Adaptive Skins Ws 2013/2014 seMester 05 HausarBeIt aDaPtIVe
Werbung
WS 2013/2014 SEMESTER 05 WS 2013/2014 SEMESTER 05 HAUSARBEIT ADAPTIVE SKINS YANITSA MANOLOVA Adaptive Skins Adaptive und autoreagible fassaden Fragestellung Energie ansteuern - Erläutern Sie die Funktion der folgenden zwei “Steuereinheiten” und definieren Sie anhand von Beispielen architektonische Anwendungsbereiche hierfür: Sensoren, Phototrope-Kunststoffe GLIEDERUNG 1. Energie ansteuern - Gebäudeautomatisierung 1.1 Steuereinheiten - kurze Einführung 1.1.1 Smart Materials 1.1.2 Sensoren 1.2 Anwendungsbereiche 2. Sensoren 2.1 Adaptronik - die künstliche Nerven, Muskeln und Gehirn des Gebäudes 2.2 Arten von Sensoren 2.2.1 Temperatursensoren 2.2.2 Gassensoren 2.2.3 Feuchtesensoren 2.2.4 Anwesenheitsensoren 2.2.5 Lichtsensoren 2.2.6 Tür-/Fenstersensoren 2.3 Projekte 2.3.1 Premino II Bürogebäude München - 2007 2.3.2 Olympisches Dorf, Whistler (Kanada) - 2009 2.3.3 Wohnhaus in Schorndorf - 2007 2.3.4 Park City UT (USA) - 2006 2.3.5 Serveis Territorials del Department de Treball de la Generalitat de Catalunya 3. Phototrope-Kunststoffe 3.1 Photochrome Smart Materials 3.2 Materialien, die eingesetzt werden können 3.3 Endprodukte 3.4 Projekte 3.4.1 Museum für Moderne Kunst München 3.4.2 Appearing Pattern Wallpaper 4. Quellenverzeichnis 5. Abbildungsverzeichnis HAUSARBEIT ADAPTIVITÄT LEHRSTUHL FÜR GEBÄUDETECHNOLOGIE YANITSA MANOLOVA 1. Energie ansteuern - Gebäudeautomatisierung WS 2013/2014 SEMESTER 05 Rund 40 % der Endenergie werden in Deutschland im Gebäudebereich verbraucht. Aus ökologischen Gründen ist eine drastische Reduktion dieses Verbrauchs notwendig. Um auf die fossile Energieträger verzichten zu können, sind die folgende Möglichkeiten die beste Lösung dafür - der Energiebedarf des Gebäudes durch bauliche und gebäudetechnische Maßnahmen zu verringern und der noch verbleibende Bedarf durch erneuerbare Energie zu ersetzen. Es bedeutet, dass wir uns an der Schwelle zu Gebäuden der nächsten Generation befinden. In den Gebäuden werden immer mehr funktionallen adaptiven Materialien, Produkten und Konstruktionen eingesetzt, weil die einfach ökologsch sind. Diese Materialien, Produkte und Konstruktionen reagieren auf Veränderungen ihrer unmittelbaren oder mittelbaren Umgebung und können sich auf diese einstellen. HAUSARBEIT ADAPTIVITÄT LEHRSTUHL FÜR GEBÄUDETECHNOLOGIE YANITSA MANOLOVA 1.1 Steuereinheiten - kurze EInführung 1.1.1 Smart Materials Eine sehr bedeutsame Rolle spielen die Steuereinheiten intelligente Materialien und Sensoren. Mit intelligente Materialien (Smart Materials) bezeichnet man eine Kategorie von Materialien und daraus herstellbare Produkten, die über Wechseleigenschaften verfügen und durch physikalische und/oder chemische Einflüsse (Licht, Temperatur, Anlegen eines elektrischen Feldes) ihre Form oder Farbe reversibel ändern können. Die auslösende Stimuli für die Wirkung der intelligenten Werkstoffe können z.B. Licht, UVLicht (sichtbarer bzw. ultravioleter Teil der elektomagnetischen Strahlung), Temperatur (Wärmezustand eines physikalischen Systems), Druck (Verhältnis einer Kraft zu einer Fläche), elektrisches Feld (Feld in der Umgebung einer elektrischen Ladung), magnetisches Feld (Feld in der Umgebung eines Magneten oder bewegten elektrischen Ladung), chemisches Milieu (Anwesenheit von bestimmten chemischen Elementen und/oder Verbindungen) sein. Beispiele für Smart Materials sind: eigenschaftsvariirende Smar Materials (Thermobimetalle, elektroaktive Polymere, photochrome Materialien, thermochrome Materialien, elektrochrome Materialien), energieaustauschende Smart Materials (photolumineszierende Materialien, elektrolumineszierende Materialien, Farbstoff-Solarzellen, thermoelektrische Generatoren) und materieaustauschente Smart Materials ( mineralische Ad-/Absorbentien und Absorbend/Superabsorbend Polymers). Wie sind intelligente Gebäude aufgebaut? „Gebäude als System“ Gebäudeintelligenz Energieeffizienz Ambient Assisted Living Mensch-Gebäude-Interaktion Infrastruktur: Sensoren, Vernetzung, Steuerungen, etc. 5 Abb.1 Gebäude als System 1.1.2. Sensoren Andere Komponente, die eine sehr wichtige Rolle bei den intelligenten Gebäuden spielen sind die Sensoren (und Aktoren). Diese Komponenten sind meistens miteinander über eine Busleitung verbunden und können so kommunizieren, dass zentrale und dezentrale Befehle von allen Stellen möglich sind. Die zentrale Themen bei den Sensorennutzung sind die Beziehungen und Interaktionen zwischen Innen und Aussen eines Gebäudes, zwischen seinen Materialien, den Komponenten und dem Menschen. Die Ziel der Sensoren ist es mit aufeinander abgestimmten Sensorlösungen die Energieeffizienz ans Maximum zu führen. Auf diese Weise könnte man das Gebäude mit seinen EInzelteilen als ein Gesamtsystem betrachten. Beispiele für Sensoren sind: Lichtschalter, Dimmer, Lichtszenen, Präsenzmelder, Fensterund Türkontakte, Verbrauchszähler für alle Energien im Haus (Strom, Gas, Wasser), Temperaturfühler für Raum- und Außenluft, Helligkeitssensor, Wind-, Regen-, Sonnensensor für Markisensteuerung, Stör- und Betriebsmeldung für z.B. Waschmaschine, Trockner, Spülmaschine, Leckagesensoren, z.B. Waschkeller oder Heizungsraum, Füllstandsanzeige, z.B. Regenwassernutzung, Öltank, Pelletlager, Funkempfänger am Türschloss, usw... 1.2 Anwendungsbereiche Abb.2 Beispiel für Smart Material Abb.3 Sensoren Anwendungsbereiche für die Smart Materials sind sehr unterschiedlich und vielfältig. Einige davon sind zum Beispiel Textildesign, Automobildesign, Möbeldesign, Kunst und natürlich Architektur (ökologische, nonvariirende, variirende, intelligente oder dekorative) Die Sensoren finden ihre Anwendung nicht nur in den Bereichen der Architektur. und Gebäudetechnik, sondern auch in den Bereichen der Biologie, Medizin, Astronomie, Geodäsie und Raumfahrt. Abb.4 Anwendung in Textildesign 2. Sensoren WS 2013/2014 SEMESTER 05 2.1 Adaptronik -die künstliche Nerven, Muskeln und Gehirn des Gebäudes Adaptronik ist die Wissenschaft, die sich mit dem Aufbau adaptiver (selbstanpassender), aktiv reagierender mechanischer Struktursysteme beschäftig. Hier finden die Sensoren ihre Anwendung. Ein Sensor kann auch als Detektor, Messgrößenaufnehmer oder Messfühler bezeichnet werden. Das ist ein technisches Bauteil, dass bestimmte physikalische, chemische oder stoffliche Eigenschaften seiner Umgebung qualitativ oder quantitativ erfassen kann. Danach werden die bestimmte Größen in ein weiterverarbeitbares Signal umgeformt. Die Hauptbestandteile eines adaptronischen “Organismus” sind die Sensoren (künstliche Gefühle), Aktoren (künstliche Muskeln) und die Mikrocontroller (künstliche Nerven, Gehirn und Geist). Sensoren sind die Elemente, die Signale von der Umgebung aufnehmen und die weiterleiten. Aktoren beschreiben im Allgemeinen Elemente, die eine Eingangsgröße in eine andersartige Ausgangsgröße umwandeln, um eine gewünschte Aktion oder einen Effekt hervorzurufen. Die Regler haben die Aufgabe alle Signale zu sammeln und eine angemessene Reaktion zurückzuschicken. Bei den Reglern gibt es auch eine Hierarchie, es gibt ein Hauptregler (Hauptgehirn) und Unterregler, die sind für die zentrale oder dezentrale Befehle im System verantwortlich. Die Anwendung von Sensoren bei intelligenten Gebäuden kann so dargestellt werden: Die Sensoren funktionieren wie das Nervensystem des menschlichen Körpers. Nervenbahnen und Sinne beliefern unser Gehirn permanent mit Informationen über Helligkeit, Wärme, Geruch und andere Einflussfaktoren. Genau auf diese Art und Weise können auch Gebäude über ihre äußeren Einwirkungen informiert und angepasst werden. Die wichtigsten Kenngrößen von Sensoren sind: Meßgröße (Eingangssignal), Meßsignal (Außgangsgröße, Signalform), Meßbereich (Dynamik-Bereich), Genauigkeit (Toleranzklassen), Empfindlichkeit, Auflösung, Dynamisches Verhalten (Ansprechzeit), Linearität (Übertragungsfunktion), Stabilität (Reproduzierbarkeit), Zuverlässigkeit (Lebensdauer), Einsatzbedingungen (zulässige Temperaturbereich, u.a.) Kalibrierung, Preis, Abmessungen, usw.. Die Sensoren können in unterschiedliche Kategorien klassifiziert werden: nach ihre Sensorsignalform, nach ihre Herstellungstechnologie, nach ihre Anwendungsebiete, nach ihre Messgrößen, nach ihre Wandlungsprinzipien... HAUSARBEIT ADAPTIVITÄT LEHRSTUHL FÜR GEBÄUDETECHNOLOGIE YANITSA MANOLOVA Abb.5 Prinzip der Adaptronik 2.2 Arten von Sensoren 2.2.1 Temperatursensoren Wenn man die Temperaturen messen will, dann braucht man einen Sensor, der die Temperatur (in eine Spannung oder einen Strom) umsetzt und einen AD-Wandler, der das Signal digitalisiert. Es gibt unendlich viele Varianten bei den Temperatursensoren. Vom temperaturabhängigen Widerstand bis zum fertig abgeglichenen All-in-one-Bauteil mit digitalem Ausgang. Die beiden Hauptkategorien von Temperatursensoren sind: analoge Temperatursensoren und digitale Temperatursensoren. Abb.6 Temperatursensor Mit analogen Sensoren werden die physikalische Größen (z.B. Weg und Temperatur) als analoge elektrische Größen (z.B. in Form von Spannung oder Strom) dargestellt. Die Bezeichnung analog bezieht sich auf die Ausgangssignale des Sensors und nicht auf die messende Größen. Beispiele für analoge Sensoren sind: Thermometer und Bimetalle. Digitale Sensoren werden zur zahlenmäßigen Erfassung von Messgrößen verwendet. Beispiele für digitale Sensoren sind: Thermistor, Thermoelement, Widerstandsthermometer und Bandlücke Temperatursensor. 2.2.2 Gassensoren Die Gassensoren sind Sensoren zum Nachweis von Gasen in der Luft. Diese Sensoren sind mit unterschiedlicher Empfindlichkeit für bestimmte Gase. Ein Gassensor ist ein Sensor zur Detektion gasförmiger Substanzen. Das bedeutet das es ist auch ein Chemosensor. Die chemische Information in der Umgebungsluft wird vom Gassensor in ein elektrisch nutzbares Signal umgewandelt. Die Gassensoren finden ihre Anwendung bei Promillentester, Sicherheitstechnik (Brand-/ Explosionsgefahr, Rauchmelder oder Sauerstoffmangel), Emissionsmessung und Gebäudetechnik ( Luftgüte in Innenräumen - Lüftung, Gebäudemanagement, Dunstabzug). Bereits wird auch an Gas-Sensoren, die den CO2-Gehalt in Räumen messen, gearbeitet. Diese Sensoren werden auch mikro-elektro-mechanische Systeme (MEMS) genannt. Mit Hilfe der verschiedenen Sensoren (Feuchtigkeits-, Wärme-, und Gas-Sensoren) kann nicht nur gemessen werden, ob der Raum gelüftet werden muss. Vielmehr kann somit ein intelligentes Heiz- und Lüftungsgleichgewicht hergestellt werden, um so Energie zu sparen. Ein solches System wäre gut bei der Prävention von Schimmelbildung. Zum Anderen könnte dadurch aber auch unnötiges Heizen vermieden werden. Abb.7 Gassensoren Abb.8 Gassensor, verbunden 2.2.3 Feuchtesensoren Im Haus kann es überall zu Raumfeuchte kommen (Kondenswasser, Kapillarwasser und leckende Leitungen), die im schlimmsten Fall die Substanz des Gebäudes angreift. Unbehandelt führt die in der Regel fast in jedem Fall zur Bildung von Schimmel und Stockflecken an den Wänden. Auch, wenn es darum geht, Stoffe, Schriftstücke und Kunstwerke richtig zu lagern, kommt es auf die richtige Luftfeuchtigkeit und gegebenenfalls auch die Raumtemperatur an. Ein Feuchtesensor ist an solcher Stelle sehr wichtig und auch im Handwerk auf dem Bau nötig. Die Messung der relativen Luftfeuchtigkeit in einem bestimmten, vom Sensor abhängigen Temperaturbereich, erfordert elektronische Feuchtesensoren mit besonders hoher Sensibilität. Auch für Raumgutachter, Bauherren und Handwerker, die Feuchträume zur Übergabe fertig machen, ist ein digitaler Feuchtemesser wichtig. WS 2013/2014 SEMESTER 05 HAUSARBEIT ADAPTIVITÄT LEHRSTUHL FÜR GEBÄUDETECHNOLOGIE YANITSA MANOLOVA 2.2.4 Anwesenheitsensoren Ein Anwesenheitssensor stellt fest, ob sich jemand in einem Raum oder im Umkreis eines Objektes befindet. Ein solcher Sensor kann in den meisten Fällen sich bewegende und sich nicht bewegende Personen erkennen. Entsprechend sind auch die technischen Ansätze: Infrarot und Ultraschall. Die Infrarot-Sensoren stellen anhand der Infrarotstrahlung fest, ob sich eine Person in einem Raum aufhält. Die Ultraschall-Sensoren arbeiten nach einem Vergleichsverfahren. Sie vergleichen das aktuelle mit dem charakteristischen Raumecho. Neben der klassischen Messgröße, die aussagt, ob sich jemand im Raum befindet, wird bei diesem Ansatz eine integrale Größe für die Bewegungsaktivität berechnet. Bei den Infrarotsystemen ist es schon möglich festzustellen, ob eine Person sitzt, steht oder liegt. Bei dieser Technik werden störende Einflüsse von den Heizkörpern eliminiert (wie der Tag-Nacht-Einfluss). Entsprechende Systeme arbeiten mit Bilddatenerfassung und benutzen die gewonnenen Daten zur Steuerung von Beleuchtung und Heizung. Die Anwesenheitssensoren werden eingesetzt, um Energie zu sparen, wenn beispielsweise die Funktion eines elektronischen Gerätes nur während eines Bewegungsvorganges erforderlich ist und die Energieversorgung durch Akkumulatoren nur für einen begrenzten Zeitraum möglich ist. Ein anderer Anwendungsbereich besteht in der Aufzeichnung menschlicher Bewegungen (z. B. der Arme oder Beine). Die Messung von Bewegungsaktivitäten mittels Sensoren wird oftmals auch bei Gesundheitsprogrammen angewendet. Abb.9 Schimmel gnureuetsnetseG 2.2.5 Lichtsensoren Als Lichtsensor, auch Photodetektor oder optischer Detektor genannt, werden elektronische Bauelemente bezeichnet, die Licht unter Benutzung des photoelektrischen Effekts in ein elektrisches Signal umwandeln oder einen von der einfallenden Strahlung abhängigen elektrischen Widerstand zeigen. Lichtsensoren tragen dazu bei, die Energiekosten für Beleuchtung, Beschattung, Heizung und Kühlung zu minimieren. Das Spektrum der bewährten Anwendungen reicht von der Kontrastlichtregelung nach Tageslichteinfall über die bewegungsabhängige Steuerung von Raumfunktionen bis hin zur Anwesenheitserfassung in Schutzzonen und Sicherheitszonen. Die künstliche Ausleuchtung von Räumen ist oftmals nicht ideal auf die individuellen Bedürfnisse ihrer Bewohner abgestimmt. Automatisierte Lösungen können bei unterschiedlichen Lichtsituationen helfen. So können Sicherheitsrisiken minimiert werden, die zum Beispiel an Treppen und Schwellen durch störende Schatten entstehen. Abb.10 Anwesenheitssensor 2.2.6 Tür-/Fenstersensoren Eine Aufgabe der Tür-/Fenstersensoren ist zu prüfen ob alle Fenster und Türen geschlossen oder geöffnet sind. Diese Sensoren können auch automatisch und vorbeugend ein Heizkörper ausschalten, wenn dieser Raum gelüftet wird. Die Sensoren protokollieren jede Öffnung und Schließung eines Fensters oder Türes, so dass Tage später noch nachvollziehbar ist wann diese geöffnet wurde. Diese Sensoren finden Anwendung auch in den Sicherheitsbereich - falls während einen Urlaub in dem Haus eingebrochen wird, dann löst sich ein Alarm aus und man erhält sofort eine SMS. Diese Sensoren können auch mit anderen intelligent kombiniert werden, damit die auch Licht, Heizung und andere Geräte steuern. Wird z. B. eine Tür geöffnet, schaltet sich das Licht ein. Öffnet man z. B. ein Fenster, schaltet sich die Heizung ab. So kann man sein Haus vor unbefugten Gästen schützen und spart gleichzeitig Heizkosten. Übrigens, man kann eine Mindestöffnungszeit definieren, bevor der Sensor ausgelöst wird, damit kurzzeitiges Öffnen keine ungewollten Schaltvorgänge verursacht. Abb.11 Lichtsensoren in der Fassade Abb.12 Türsensor, Funktionsprinzip 52 2.3 Projekte 2.3.1 Premino II Bürogebäude München - 2007 Die Aufgabe ist: Gebäudeautomatisierung mit WAGO I/O, DALI, Sonnenschutz, HeizungEtagen- Steuerung, Kühldecken. Das Gebäude besitzt insgesamt 55 Fensterkontakte, 352 Beleuchtungstaster, 321 Sonnenschutztaster, 303 Raumtemperaturfühler und Systemverteiler in Decke und Böden. Wesentliche Merkmale des Nutzens sind: Flexible Raumaufteilung, Einfache Montage und Wartung, Vollständige Interoperabilität der Produkte. 2.3.2 Olympisches Dorf, Whistler (Kanada) - 2009 Die Aufgabe ist: schnelle und kostengünstige Grundrissänderungen im olympischen Dorf in Kanada für die Winterspiele 2010. Das Gebäude besitzt 75 kabel- und batterielose Lichtschalter und 75 Relais-Empfänger, Anywhere Switches“ von Echoflex Solutions. Wesentliche Merkmale des Nutzens sind: einfache Restrukturierung der Wohnungen nach den Winterspielen, Kosten- und Zeitersparnis beim Umbau. WS 2013/2014 SEMESTER 05 HAUSARBEIT ADAPTIVITÄT LEHRSTUHL FÜR GEBÄUDETECHNOLOGIE YANITSA MANOLOVA 2.3.3 Wohnhaus in Schorndorf - 2007 Die Aufgabe ist: Licht- und Rolladensteuerung mit Wind- und Helligkeitssensoren Heizungsregelung. Das Gebäude besitzt PEHA PHC-Easyclick, Thermokon-Funkthermostate. Wesentliche Merkmale des Nutzens sind: Energieeffizientes, modernes Wohnen Zeit- und Kostenersparnis 2.3.4 Park City UT (USA) - 2006 Die Aufgabe ist: Lichtschalter auf der Zentralwand der Holzhütte. Das Gebäude besitzt 20 Funkschalter genau an den gewünschten Stellen installiert. Funkschalter regeln auch Außen- und Szenenbeleuchtung. Wesentliche Merkmale des Nutzens sind: Besitzer kann Funkschalter ohne weiteres hinzunehmen oder versetzen Kosten betrugen nur 1/10 der Kosten einer verkabelten Lösung. Abb.13 Premino II Bürogebäude, München 2.3.5 Serveis Territorials del Department de Treball de la Generalitat de Catalunya, Barcelona Das System, das bei der Lichtsteuerung genutzt wird, beschafft sich die Informationen über einen zentralen Lichtsensor am höchsten Punkt des Gebäudes. Der Tageslichtmesskopf erhebt die Daten des direkten Lichteinfalls aus jeder Himmelsrichtung sowie das diffuse Licht des aktuellen Himmelszustandes. Die Leuchten in jenen Räumen, die das Sonnenlicht ganz oder teilweise erhellt, werden in Abhängigkeit des verfügbaren Tageslichts reguliert. Dies erhöht den Komfort für den Benutzer und führt gleichzeitig zu beachtlichen Energieeinsparungen. Sobald direkte Lichtstrahlen auf das Fenster treffen, passen die in Gruppen zusammengefassten Lamellen ihre Position der jeweils aktuellen Sonnenstellung an. Die direkte Sonneneinstrahlung ist somit unterbunden, der diffuse Lichteintritt jedoch erlaubt. Für ein optimales Ergebnis werden sowohl Gebäudegeometrien als auch Verschattungen durch Nachbargebäude in der Steuerung berücksichtigt. 3. Phototrope-Kunststoffe Die architektonisch interessante Jalousie fassade mit beweglichen Lamellen (Bild links) wirkt sich positiv auf die Energiebilanz des Gebäudes aus. Das Bild rech zeigt das Gebäude vor der Renovierung Abb.14 Serveis Territorials del Department de Treball de la Generalitat de Catalunya Abb.15 Diarylethene, Funktion 3.1 Photochrome Smart Materials Die phototrope Materialien gehören zu die Kategorie der farb- und optisch variirende intelligente Materialien. Andere Materialien die auch in dieser Kategorie sind, sind: thermochrome,-trope smart Materialien, mechanochrome (piezochrome, tribochrome) smart Materialien, elektrochrome,-optische smart Materialien und chemochrome (gaschrome, halochrome, solvatochrome, hygro-, hydrochrome smart Materialien) Die phototrope (auch photochrom genannt) Materialien haben die Eigenschaften auf Licht (sichtbares Licht, UV-, IR-Licht, elektromagnetische Strahlung) zu reagieren. Als Reaktionsfolge davon ändern sie ihre Farbe. Diese Änderung der Farbe unter dem Einfluss von Licht ist reversibel. Abb.16 Funktionale Tint Farben Serveis Territorials del Department d Treball de la Generalitat de Cataluny Barcelona | ES Architektur: Joan Francesc Serra Andreu, Barcelona | ES Elektroplanung: Dr. Ing. Ind. Juan Hernand Mayor, Barcelona | ES Lichtlösung: Lichtmanagement LUXMATE Tageslichtmesskopf, Downlights PANOS Q Unter Photochromie versteht man die reversible Umwandlung von Materialien zwischen zwei Formen A und B. Diese Formen haben verschiedenen Absorptionsspektren, die in einer oder in beide Richtungen durch die Absorption elektromagnetischer Strahlung ausgelöst wird. Form A wird durch Bestrahlung in Form B verändert. Die Rückreaktion kann thermisch (Photochromie vom T-Typ) oder photochemisch (Photochromie vom P-Typ) sein. Es gibt auch andere zwei Gruppen von Photochromie - postiv und negativ. Bei der Positive Photochromie ist die Form A farblos und die Form B farbig. Das ist der Regelfall. Bei den negativen Photochromie ist die Form A farbig und die Form B farblos. In diesem Fall wird die Farbe durch Licht ausgebleicht. Es gibt zwei Mechanismen, die verantwortlich für diese Prozesse sind: die Ein-PhotonenPhotochromie und die Zwei-Photonen Photochromie. Bei der ersten Variante wird die Form B ausgehend vom angeregten Singulett- und/oder Triplettzustand gebildet und bei der zweiten Variante wird die Form B durch die Absorption zweier Photonen, die gleichzeitig oder stufenweise stattfinden kann und dem dadurch entstandenen höhen Zustand gebildet. WS 2013/2014 SEMESTER 05 HAUSARBEIT ADAPTIVITÄT LEHRSTUHL FÜR GEBÄUDETECHNOLOGIE YANITSA MANOLOVA 3.2 Materialien, die eingesetzt werden können Materialien, bzw. Komponenten die eingesetz werden können, sind: organische Verbindungen (Naphtoprane, Spiropyrane, Spirooxazine, Spirodihydroindolizine, Chromene, Diarylethene, Fulgide, Azoverbindungen, Bakteriorhodospin) und anorganische Verbindungen (Silberhalogenide, Silberchlorid, Silberjodid). Die Materialien die Anwendungsbereich in der Architektur finden sind: Photochrome Pigmente, Photochrome Gläser und Photochrome Kunststoffe. Die Produkte, die aus photochrome Materialien gefertigt werden können sind Brillen und Fenster bzw. Glasfassaden. 3.3Endprodukte Interessante Produkte, die Anwendung in der Architektur finden, sind zum Beispiel: GlasSysteme mit EC und Glas-Systeme mit PC. Das Erste ist ein photochromes System aus elektrochromem Wolframoxid und einer Farbstoff-Solarzelle. Das Licht verursacht eine Anregung der Elektronen in der Solarzellen-Schicht. Zur gleichen Zeit werden Kationen aus den Elektrolyten in die Schicht eingelagert und das Wolframoxid färbt sich blau. Wenn es dunkel ist, wird eine Entfärbung beobachtet. Die photo-electrochrome Variante kann vom Benutzer über einen Schalter gesteuert werden. Bei den Glas-Systemen mit PC handelt es sich um Einsatz von organischen Verbindungen wie Naphthopyrane, Spirooxazine und Diarylethene. Die hergestellten Produkte verfügen über eine Langzeitstabilität. 3.4 Projekte 3.4.1 Museum für Moderne Kunst München Abb.17 Spirooxazine, Funktion Abb.18 Glas nach Anregung mit Licht Die Anwendung von photochromen Materialien ist gering, trotz ihrer Eigenschaft ihre Farbe an Licht ohne irgendwelcher Energieverbrauch anzupassen. Die Gründe dafür sind die Wärmeempfindlichkeit und die hohen Herstellungskosten. Deshalb gibt es zur Zeit keine große funktionsfähige Systeme. Ein von den bedeutsamen Projekten, bei dem photochromen Materialien eingesetzt werden, ist das Museum für Moderne Kunst München, der 1992 als Beitra von Becker Gewers Kühn & Kühn Architekten eingereicht wurde. 3.4.2 Appearing Pattern Wallpaper - Interactive Institute: Power Studio, Schweden Abb.19 Photochrome Farbstoffe Das Interactive Institute: Power Studio in Eskilstune möchte aufmerksam auf Energieformen, deren Auswirkungen sich nicht so viel offensichtlich zeigen machen. Die Arbeit Appearing Pattern Wallpaper ist genau dafür gemeint. An diesem Institut werden Projekte zum Thema Energie durchgeführt. Bei dem Projekt STATIC!haben die Designer eine Tapete mit UV-sensitiver Tinte entwickelt, die sich unter dem, Einfluss von Licht von einer unichromen hin zu einer biochromen roten Tapete reversibel verändern kann. Abb.20 Appearing Pattern Wallpaper 4. Quellenverzeichnis Internetseiten: http://www.photochrome-kunststoffe.de/de/literatur.html http://www.titk.de/titk/upload/presse/2012/1205.pdf http://de.wikipedia.org/wiki/Photochromie http://www.optikum.at/funktion-und-optimale-behandlung-phototroper-kunststoff-brillenglser/ http://elektro-busack-fischer.de/komfort-haustechnik/intelligente-gebaeudesteuerung.html http://www2.cs.uni-paderborn.de/cs/ag-klbue/de/courses/ws09/seminar-wbs/material/Topic2-IntelligentBuilding.pdf https://engineering.purdue.edu/~hongtan/pubs/PDFfiles/B2_Tan_SensorsChap2001.pdf http://blogs.btk-fh.de/ubiqint/?p=967 http://www.planungswelten.de/artikel-Intelligente-Gebaeudetechnik-247-766-html http://www.hslu.ch/download/t/Forschung_und_Entwicklung/t-iimsn-intelligente-multimedia-sensor-netzwerke.pdf http://de.wikipedia.org/wiki/Geb%C3%A4udeautomation http://www.siemens.com/innovation/de/publikationen/zeitschriften_pictures_of_the_future/pof_herbst_2008/gebaeude/sensoren.htm http://www.fvee.de/fileadmin/publikationen/Workshopbaende/ws2013/ws2013_05_02.pdf http://www.ihomelab.ch/fileadmin/Dateien/PDF/Publikationen/2013/20131108_Altersforum_Oberaargau_Folien_Clemens%20Nieke_iHomeLab-HochschuleLuzern_V05.pdf Bücher: Axel Ritter: Smart Materials in Architektur, Innenarchitektur und Design, 2007 birkhäuser Subhas Chandra Mukhopadhyay, Yueh-Min Huang (Editors): Sensors, Advancements in Modeling, Design Issues, Fabrication and Practical Applications, 2008 Springer Hartmut Janocha: Adaptronics and Smart Structures, Basics, Materials, Design and Applications, 2007 Springer, Second, Revised Edition Jasprit Singh: Smart Electronic Materials, Fundamentals and Applications, 2005 Cambridge 5. Abbildungsverzeichnis Abb.1: http://www.ihomelab.ch/fileadmin/Dateien/PDF/Publikationen/2013/20131108_Altersforum_ Oberaargau_Folien_Clemens%20Nieke_iHomeLab-HochschuleLuzern_V05.pdf, Seite 5 Abb.2: http://origin.arstechnica.com/journals/science.media/bendyGraphene.jpg Abb.3: http://www.siemens.com/press/pool/de/pressebilder/2009/photonews/300dpi/PN200902/ PN200902-02_300dpi.jpg Abb.4: http://public.media.smithsonianmag.com/legacy_blog/dress.jpg Abb.5: http://telematics.tm.kit.edu/img/grk-logo-de-250.png Abb.6: http://safesoundfamily.com/wp-content/uploads/2013/02/low-temperature-sensor.jpg Abb.7: http://www.figarosensor.com/PageMill_Images/image4.gif Abb.8: http://sandboxelectronics.com/store/images/SEN-000007/800x800/4.in_app.jpg Abb.9: http://www.umweltberatung-nord.de/bilder/zink-pilz-Bad-innen-1.jpg Abb.10: http://www.ihomelab.ch/fileadmin/Dateien/PDF/Publikationen/2013/20131108_Altersforum_ Oberaargau_Folien_Clemens%20Nieke_iHomeLab-HochschuleLuzern_V05.pdf, Seite 25 Abb.11: http://bp0.blogger.com/_k-Qjtc6GtJY/RrdAhLojNvI/AAAAAAAAAGE/v5QGEZeKpVQ/s1600-h/9facade-ima.jpg Abb.12: http://www.nabcoentrances.com/images/hi-res_ag3_illust1.jpg Abb.13: http://www.enocean.com/typo3temp/pics/ref_premino_309e4aac5e.jpg Abb.14: http://www.zumtobelgroup.com/download/LUX_Study_Barcelona.pdf, Seite 3 Abb.15: http://www.ch.ic.ac.uk/robb/robb_research_pics/diarylethene_photochromism.jpg Abb.16: http://www.sporteyes.com/media/wysiwyg/103_0062.JPG Abb.17: http://file.scirp.org/Html/2-1190282%5C83250752-b8c1-4d70-ae94-9e01b59c85c4.jpg Abb.18: https://idw-online.de/pages/de/newsimage?id=15731&size=screen Abb.19: http://www.titk.de/titk/upload/Forschung-fotos/polytronic/1212_US06.jpg Abb.20 : http://cdn0.lostateminor.com/wp-content/uploads/2007/06/wallpaper-loem.jpg WS 2013/2014 SEMESTER 05 HAUSARBEIT ADAPTIVITÄT LEHRSTUHL FÜR GEBÄUDETECHNOLOGIE YANITSA MANOLOVA
