Projekt 00899/02

Entwicklung eines kabellosen Einzelraumtemperatursteuersystems mit besonderer Eignung für die Nachrüstung an bestehenden Bauwerken

Projektträger

Innotech Microelectronic GmbH
Jöbkesweg 3
48599 Gronau
Telefon: 02562/709400

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die Einzelraumtemperatursteuerung entsprechend dem Benutzungsprofil von Räumen ermöglicht insbeson-dere für öffentliche Gebäude und Verwaltungen (Schulen etc.) erhebliche Einsparpotentiale, die erfahrungsgemäß zwischen 10 und 30% liegen. Bisheriges Hemmnis war eine aufwendige Verkabelung, insbesondere in bestehenden Gebäuden. Ziel dieses Vorhabens war es, die drahtlose Datenübertragung zu verschiedenen Heizungssteuerungselementen weiterzuentwickeln und für den praktischen Einsatz zu testen. Ein Schwerpunkt lag insbesondere darin, die dezentral angebrachten Steuerungselemente mit Energie autark zu versorgen, d.h. daß durch den Einsatz einer Solarzelle ein Batteriewechsel über einen längeren Zeitraum nicht notwendig ist.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenBasierend auf einen bereits entwickelten Prototyp und seinen Einsatz in Heizungssteuerungen wurde in der ersten Phase systematisch der Status des technischen Standes und den daraus resultierenden Entwicklungszielen in einer Pflichtenheftphase durchgeführt. Hierbei wurden die Erkenntnisse aus der Vorphase mit einbezogen und die Schwer- und Eckpunkte der nachfolgenden Entwicklung und Prototypanlage definiert. Zum Einsatz sollten neueste Hard- und Softwaretechnologien kommen, die auch eine spätere Einbindung des Systems in vorhandene Gebäudeleittechniksysteme möglich machen sollte. Anschließend wurde in der Entwicklungsphase, die sich in Hard- und Softwareaufgaben unterteilte, die Entwicklung durchgeführt. Schwerpunkt der Entwicklung in der Hardware war die Überarbeitung und Neuentwicklung verschiedener schaltungstechnischer Komponenten mit dem Ziel eines möglichst geringen Stromverbrauchs und einer Miniaturisierung der Schaltung. Hier erfolgte eine Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut für Mikroelektronik in Duisburg, die bei der Miniaturisierung und dem Layout des Konzepts Hilfestellung leisteten. In dieser Entwicklung wurde auch spezielle Software für den Singlechipcontroler des neuen Thermostatventils entwickelt, die gegenüber der früheren Prototypentwicklung wesentlich mehr Flexibilität ermöglichte und auch eine autarke Funktion des Thermostatventils möglich machte, wenn eine Datenverbindung nicht besteht. Ein wesentlicher Teil der Softwareentwicklung umfaßte die Erstellung von Visualisierungs- und Bedienungssoftware, mit der es den späteren Anwendern einfach möglich sein sollte, das System zu bedienen.


Ergebnisse und Diskussion

Das Ziel der Entwicklung eines Systems zur Einzelraumtemperatursteuerung mit kabelloser Ansteuerung per Ultraschall wurde erreicht. Die komplette Hardwareüberarbeitung des Thermostatventils incl. Ultraschallsensor, hat gezeigt, daß durch spezielle Hardwarekomponenten und eine intelligente Software auf dem Singlechipcontroller gegenüber dem ursprünglichen Prototyp erhebliche Stromspareffekte aufgetreten sind, so daß es nun möglich ist, das autarke Thermostatventil mit einem Akku und einer zusätzlichen Solarzelle dauerhaft zu betreiben. Mittel- und langfristige Erfahrungen werden nach Abschluß des Projektes in den nächsten Jahren voraussichtlich bestätigen, daß eine autarke Versorgung unter bestimmten Randbedingungen möglich ist. Um entwicklungsmäßig zu diesem Punkt zu kommen, waren die Aufwendungen im Bereich der Hardwareentwicklung und der Softwareentwicklung wesentlich aufwendiger als ursprünglich angedacht. Insbesondere gab es Anfangsschwierigkeiten bei der Verfügbarkeit der entsprechend miniaturisierten Komponenten im Bereich der Ultraschalldatenübertragung, so daß mehrfach wesentliche Layoutänderungen notwendig waren.

Wesentliche, für jeden Betrachter sichtbare Fortschritte wurden insbesondere im Bereich der grafischen Bedienoberflächen geschaffen. Hier gelang es, standardisierte Software zu entwickeln, die im Bereich des Gebäudemanagements und der Gebäudeleittechnik eingesetzt werden kann. Einer der Hauptpunkte war dabei die Basierung auf standardisierten Betriebssystemen wie Windows 95 und Windows NT und die Integration eines speziellen Softwaretreibers zu den unterlagerten Einzelraumtemperatursteuerungssystem. Bei der Entwicklung wurde auch darauf geachtet, daß die Entwicklungsergebnisse universell für den Bereich der Gebäudeleittechnik und des Gebäudemanagements einsetzbar sind, so daß auch andere Treiber die Ankopplung an andere über- oder nebengelagerten Prozeßleitsysteme möglich ist. Ein weiterer Schwerpunkt war die Integration von Fernsteuersoftware, so daß jetzt z.B. bei einer Stadtverwaltung zentral verschiedene Schulen und öffentliche Gebäude angesteuert, überwacht und parametriert werden können, über Standardtechnologien wie Internet und Intranet. Zusätzlich wurden Funktionen entwickelt, die einem Bereitschaftsdienst Störungen im System einfach und komfortabel weiterleitet. Der Softwarebereich auf PC-Ebene wurde gegenüber dem ursprünglichen Umgang ausgeweitet, da diese Bedienoberflächen für die spätere Akzeptanz wesentlich sein werden. Es mußte dem allgemeinen Wunsch der Anwender nach einer universellen Einbindung in Kommunikationstechniken, wie Internet und Intranet, nachgekommen werden, da dieses am Anfang der Definition des Projektes 1993 noch nicht so eine entscheidende Rolle spielte.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Zwischenergebnisse wurden bereits gegenüber der Deutschen Bundesstiftung Umwelt präsentiert. Im Rahmen einer Präsentation wurde das Projekt auf einer öffentlichen Veranstaltung der IHK Münster am 13. Juli 1995 gemeinsam mit Vertretern der Deutschen Bundesstiftung Umwelt beispielhaft präsentiert. Zur Zeit sind Artikel geplant, mit denen die Ergebnisse von Fachartikeln präsentiert werden sollen. Ebenso wird gemeinsam mit der DBU eine Präsentation in einer Broschüre vorbereitet, in der beispielhaft ausgewählte Projekte vorgestellt werden.


Fazit

Die Funktionalität des Systems wurde unter Beweis gestellt. Wurde auch der komplette Umfang, wie ursprünglich geplant, nicht erfüllt, so wird doch deutlich, daß die praktische Umsetzung und der Betrieb einen weiteren Entwicklungs- und Bearbeitungsaufwand notwendig machten. Insbesondere bezieht sich das auf die mechanische Gestaltung des Thermostatventils (Gehäuse). Gelang die wirtschaftliche Verwertung für den Bereich der Software, so steht noch der wirtschaftliche Erfolg des Thermostatventils noch aus. Hierfür wird ein entsprechender Partner gesucht, der dieses Produkt in den Markt einführt.