Einsatz kommen.

Zentrale Multisensorik: Vereinfachung von Planung und Installation
Eine Alternative: die Multisensorik, bei der mehrere Sensoren in einem Gehäuse zusammengefasst sind. Doch das Ende der Fahnenstange ist damit auch noch nicht erreicht, wie Pieper erklärt: „Wir sind z. B. mit der Multisensorik unseres Präsenzmelders ,PD-ATMO 360i/8 O KNX’ noch einen Schritt weiter gegangen.“ Bei diesem Gerät handelt es sich zwar um einen Präsenzmelder, allerdings greift dieser Begriff um einiges zu kurz, wie der Produkt-Manager meint und erläutert: „Die Infrarotsensorik zur Präsenzerfassung bildet lediglich die funktionale Grundlage. Denn die Multisensorik des Geräts beginnt hier erst. Neben der Lichtmessung zur Konstantlichtregelung der Beleuchtung und einem integrierten Akustik-Sensor zur Unterstützung der Präsenzerfassung in verwinkelten Bereichen widmet sich der Melder vor allem einer umfassenden Optimierung des Raumklimas.“
In der Lösung hat der Hersteller hierfür mehrere Einzelsensoren integriert, mit deren Hilfe sich Temperatur-, Luftfeuchte- und Luftgüte erfassen lassen. „Ein zentraler Vorteil des Melders liegt darin, dass er eine derart umfangreiche Anzahl an Sensoren innerhalb nur eines Gehäuses vereint“, so Pieper. Auf diese Weise mache er den Einsatz mehrerer Einzelgeräte überflüssig und erleichtere sowohl Planung als auch Installation in erheblichem Maße.

Erfassung von VOCs als Spezial-Sensorik
Eine weitere Besonderheit des Melders ist die Art der Luftgüte-Messung. Denn hier hat sich der Hersteller einem Einflussfaktor zugewandt, der manchem weniger vertraut sein dürfte. „Der wichtigste Grund, Räume, in denen viele Menschen verkehren, regelmäßig zu lüften, ist keineswegs der CO2-Gehalt der Luft“, erklärt Pieper, „es ist der VOC-Anteil.“ VOC, das steht für Volatile Organic Compounds und wird gemeinhin übersetzt als „flüchtige organische Verbindungen“. Dies wiederum sind anthropogene Ausdünstungen ,z. B. aus Kunst- und Baustoffen, Möbeln, Teppichen oder Reinigungsmitteln, genauso wie biogene Ausdünstungen durch Menschen oder Lebensmittel. Eine Alltagserscheinung also, insbesondere in geschlossenen Räumen. Das Problem: Treten diese Mischgase in zu hoher Konzentration auf, haben sie meist einen negativen Effekt auf die Gemütslage von Menschen, verursachen Augenreizungen, Kopfschmerzen, Müdigkeit oder sogar Schwindelanfälle und schmälern u. a. die Leistungsfähigkeit arbeitender Personen.
Pieper: „Der ‚PD-ATMO‘ sorgt durch seine VOC-Sensorik zudem für einen klassischen Mitnahmeeffekt. Denn in allen Räumen, in denen sich Menschen befinden, steigt automatisch der Anteil sowohl von VOCs als auch von CO2 – begleitet von einem sehr ähnlichen Verlauf der Messkurven. Wird nun ein bestimmter VOC-Wert überschritten, aktiviert der PD-ATMO die Lüftung, die dann nicht nur die VOCs, sondern auch das CO2 beseitigt.“

Temperatur- und Luftfeuchte-Sensorik zur Klima-Optimierung
„Wie es sich für einen KNX-fähigen Präsenzmelder gehört, steht eine umfangreiche Parametrierungs-Vielfalt zur Auswahl. Allein für die Luftgüte lassen sich zahlreiche Werte genau bestimmen, von einer Steuerung der Lüftungsanlage mithilfe präziser Grenzwerte bis hin zu einer linearen Regelung“, erklärt Pieper die weiteren Funktionen. Zusätzlich ist der Melder z. B. in der Lage, den Luftgüte-Wert eines externen Sensors zu verarbeiten und mit der eigenen Messung zu verrechnen, bevor er einen endgültigen Wert an den verbundenen Aktor weiterleitet. Ähnlich flexibel und umfangreich ist auch die Steuerung der anderen Klimafaktoren Luftfeuchte und Temperatur.
Insgesamt, so Thorsten Pieper, ermögliche die KNX-Funktionalität des „PD-ATMO“ deshalb nicht nur eine sehr individuelle Automation, sie sorge auch dafür, dass das übliche Mehr an Energieeffi-
zienz, das ein Präsenzmelder typischerweise schafft, nochmals erhöht werde. „Normalerweise liegt der grundlegende Vorteil eines Präsenzmelders darin, dass die Endgeräte Ener­gie überhaupt nur dann nutzen, wenn Menschen zugegen sind“, erklärt er. „Durch die präzise Steuerung über KNX in Verbindung mit der passenden Sensorik lässt sich nun auch die Intensität des Energieverbrauchs während menschlicher Präsenz gewerkeübergreifend optimieren.“

Planungsbeispiel
Typisches Einsatzgebiet für einen Präsenzmelder mit einer Sensorik für die Klima-Optimierung sind Konferenzräume. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich um einen Raum mit einer Grundfläche von 4,30 x 5,00 m bei einer Deckenhöhe von 2,75 m. An einer der beiden Längsseiten befindet sich die Fensterfront, auf der gegenüberliegenden Seite die Eingangstür. Letztere liegt einen halben Meter von der unteren Querseite des Raumendes entfernt. In der Mitte des Raums befindet sich ein länglicher Tisch von 2,80 x 1,20 m, um den insgesamt acht Stühle platziert sind. Darüber, an der Decke, sind zwei Leuchtenreihen installiert.

Platzierung des Präsenzmelders
Für den Beispielraum eignet sich ein Decken-Präsenzmelder mit Passiv-Infrarottechnik, einem Erfassungsbereich von 360 Grad und einer Reichweite von 8  m. Sollen die beiden Leuchtenreihen für eine optimale Energieeffizienz in ihrer Helligkeit unabhängig voneinander dem einfallenden Tageslicht angepasst werden, muss der Melder außerdem über zwei Lichtkanäle verfügen.
Die optimale Platzierung läge in diesem Fall genau über der Tischmitte. Entscheidend für die richtige Platzierung von Präsenzmeldern ist weniger die exakte Größe der Räume als vielmehr, wie und wo diese genutzt werden. Am wichtigsten ist der Arbeitsbereich, innerhalb dessen sich die Hauptnutzung des Raumes abspielt und in dem es deshalb nicht nur auf die zuverlässige Detektion der Präsenz ankommt, sondern auch auf eine Lichtmessung, die eine normengerechte Beleuchtung der Sehaufgabe sicherstellt. Der Arbeitsbereich sollte bei einem Präsenzmelder mit den oben beschriebenen Merkmalen innerhalb eines Durchmessers von etwa 4 m liegen. Im Beispielfall ist dies gegeben: Wie auch die Grafik verdeutlicht, wird der Sitzbereich aus Tisch und darum befindlichen Stühlen bei einer Platzierung des Melders auf Höhe der Tischmitte deshalb zuverlässig erfasst.
Allerdings soll ein Präsenzmelder Bewegung auch dann schon wahrnehmen, wenn jemand den Raum betritt, um z. B. das Licht bei Bedarf sofort einschalten zu können. Dabei ist Folgendes zu beachten: Bis zu einer Reichweite von 6 m im Durchmesser ist ein Melder des oben genannten Typs problemlos in der Lage, Bewegungen zu erfassen, die frontal auf ihn zu laufen. Im weiter entfernten Gehbereich aber – zwischen 6 und etwa 8 m im Durchmesser – ist eine zuverlässige Detektion nur dann gewährleistet, wenn die Bewegung tendenziell quer zum Melder verläuft. Dies liegt daran, dass bei der Passiv-Infrarot-Sensorik der ausschlaggebende Abstand zwischen aktiven und passiven Zonen mit zunehmender Entfernung vom Melder immer größer wird.
Im Beispielfall ergibt sich hieraus kein Problem. Dies liegt zum einen an der überschaubaren Größe des Raumes und der daraus resultierenden Entfernung zwischen Melder und Eingangsbereich, zum anderen an der Positionierung der Tür nahe der Raumecke. Denn genau dies führt schon jetzt dazu, dass ein Mensch beim Betreten des Raums die aktiven und passiven Erfassungszonen des Melders tendenziell durchquert. Läge dagegen die Tür auf mittiger Höhe bei gleichzeitig größerer Entfernung zum Melder, könnte es erforderlich sein, den Melder entweder zur Tür hin oder seitlich zu versetzen oder auf einen Melder mit größerem Erfassungsbereich zurückzugreifen.

Bilder, sofern nicht anders angegeben: Esylux Deutschland GmbH

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