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Gebäudeautomation und Energiemanagement – Beschattung und Kühlung gemeinsam betrachten

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Einleitung

Gebäudeautomation und Energiemanagement – Beschattung und Kühlung gemeinsam betrachten

Kurzbeschreibung: Solare Lasten und Nutzerwünsche.

Zielgruppe: Ausbildung in Elektrotechnik, Gebäudeautomation, Mechatronik, SHK und technischer Gebäudeausrüstung.

Lernzeit: ca. 90–120 Minuten mit sieben kurzen Lerneinheiten und einem durchgehenden Ausbildungsfall.

Dein Auftrag: Du entwickelst eine Regelstrategie, die Sonnenwärme begrenzt, Kühlenergie einspart und gleichzeitig Tageslicht, Luftqualität und Nutzerwünsche berücksichtigt.

Merksatz: Erst Wärmeeintrag vermeiden, dann bedarfsgerecht kühlen – und dabei Komfort, Hygiene und Sicherheit gewährleisten.

Bildauftrag: Beobachte den Sonnenstand und überlege, welche Fenster zu welchen Tageszeiten besonders belastet sind.

Lernphase	Kompetenz	Ergebnis
Basis	Solare Lasten und Komponenten erkennen	Beschriftetes Anlagenschema
Anwendung	Beschattung und Kühlung abstimmen	Berechnung und Regelentscheidung
Transfer	Nutzerkonflikte und Störungen lösen	Optimierte Funktionsbeschreibung

Arbeitsumgebung: Alle folgenden Messwerte, Räume, Gebäude und Betriebsprotokolle sind fiktiv. Arbeite ausschließlich mit Papiermodellen, lokalen Simulationen oder ausdrücklich freigegebenen Ausbildungsanlagen. Keine fremden Netzwerke, Produktivanlagen, Kundendaten oder Zugangsdaten verwenden, abrufen oder übertragen.

Lerneinheit 1: Sonnenenergie verstehen

Dauer: 8 Minuten

Sonnenstrahlung gelangt durch Fenster in den Raum. Dabei entstehen solare Wärmegewinne. Sie können im Winter nützlich sein, im Sommer aber zu Überhitzung führen.

Die drei wichtigsten Einflussgrößen:

Größe	Bedeutung	Einheit
A	Bestrahlte Fensterfläche	m²
G	Einstrahlung auf die Fensterfläche	W/m²
g	Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung	ohne Einheit

Für eine vereinfachte Abschätzung gilt:

Solarer Wärmeeintrag = A × G × g

Mit Sonnenschutz verwendest Du den Gesamtenergiedurchlassgrad der Kombination aus Verglasung und Sonnenschutz, g_tot.

g_tot = g × F_C

F_C ist der Abminderungsfaktor des Sonnenschutzes.

Wichtig: Der tatsächliche Wärmeeintrag hängt auch von Sonnenstand, Verschattung, Einfallswinkel und Bauteileigenschaften ab. Die Formel dient hier als vereinfachtes Ausbildungsmodell und ersetzt keine normgerechte Kühllastberechnung.

Mini-Auftrag

Prüfe am Bild, warum ein Westfenster am späten Nachmittag kritisch sein kann.

Feedback: Die tief stehende Nachmittagssonne kann direkt einstrahlen und gleichzeitig auf bereits erwärmte Räume treffen. Die Fassadenausrichtung ist deshalb wichtig.

Lerneinheit 2: Beschattung als erste Kühlmaßnahme

Dauer: 8 Minuten

Beschattung	Wirkung	Grenze
Außenraffstore	Verringert solare Wärmeeinträge und lenkt Tageslicht	Windgrenzen und Lamellenstellung beachten
Außenliegender Screen	Verringert Einstrahlung bei möglichem Durchblick	Sicht und Licht hängen vom Gewebe ab
Innenrollo	Reduziert Blendung	Meist geringerer sommerlicher Wärmeschutz
Feststehende Lamellen	Verschattung ohne Stellmotor	Nicht flexibel an wechselnde Bedingungen anpassbar

Bildvergleich: Welche Anlage lässt sich automatisch an Sonnenstand und Nutzerwünsche anpassen?

Ergebnis: Ein motorisierter Raffstore kann Behanghöhe und Lamellenstellung verändern. Feststehende Lamellen können Sonnenstrahlung abhalten, lassen sich aber nicht bedarfsgerecht nachführen.

Video: Vergleich verschiedener Beschattungsstrategien

Beobachtungsauftrag: Unterscheide Sonnenschutzglas, außenliegende Verschattung und ihre jeweiligen Vor- und Nachteile.

Lerneinheit 3: Gebäudeautomation verknüpft die Systeme

Dauer: 10 Minuten

Gebäudeautomation verbindet Sensoren, Aktoren, Raumregler und Energiemanagement.

Vereinfachtes Anlagenschema

Ebene	Komponenten	Aufgabe
Sensorik	Sonnen-, Temperatur-, Wind- und CO₂-Sensor	Zustände erfassen
Raumautomation	Raumcontroller und Regelalgorithmen	Signale bewerten
Aktorik	Raffstore-Antrieb und Kühlventil	Stellbefehle ausführen
Anlagentechnik	Kälteerzeugung und Lüftungsanlage	Kühlung und Außenluft bereitstellen
Management	Energiemonitoring und Diagnose	Betriebszustände auswerten

Signalweg im Ausbildungsmodell:

Sonnensensor	→	Raumcontroller	→	Raffstore
Temperatursensor	→	Raumcontroller	→	Kühlregelung
CO₂-Sensor	→	Lüftungsregelung	→	Außenluftzufuhr
Windalarm	→	Sicherheitslogik	→	Schutzposition des Raffstores

Die Sensoren liefern Messwerte. Die Regelung verarbeitet diese Informationen und steuert die Aktoren.

Eine Rückmeldung über tatsächliche Stellungen und Anlagenzustände erleichtert die Fehlerdiagnose.

Schemaauftrag: Verfolge, wie Gebäudeautomation mehrere Geräte und Räume miteinander verbinden kann.

Wichtig: Die Sicherheitsposition der Beschattung richtet sich nach dem konkreten Produkt und seiner freigegebenen Planung. Sicherheitsfunktionen dürfen nicht durch Komfortbefehle übersteuert werden.

Lerneinheit 4: Kühlung, Tageslicht und Raumluft

Dauer: 10 Minuten

Eine Klimaanlage kann Wärme aus einem Raum abführen. Beschattung vermindert dagegen schon den Wärmeeintrag.

Video: Einfluss der Verschattung auf den Energiebedarf eines Gebäudemodells

Beobachtungsauftrag: Vergleiche das Modell mit und ohne wirksame Verschattung.

Drei getrennte Anforderungen

Ziel	Maßnahme	Kontrollgröße
Hitzeschutz	Außenbeschattung	Sonnenstrahlung
Temperaturkomfort	Bedarfsgerechte Kühlung	Raumtemperatur
Luftqualität	Ausreichende Außenluftzufuhr	CO₂ und weitere Luftqualitätsgrößen

Merke: Ein reines Umluft-Kühlgerät ersetzt keine ausreichende Frischluftzufuhr.

Ein CO₂-Sensor kann bei durch Personen verursachten Luftbelastungen als Indikator für die Lüftungsqualität dienen. Er misst aber nicht alle Schadstoffe.

Auch die Luftfeuchtigkeit ist wichtig. Unterschreiten kalte Oberflächen den Taupunkt, kann Kondenswasser entstehen.

Vertiefung: Im Feuchtluftdiagramm hängen Temperatur, Feuchtigkeit und Kondensationsrisiko zusammen.

Praxisregel: Nachtlüftung nur nutzen, wenn Außenluftbedingungen, Feuchtigkeit, Sicherheit und betriebliche Freigaben es erlauben.

Lerneinheit 5: Dein Ausbildungsgebäude

Dauer: 10 Minuten

Du arbeitest im fiktiven BTZ Lernhaus. Im Büroraum WEST-204 steigen am Nachmittag die Temperaturen.

Eine Mitarbeiterin meldet:

„Es ist zu warm. Wenn die Jalousien ganz geschlossen sind, fehlt mir aber Tageslicht und ich möchte weiterhin nach draußen sehen.“

Gebäudemodell

Zone	Fenster	Besonderheit
WEST-204	10 m² Westverglasung	Hohe Nachmittagseinstrahlung
SÜD-101	6 m² Südverglasung	Unterschiedliche Sonnenstände
FLUR-01	Keine direkte Fassadenverglasung	Geringe direkte solare Last

Alle folgenden Werte sind erfundene Übungsdaten und keine allgemein gültigen Betriebsgrenzen.

Mess- oder Vorgabewert	WEST-204
Uhrzeit	15:00 Uhr
Außentemperatur	31 °C
Raumtemperatur	28 °C
Übungs-Kühlsollwert	25 °C
Sonnenstrahlung auf das Fenster	600 W/m²
Verglasungswert g	0,60
Sonnenschutzfaktor F_C	0,25
CO₂-Konzentration	900 ppm
Relative Luftfeuchtigkeit	52 %
Windalarm	Inaktiv
Nutzerwunsch	Tageslicht und möglichst freie Sicht

Dein Regelungsauftrag

Entwirf eine Strategie, die den solaren Wärmeeintrag verringert, den Kühlbedarf begrenzt und Blendung möglichst vermeidet.

Bevor Du entscheidest, prüfe die Prioritäten.

Priorität	Anforderung
Sicherheitsfunktionen	Wind-, Wetter- und weitere freigegebene Schutzfunktionen einhalten
Gesundheit und Hygiene	Luftqualität und Feuchteschutz gewährleisten
Nutzerkomfort	Temperatur, Blendfreiheit, Tageslicht und Sicht berücksichtigen
Energieeffizienz	Unnötige Kühlung und Beleuchtung vermeiden

Hinweis: Die Reihenfolge ist eine didaktische Entscheidungshilfe. Tatsächliche Sicherheitsverriegelungen, Mindestanforderungen und Anlagenfunktionen sind verbindlich einzuhalten.

Lerneinheit 6: Interaktiver Energiefall

Dauer: 12 Minuten

Fall A: Wie viel Wärme hält die Beschattung zurück?

Berechne die solare Leistung für WEST-204.

Größe	Ohne Beschattung	Mit Beschattung
Fläche	10 m²	10 m²
Einstrahlung	600 W/m²	600 W/m²
Energiedurchlassgrad	0,60	0,60 × 0,25
Leistung	?	?

Entscheide:

A – Raffstore so einstellen, dass der solare Wärmeeintrag reduziert und nutzbares Tageslicht möglichst erhalten wird.

B – Raffstore vollständig öffnen und den Kühlsollwert stark absenken.

C – Lüftung abschalten, damit weniger Energie benötigt wird.

Gestufte Hilfen – zum Öffnen anklicken

Hilfe 1: Vergleiche die solare Leistung mit und ohne Sonnenschutz.
Hilfe 2: Berechne zuerst g_tot = 0,60 × 0,25.
Hilfe 3: Nutze die Formel P = A × G × g_tot.

Lösung und begründetes Feedback – aufklappen

Ohne Beschattung: 10 × 600 × 0,60 = 3.600 W.

Mit Beschattung: g_tot = 0,15.

10 × 600 × 0,15 = 900 W.

Vermiedener solarer Wärmeeintrag: 2.700 W.

Bei zwei Stunden konstanten Modellbedingungen entspricht das 5,4 kWh vermiedenem Wärmeeintrag.

Antwort A ist richtig, weil sie die Wärmelast vor der aktiven Kühlung reduziert und zugleich Nutzerwünsche berücksichtigt.

Antwort B ist ungünstig, weil zusätzliche solare Wärmelasten durch verstärkte Kühlung kompensiert werden müssten.

Antwort C ist falsch, weil die erforderliche Außenluftzufuhr nicht einfach zur Energieeinsparung abgeschaltet werden darf.

Wichtig: 5,4 kWh vermiedener Wärmeeintrag sind nicht automatisch 5,4 kWh eingesparter Strom. Dafür wären weitere Angaben zu Kühlsystem, Betriebsbedingungen und Wirkungsgrad nötig.

Fall B: Hygiene trotz Sommerhitze

Neue fiktive Messwerte:

Messgröße	Wert
Raumtemperatur	28 °C
Außentemperatur	31 °C
CO₂-Konzentration	1.650 ppm
Kühlgerät	In Betrieb, reine Umluft
Außenluftversorgung	Zu prüfen

Was tust Du?

A – Nur die Kühlleistung erhöhen.

B – Außenluftversorgung und Lüftungsbedarf prüfen sowie Beschattung und Kühlung getrennt optimieren.

C – Außenluftzufuhr unterbrechen, damit keine warme Luft eindringt.

Gestufte Hilfen

Hilfe 1: Was sagt der CO₂-Wert über einen belegten Raum aus?
Hilfe 2: Unterscheide Kühlen und Lüften.
Hilfe 3: Überlege, welche Funktion für Frischluft zuständig ist.

Lösung und Feedback

Antwort B ist richtig. Die erhöhte CO₂-Konzentration deutet auf Handlungsbedarf bei der Lüftung hin. Die Ursache und erforderliche Außenluftzufuhr müssen geprüft werden.

A löst das Luftqualitätsproblem nicht, weil Umluftkühlung allein keine ausreichende Außenluftversorgung schafft.

C ist falsch, weil Energiesparen die notwendigen Hygieneanforderungen nicht außer Kraft setzt.

Eine bedarfsgerechte Lüftung und eine energieeffiziente Kühlung müssen zusammen geplant werden.

Fall C: Diagnose bei überhitztem Raum

Fiktives Diagnoseprotokoll:

Zeitpunkt	Signal	Zustand
14:00	Sonnenstrahlung	610 W/m²
14:00	Windalarm	Inaktiv
14:00	Raffstore	Geöffnet
14:00	Handbetrieb	Aktiv
15:00	Raumtemperatur	28 °C
15:00	Kühlanforderung	Hoch

Welche Diagnose prüfst Du zuerst?

A – Handbetrieb und Freigabelogik prüfen.

B – Sofort einen defekten Sonnensensor annehmen.

C – Den Kühlsollwert ohne Ursachenprüfung stark absenken.

Gestufte Hilfen

Hilfe 1: Vergleiche Sonnenstrahlung und Raffstorestellung.
Hilfe 2: Suche nach einem Signal, das eine automatische Beschattung verhindern könnte.
Hilfe 3: Beachte besonders die Meldung Handbetrieb aktiv.

Lösung und Feedback

Antwort A ist richtig. Der aktive Handbetrieb ist eine plausible Erklärung dafür, warum der Raffstore trotz starker Einstrahlung geöffnet bleibt. Prüfe die vorgesehene Dauer und Rückkehr zur Automatik.

B ist nicht belegt, weil der Sonnensensor einen plausiblen hohen Einstrahlungswert liefert.

C behandelt nur eine mögliche Folge, ohne die Ursache zu klären.

Die Diagnose erfolgt ausschließlich an fiktiven Daten oder ausdrücklich freigegebenen Testsystemen.

Lerneinheit 7: Regelstrategie optimieren

Dauer: 10 Minuten

Eine gute Regelstrategie benötigt mehrere Bedingungen und eindeutige Freigaben.

Entscheidungsmodell

Situation	Beschattung	Kühlung und Lüftung
Starke Sonne, hohe Raumtemperatur	Wirksam verschatten, Tageslicht beachten	Kühlung nach tatsächlichem Bedarf
Starke Sonne, Nutzer meldet Blendung	Lamellenstellung anpassen	Kühlsollwert nicht unnötig verändern
Windalarm	Vorgegebene Sicherheitsstellung	Temperaturbedarf unabhängig prüfen
Außenluft kühler als Raumluft	Abhängig von Sonneneinstrahlung	Freie Kühlung oder Nachtlüftung nur bei geeigneten und freigegebenen Bedingungen prüfen
Hohe CO₂-Konzentration	Sonnenschutz unabhängig optimieren	Außenluftversorgung sicherstellen
Keine Belegung	Energie- und Wetterschutzbetrieb	Komfortbetrieb bedarfsgerecht reduzieren

Regelungsqualität verbessern:

Funktion	Begründung
Hysterese	Verhindert häufiges Hin- und Herschalten nahe einer Schaltschwelle
Mindestlaufzeit	Reduziert unnötige Schaltvorgänge
Zeitlich begrenzter Handbetrieb	Vereint Nutzerwunsch und automatische Rückkehr zum Energiesparbetrieb
Sicherheitsverriegelung	Verhindert unzulässige Stellbefehle
Rückmeldung der Aktorstellung	Ermöglicht Soll-Ist-Vergleiche
Energiemonitoring	Unterstützt den Nachweis tatsächlicher Einsparungen

Vertiefungsvideo: Solar Shading for Thermal Resilience in Buildings

Optionaler Vertiefungsauftrag: Erkläre, wie Verschattung die Überhitzungsgefahr eines Gebäudes verringern kann.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Welche Maßnahme verringert solare Wärmegewinne besonders wirksam, bevor sie den Innenraum erreichen? (Außenliegender Sonnenschutz) (!Innenliegender dunkler Vorhang) (!Erhöhte Kühlleistung) (!Dauerbetrieb der Raumbeleuchtung)

Welche Größe beschreibt die Sonneneinstrahlung auf eine Fläche? (Bestrahlungsstärke) (!CO2 Konzentration) (!Luftwechselrate) (!Ventildurchfluss)

Was beschreibt der g-Wert einer Verglasung? (Gesamtenergiedurchlassgrad) (!Elektrischen Stromverbrauch) (!Windgeschwindigkeit) (!Raumluftwechsel)

Welche Information benötigt eine sonnenstandsabhängige Beschattung? (Sonnenstand und Fassadenausrichtung) (!Nur den Kältemitteldruck) (!Nur die Anzahl der Heizkörper) (!Nur den Strompreis)

Was muss bei einem für den Raffstore relevanten Windalarm Vorrang haben? (Die vorgesehene Sicherheitsfunktion) (!Der manuelle Wunsch nach Verschattung) (!Die letzte gespeicherte Lamellenstellung) (!Die maximale Tageslichtmenge)

Warum sind Beschattung und Kühlung gemeinsam zu regeln? (Weil geringere Wärmeeinträge den Kühlbedarf reduzieren können) (!Weil Kühlung automatisch frische Luft liefert) (!Weil Sonnenschutz jeden Energieverbrauch verhindert) (!Weil beide Systeme immer gleichzeitig laufen müssen)

Welcher Messwert kann Hinweise auf unzureichende Lüftung bei Personenbelegung geben? (CO2 Konzentration) (!Lamellenwinkel) (!Fensterfläche) (!Motorlaufzeit)

Was kann passieren, wenn eine gekühlte Oberfläche unter den Taupunkt fällt? (Kondenswasser kann entstehen) (!Die Sonnenstrahlung steigt automatisch) (!Der Raffstore fährt grundsätzlich ein) (!Die Raumtemperatur ist immer optimal)

Welche Aussage zur berechneten Verringerung solarer Wärmegewinne ist richtig? (Sie entspricht nicht automatisch einer gleich großen Stromeinsparung) (!Sie ist immer identisch mit dem eingesparten Kühlstrom) (!Sie ist unabhängig vom Sonnenschutz) (!Sie beweist die ausreichende Lüftung)

Welche Maßnahme verbessert die Diagnose einer automatischen Beschattung? (Vergleich von Sollstellung und tatsächlicher Rückmeldung) (!Vollständiger Verzicht auf Sensorwerte) (!Dauerhaftes Abschalten der Sicherheitsfunktionen) (!Unkontrolliertes Verändern sämtlicher Sollwerte)

Memory

Finde sechs passende Fachbegriffspaare.

Sonnensensor	Erfassung der Sonneneinstrahlung
Raffstore	Verstellbare Außenbeschattung
Raumregler	Verarbeitung von Messwerten und Sollwerten
Kühlventil	Regelung eines Kühlmittelstroms
CO₂-Sensor	Hinweis auf personenbedingte Luftbelastung
Windalarm	Schutzfunktion für wettergefährdete Anlagen

Drag and Drop

Ordne die Funktionen den passenden Komponenten zu.

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Funktion
Temperatursensor	Erfasst die Raumtemperatur
Jalousieaktor	Bewegt die Außenbeschattung
Automationsstation	Verarbeitet die Regelungslogik
Kälteerzeuger	Stellt die benötigte Kühlleistung bereit
Energiezähler	Erfasst den Energieverbrauch

|}

Kreuzworträtsel

Löse die sechs Begriffsfragen.

Raffstore	Wie heißt eine außenliegende Beschattung mit verstellbaren Lamellen?
Taupunkt	Welche Temperatur markiert bei gegebenem Wasserdampfgehalt den Beginn möglicher Kondensation?
Sensor	Wie heißt ein Bauteil, das Messgrößen erfasst?
Hysterese	Welches Regelungsprinzip nutzt unterschiedliche Ein- und Ausschaltschwellen?
Wetterstation	Welche Einrichtung kann Wind und Sonnenstrahlung am Gebäude erfassen?
Luftwechsel	Welcher Begriff beschreibt den Austausch von Raumluft durch zugeführte Luft?

LearningApps

Weitere interaktive Übungen suchen:

Die Suchergebnisse stammen von einem externen Anbieter und wurden nicht als einzelne Lernaufgaben geprüft. Öffne externe Lernangebote nur mit entsprechender Freigabe und übertrage keine personenbezogenen oder betrieblichen Daten.

Lückentext

Die Erwärmung eines Raumes durch direkte Sonneneinstrahlung wird durch die

Wärmegewinne beeinflusst.

Eine außenliegende

kann einen großen Teil der Sonnenstrahlung vor dem Fenster abfangen.

Der Gesamtenergiedurchlassgrad einer Verglasung wird mit dem Buchstaben

bezeichnet.

Ein kleiner Abminderungsfaktor bedeutet eine stärkere

der solaren Wärmegewinne.

Ein Sonnensensor erfasst die

an der Fassade.

Die Automationsstation verarbeitet Messwerte und sendet Befehle an die

.

Der Kühlbedarf kann sinken, wenn der Wärmeeintrag wirksam

wird.

Ein hoher CO₂-Wert kann auf einen unzureichenden

hinweisen.

Eine reine Umluftkühlung ersetzt keine bedarfsgerechte

.

Unterschreitet eine Oberfläche den Taupunkt, kann sich

bilden.

Ein Windalarm kann eine sicherheitsbedingte

erforderlich machen.

Eine Hysterese verhindert unnötig häufiges

in der Regelung.

Offene Aufgaben

Bearbeite die Aufgaben in steigender Schwierigkeit. Jede Aufgabe enthält ein Kriterium für begründetes Feedback.

Leicht

Basisaufgaben

Sonnenschutz: Zeichne ein Fenster mit außenliegender Beschattung und markiere den Strahlungsweg. Feedback: Die Skizze ist richtig, wenn die Abfangwirkung vor der Verglasung sichtbar wird, weil dadurch weniger Sonnenwärme ins Gebäude gelangt.
Gebäudeautomation: Beschrifte in einem eigenen Schema Sonnenfühler, Raumregler und Raffstore-Antrieb. Feedback: Ordne Messung, Verarbeitung und Stellbewegung korrekt zu, weil dies der Grundaufbau eines automatischen Regelkreises ist.
Kühlung: Erstelle ein Bild mit den Unterschieden zwischen Beschattung, Kühlung und Lüftung. Feedback: Unterscheide Wärmeeintrag, Wärmeabfuhr und Luftaustausch, weil diese Funktionen unterschiedliche Aufgaben erfüllen.
Tageslicht: Formuliere drei Wünsche einer Person an eine automatische Beschattung. Feedback: Berücksichtige Licht, Blendfreiheit und Sicht, weil eine rein energetische Optimierung Nutzerbedürfnisse verfehlen kann.

Standard

Anwendungsaufgaben

Solare Wärmegewinne: Berechne mit den fiktiven Werten von WEST-204 den Wärmeeintrag mit und ohne Beschattung. Feedback: Richtig sind 3.600 W und 900 W; die Differenz zeigt die mögliche Entlastung der Kühlung unter den vereinfachten Modellannahmen.
Regelungstechnik: Entwerfe ein kleines Ablaufdiagramm für Sonne, Raumtemperatur und Windalarm. Feedback: Die Sicherheitsfunktion muss beachtet werden, bevor Komfortbefehle wirken können, weil Anlagen andernfalls beschädigt werden könnten.
Luftqualität: Erstelle eine Entscheidungskarte für einen warmen Raum mit erhöhter CO₂-Konzentration. Feedback: Die Karte muss Lüftung und Kühlung unterscheiden, weil Temperaturregelung allein keine ausreichende Luftqualität garantiert.
Fehlerdiagnose: Schreibe ein Diagnoseprotokoll zum fiktiven Fall eines trotz Sonneneinstrahlung geöffneten Raffstores. Feedback: Prüfe Handbetrieb, Freigaben und Rückmeldungen zuerst, weil diese Daten im Fall eine nachvollziehbare Fehlerhypothese ermöglichen.

Schwer

Transferaufgaben

Energiemanagement: Entwickle eine Regelstrategie für einen Raum mit wechselnder Belegung und verschiedenen Nutzerwünschen. Feedback: Gut ist eine Strategie mit Komfortgrenzen, Sicherheitsfunktionen und begrenzten Handübersteuerungen, weil Energiesparen nur im Gesamtsystem sinnvoll ist.
Gebäudesimulation: Vergleiche drei fiktive Tagesprofile mit unterschiedlichen Beschattungszeiten und zeichne die berechneten solaren Wärmegewinne als Diagramm. Feedback: Gleiche Randbedingungen und transparente Annahmen sind entscheidend, weil sonst die Varianten nicht vergleichbar sind.
Gebäudetechnik: Entwickle eine Funktionsbeschreibung, die Außenbeschattung, bedarfsgerechte Kühlung, Tageslichtregelung und Lüftung verbindet. Feedback: Achte auf getrennte Anforderungen und eindeutige Signale, weil widersprüchliche Stellbefehle Energie verschwenden oder Komfort und Hygiene beeinträchtigen können.
Projektarbeit: Gestalte ein dreiminütiges Lernvideo oder ein digitales Gebäudemodell, in dem Du eine geeignete Beschattungs- und Kühlstrategie begründest. Feedback: Überzeugend sind nachvollziehbare Messgrößen, korrekt erklärte Wirkzusammenhänge und ausdrücklich fiktive Daten, weil dadurch eine überprüfbare und sichere Lösung entsteht.

Lernkontrolle

Bearbeite die folgenden Transferaufgaben ohne direkten Rückgriff auf die Quizantworten.

Sommerlicher Wärmeschutz: Vergleiche zwei fiktive Büroräume mit identischer Fensterfläche, aber unterschiedlicher Ausrichtung. Begründe, warum ihre kritischen Beschattungszeiten nicht identisch sein müssen.
Energetische Optimierung: Eine neue automatische Beschattung reduziert die solare Wärmelast, aber die Beleuchtungsenergie steigt. Erkläre den Zielkonflikt und entwickle eine Verbesserung.
Raumlufttechnik: In einem Besprechungsraum ist die Temperatur angenehm, die CO₂-Konzentration aber erhöht. Erkläre, warum weiterhin Handlungsbedarf besteht.
Sicherheitsfunktion: Ein Nutzer will bei Windalarm die Raffstoren manuell absenken. Beschreibe eine fachgerechte Reaktion und begründe die Priorität.
Regelkreis: In einem Raum bleibt die tatsächliche Raffstorestellung von der Sollstellung abweichend. Leite eine strukturierte Diagnose aus Sensor-, Steuerungs- und Aktordaten ab.
Kühlenergie: Begründe, weshalb eine Verringerung des solaren Wärmeeintrags um 5,4 kWh nicht automatisch einer elektrischen Energieeinsparung um 5,4 kWh entspricht.
Gebäudemanagement: Entwickle ein geeignetes Auswertungskonzept für Raumtemperatur, Beschattungsstellung, Kühlenergie und Nutzerbeschwerden. Erkläre, wie Du Einsparungen und Komfort getrennt überprüfst.

Bewertungsraster

Kriterium	Erwartete Leistung
Fachlicher Zusammenhang	Beschattung, Wärmegewinn, Kühlung und Lüftung werden korrekt unterschieden
Problemlösung	Entscheidungen sind durch fiktive Messdaten begründet
Sicherheit und Hygiene	Schutzfunktionen und Luftqualitätsanforderungen werden berücksichtigt
Transfer	Lösungsansatz ist auf neue Gebäude und Nutzungssituationen übertragbar
Nachvollziehbarkeit	Annahmen, Berechnungen und Grenzen der Aussage werden dokumentiert

Lernnachweis

Dein Lernnachweis besteht aus einer kleinen, eigenständig erstellten Projektdokumentation.

Bestandteil	Nachweis
Gebäudemodell	Raumskizze mit Fensterorientierung und Beschattung
Anlagenschema	Sensoren, Raumcontroller, Aktoren, Kühlung und Lüftung
Energieberechnung	Solare Leistung ohne und mit Beschattung sowie nachvollziehbare Einheiten
Regelstrategie	Bedingungen für Beschattung, Kühlanforderung und Nutzerbedienung
Sicherheitsnachweis	Berücksichtigung von Windalarm und verbindlichen Schutzfunktionen
Hygienebewertung	Unterscheidung zwischen Kühlung und ausreichender Außenluftversorgung
Diagnose	Begründete Fehlerhypothese aus fiktiven Betriebsdaten
Reflexion	Beurteilung von Energieeinsparung, Tageslicht und Nutzerkomfort

Abschlussfrage: Warum ist eine gute Gebäudeautomation mehr als das automatische Einschalten einer Klimaanlage?

Erwartete Kernaussage: Sie stimmt verschiedene Gewerke so ab, dass Sicherheit, Gesundheit, Komfort und Energieeffizienz gemeinsam berücksichtigt werden.

OERs zum Thema

Wikipedia-Grundlagen:

Fachquellen

Die folgenden Quellen liefern die fachliche Grundlage. Bei Planungen und Arbeiten an tatsächlichen Anlagen sind stets die jeweils gültigen Normen, Herstellervorgaben und gesetzlichen Anforderungen zu prüfen.

Umweltbundesamt – Sommerlicher Wärmeschutz und passive Kühlung: Außenschutz, Verminderung von Wärmeeinträgen und nächtliche Wärmeabfuhr.
BauNetz Wissen – Abminderungsfaktor: Verhältnis von g-Wert und Gesamtenergiedurchlassgrad mit Sonnenschutz.
BAuA – ASR A3.5 Raumtemperatur: Anforderungen und Maßnahmen bei sommerlicher Wärmebelastung am Arbeitsplatz.
BAuA – ASR A3.6 Lüftung: Raumluftqualität und Bedeutung der CO₂-Konzentration.
Gesetzlicher Rahmen – Sommerlicher Wärmeschutz: Rechtliche Anforderungen und Verweis auf Berechnungsverfahren.
Gesetzlicher Rahmen – Gebäudeenergie und Gebäudeautomation: Gültige Regelungen in der jeweils aktuellen Fassung.
U.S. Department of Energy – Window Types and Technologies: Fensterkennwerte und energetische Wirkungen unterschiedlicher Verglasungen.

Medienrechte und Quellenprüfung

Wikimedia-Commons-Dateien: Die nachfolgenden Bilddateien wurden anhand ihrer Commons-Dateibeschreibungen geprüft. Beim Weiterverwenden sind die jeweilige Namensnennung, Lizenzverlinkung und gegebenenfalls Kennzeichnung von Änderungen zu beachten.

Medium	Urheberangabe	Lizenz
Sun Path in Architecture	Stilfehler	CC BY-SA 4.0
Solar Heat Gain V2	Jncstuart	CC BY-SA 4.0
Exterior Venetian Blind	Insyncsolar	CC BY-SA 4.0
Exterior Solar Shading Fins	Student3132021	CC BY-SA 4.0
Gebäudeautomation	Iggy-x	CC BY-SA 3.0 / GFDL
RiserDiagram	Mat the w, nach KarenW	CC BY-SA 3.0 / GFDL
Air Conditioning Unit DE	MartinThoma, nach Pbroks13	CC BY 3.0
CO₂ Sensor SCD30	Sensirion AG	CC BY-SA 4.0
Psychrometric Chart	ArthurOgawa	Gemeinfrei
Sun and Shadow Analysis	Invaders~nlwiki	CC BY-SA 4.0

YouTube-Medien: Die drei verlinkten Videos sind über auffindbare YouTube-Einträge identifiziert. Für sie wird keine freie Creative-Commons-Lizenz behauptet. Die Rechte verbleiben bei den jeweiligen Rechteinhabern; eine Einbettung ist von einer eigenen Weiterverwertung zu unterscheiden.

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