Intelligente Haustechnik: Energiesparen durch energieautarke Luftgütesensoren

Energieeinsparungen in Wohngebäuden sind entscheidend für die Erreichung von Klimaneutralität. Intelligente Haustechnik spielt eine zentrale Rolle, um den Energieverbrauch von Gebäuden zu minimieren. Sensoren sind dabei ein wesentliches Werkzeug, um energieeffiziente Prozesse zu steuern. Sie überwachen Messdaten wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Helligkeit und optimieren so die Gebäudetechnik. Insbesondere energieautarke Luftgütesensoren sind für die kontrollierte Belüftung in luftdichten Niedrigenergiehäusern unverzichtbar.

Überblick Forschungsprojekt InSituNachweis

Im Rahmen des Forschungsprojekts InSituNachweis (2017-2020) entwickelte EnOcean gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Wissenschaft innovative Methoden und Sensoren, um die Energieeffizienz in Gebäuden zu verbessern. Ein Schwerpunkt lag auf der Weiterentwicklung der Effizienz-Signatur-Methode (EfSM), die den energetischen Fingerabdruck eines Gebäudes bestimmt. Parallel dazu wurden energieautarke, funkbasierte Luftgütesensoren entwickelt, die ohne aufwendige Verkabelung in bestehende Gebäude integriert werden können. Diese Sensoren sind besonders für die Lüftungssteuerung in Niedrigenergiehäusern geeignet.

Prototypen Luftgütesensor entwickelt

Im Projekt entstand ein Luftgütesensor basierend auf einem VOC-Sensor (Volatile Organic Compounds), der deutlich weniger Strom verbraucht als herkömmliche CO2-Sensoren. Der VOC-Sensor eignet sich nicht nur für Wohnräume, sondern auch für Küchen und Toiletten. Im Vorfeld wurden mehrere Sensoralternativen, darunter BME680 von Bosch, SGPC3 von Sensirion und CCS811 von ScioSense, sowie Solarzellen von Trony, Panasonic und Epishine getestet, um die bestmögliche Lösung zu finden.

Während der dreijährigen Projektlaufzeit wurden mehrere Prototypen des Luftgütesensors entwickelt und optimiert. Die größte Herausforderung bestand darin, den hohen Stromverbrauch des VOC-Sensors zu reduzieren, um einen energieautarken Betrieb mit einer Solarzelle zu ermöglichen. Selbst der VOC-Sensor mit dem geringsten Stromverbrauch (Sensirion SGPC3: 65 uA) verbrauchte deutlich mehr als alle weiteren Komponenten des Funksensors zusammen (Timer, LED, Temperatursensor, TCM 500 Funkmodul zusammen: 10 uA).

Der finale Demonstrator, basierend auf dem SGPC3 von Sensirion, TCM 500 von EnOcean und Solarzellen von Trony, zeigte die Machbarkeit des Projekts. Durch weitere Optimierungen sollen diese Sensoren in Zukunft als marktreife Serienprodukte verfügbar sein.

Projektpartner:
Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP, Holzkirchen
Technische Hochschule Rosenheim
Passivhaus Institut, Darmstadt
Thermokon Sensortechnik, Mittenaar
EnOcean, Oberhaching

Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.