Holzbau der Zukunft. TP 13 Entwicklung von Grundlagen für die Integration von Elektronik im Fenster-, Fassaden- und Türenbau

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3 Holzbau der Zukunft TP 13 Entwicklung von Grundlagen für die Integration von Elektronik im Fenster-, Fassaden- und Türenbau Norbert Sack ift Rosenheim

4 TEILPROJEKT 13 Entwicklung von Grundlagen für die Integration von Elektronik im Fenster-, Fassaden- und Türenbau Teilbericht I: Erarbeitung von Grundlagen Norbert Sack ift Rosenheim

5 Thema Entwicklung von Grundlagen für die Integration von Elektronik in den Fenster-, Türen- und Fassadenbau Teilbericht I: Erarbeitung von Grundlagen Gefördert durch Bayerisches Staatsministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst im Rahmen der High Tech Offensive Bayern Forschungsstellen ift Rosenheim Theodor-Gietl-Str Rosenheim Hochschule Biberach Karlstraße Biberach Projektbearbeitung Dipl.-Phys. Norbert Sack (ift) (Gesamtleitung) Dipl.-Ing. (FH) Stephan Lechner (ift) Dipl.-Ing. (FH) Ingo Leuschner (ift) Dipl.-Ing. (FH) Thorsten Kast (ift) Prof. Dr.-Ing. Martin Becker (HBC) Dipl.-Ing. (FH) Peter Knoll (HBC) Dipl.-Ing. (FH) Mark Lehnertz (HBC) Institutsleitung (ift) Dipl.-Ing. (FH) Ulrich Sieberath Rosenheim, Juli 2008

6 TP13/I Zusammenfassung Seite 1 Einleitung 1 2 Nutzen der Automatisierung von Fenstern, Fassaden, Türen Energieeinsparung Komfort Sicherheit Barrierefreies Bauen 4 3 Recherche und Ist-Aufnahme zum Stand der Technik Literaturrecherche Normen, Grundlagen, Regelwerke Übersicht Ableitbare Anforderungen aus der DIN VDE Fazit Schwachstellenanalyse 9 4 Begriffe und Definitionen 11 5 Gefahrenhinweise, Schutzmaßnahmen Gefahren des elektrischen Stromes und Wirkung auf den Menschen Überprüfung der elektrotechnischen Anlagen Schutzarten elektrischer Betriebsmittel nach DIN EN Schutzklassen Betriebsmittel der Schutzklasse Betriebsmittel der Schutzklasse Betriebsmittel der Schutzklasse Schutzkleinspannung 17 6 Elektrische Bauteile im Fenster- und Fassadenbau Datenerhebung von eingesetzten elektr. Produkten Aktoren Elektromotorische Fensterbetätigung Rollladen- bzw. Jalousiesysteme und Verdunklungsanlagen Ansteuerungskonzepte von Antrieben Elektromotorische Türbetätigung Sensoren Schaltkontakte (Meldekontakte) Sensorenübertragung auf Funkbasis Anwendungen im Glas Allgemeine Anforderungen an Alarmschleifen und Glasbruchmelder 31

7 TP13/I Isolierglas mit integriertem Sonnenschutz Beheizbares Glas Sonstige Anwendungen Elektrische Türöffner Fluchttürsysteme 33 7 Leitungsführung Dimensionierung von Leitungen Wahl des Leitungstyps EMV-Problematik bei der Kombination von 230 VAC und 24 VDC Ermittlung geeigneter Stellen zur Leitungsführung Einteilung von Zonen Ermittlung der Bewertungskriterien Dominanzmatrix Bewertung der einzelnen Zonen zur Leitungsführung Darstellung Weitere Varianten Leitungsübergänge 48 8 Schnittstelle Fenster/Fassade/Tür Haustechnik Problemstellung Installation bei Lochfenstern/Lochfassaden Flächige Einteilung als Installationszone Exakte Positionierung Installation bei Fensterbändern Flächige Einteilung als Installationszone Exakte Positionierung Empfehlung für den praktischen Einsatz Installation bei abgehängten Decken bzw. Doppelböden Übergabeschlüssel zur Vereinheitlichung der Bezeichnung Schnittstelle Übergang Installationspunkt Bauelement Ansatz Vorschläge für die eindeutige Übergabe (Stecker, Farbkodierung) Integration des elektromechanischen Bauelementes in die Gebäudehülle 67 9 Planungs-, Ausführungs- und Betriebsaspekte der Fassade Planungsprozess Planungsphasen Bedarfsplanung Grundlagenermittlung/Vorplanung Entwurfsplanung Ausführungsplanung Ausschreibung und Vergabe Ausführung und Objektüberwachung 79

8 TP13/I Objektüberwachung und Abnahme Wartung und Pflege Umsetzung in einem Exponat und Präsentation Konzeption und Zielsetzung Planung und Bau Fensterelement Wand Planung und Einbau der elektronischen Komponenten Software/Programmierung Einbau des Fensters in das Wandelement Untersuchungen zur elektromagnetischen Verträglichkeit Einleitung EMV bei Fenster-, Fassaden- und Türelementen Messtechnik Durchführung der Messung Messergebnisse des Fensterelementes Abgestrahlte Störung nach EN Störstrahlung der Anschlussleitungen nach EN Störfestigkeit gegen Einstrahlung Zusammenfassung der Messungen und Vorschläge Das Mechatronische Fenster Mehrwert durch ein mechatronisches Fenster Definition mechatronisches System Literaturrecherche zu mechatronischen Anwendungen Mechatronisches Schloss mit integrierter Stromerzeugung Selbstorganisierendes Funkschließsystem Flexibles Türsystem Vollautomatische 3-fach-Sicherheitstür Mechatronischer Beschlag Übertragung der Schnittstellendefinition auf ein mechatronisches System Bewertung mechatronischer Systeme Festlegung der Systemgrenzen Bewertungsmatrix der Beispiele Bewertung durch Ausstattungsvarianten Dank Literaturverzeichnis 121

9 TEILPROJEKT 13 Entwicklung von Grundlagen für die Integration von Elektronik im Fenster-, Türen- und Fassadenbau Teilbericht II: Kraftbetätigte Fenster Norbert Sack ift Rosenheim

10 Thema Entwicklung von Grundlagen für die Integration von Elektronik in den Fenster-, Türen- und Fassadenbau Teilbericht II: Kraftbetätigte Fenster Gefördert durch Bayerisches Staatsministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst im Rahmen der High Tech Offensive Bayern Forschungsstellen ift Rosenheim Theodor-Gietl-Str Rosenheim Hochschule Biberach Karlstraße Biberach Projektbearbeitung Dipl.-Phys. Norbert Sack (ift) (Gesamtleitung) Dipl.- Ing. (FH) Stephan Lechner (ift) Dipl.- Ing. (FH) Ingo Leuschner (ift) Dipl.-Ing. (FH) Thorsten Kast (ift) Prof. Dr.-Ing. Martin Becker (HBC) Dipl.-Ing. (FH) Peter Knoll (HBC) Dipl.-Ing. (FH) Mark Lehnertz (HBC) Institutsleitung (ift) Dipl.-Ing. (FH) Ulrich Sieberath Rosenheim, Juli 2008

11 TP13/II Seite Zusammenfassung 1 Übertragungsregeln für Antriebe Problemstellung Lösungsansatz Wechselwirkungsmatrix Möglichkeiten zur Übertragung der Eigenschaften Einteilung von Antriebsvarianten Parametermatrix Nachweis und Übertragung der Dauerhaftigkeit Generelles Dauerhaftigkeit der Antriebe zum Öffnen und Schließen der Varianten A, B, C und D Dauerhaftigkeit der Antriebe zum Ver- und Entriegeln Dauerhaftigkeit der Antriebe zum Öffnen und Schließen der Variante E Übertragungsregeln Dimensionierung der Antriebe Zusammenfassung Nachweis und Übertragung der Luftdurchlässigkeit und Schlagregendichtheit Konzeption/Ansatz Prüfung des Kraft-Weg-Diagramms von Antrieben Prüfung der Luftdurchlässigkeit und der Schlagregendichtheit Ergänzende Prüfungen mit einer Ersatzfeder Untersuchungen zu Schutzarten Problemstellung Definition und Ermittlung der Schutzarten Schlussfolgerungen Ziel Voruntersuchungen Durchführung Ergebnis Analyse der ausgefallenen Antriebe Zusammenfassung und Schlussfolgerung Definition der Prüfklimate Prüfablauf Mechanische Alterung Einbaulage während des Klimawechsels Auswahl der Probekörper 57

12 TP13/II 2.9 Durchführung der Prüfung Auswertung und Bewertung Prüfungen bei Klima Prüfungen bei Klima Untersuchung der Antriebe hinsichtlich Auswirkungen der Belastungen Ausgefallene Antriebe Alle anderen Antriebe Temperatur und Feuchte im Inneren der Antriebe Zusammenfassung und Schlussfolgerungen 70 3 Dank 72 4 Literaturverzeichnis 74