Die Raumautomation (RA) umfasst die automatisierten Verschattungs-, Beleuchtungs- und Klimatisierungssysteme auf der Raumebene eines Gebäudes und ist ein bedeutender Einflussfaktor bei der Nachhaltigkeit von Gebäuden. Der Einfluss der RA auf die ökologischen, ökonomischen und sozialen Aspekte der Nachhaltigkeit eines Gebäudes sind Teil zahlreicher verschiedener Forschungsarbeiten. Allerdings wurde die Nachhaltigkeit der RA bei dem Entwurfsprozess der RA sowie bei der Anpassung und der Nachrüstung der RA selten bzw. nicht ausreichend erforscht.
Für diese Forschungslücke wird in dieser Arbeit der Begriff funktionale Nachhaltigkeit des Engineerings und Reengineerings der RA sowie des resultierenden RA-Systems vorgestellt. Darunter werden die effiziente Einsetzbarkeit bzw. Wiederverwendbarkeit von RA-Geräten bei Szenarien des Engineerings und Reengineerings sowie die Wiederverwendbarkeit von aktuellen Engineeringdaten in verschiedenen Engineeringaufgaben im Laufe des Lebenszyklus eines Raumautomationssystems (RAS) verstanden.
Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung eines Konzepts für eine flexible Roadmap inkl. der dazu benötigten Datenstruktur zur Sicherstellung und Verbesserung der funktionalen Nachhaltigkeit für Engineering und Reengineeringprozesse der RA sowie der daraus resultierenden RA-Systeme. Diese Roadmap kann als Teil einer kontinuierlichen Performance-Evaluation eingesetzt werden. Der Einsatz dieses Lösungsansatzes wird mit unterschiedlichen praxisrelevanten Ansatzpunkten (Szenarien) entlang des Lebenszyklus eines Raumautomationssystems geprüft. Als Baustein der Roadmap wird die Einsetzbarkeit existierender Technologien für den RA-Entwurf untersucht und die benötigten Erweiterungen bzw. die Entwicklung neuer Algorithmen für einen integralen Einsatz vorgestellt.
Ein Schwerpunkt der neuen Algorithmen ist die Verbesserung der Anforderungsmodellierung und des Anforderungserfassungsprozesses der RA. Das neue Konzept der Anforderungsvarianten ermöglicht eine bessere Strukturierung der Anforderungen und die Modellierung der semantischen Bedeutung von zusammenhängenden Anforderungen sowie komplexeren Anforderungsaspekten wie Energieeeffizienzklassen (EEK). Verschiedene Algorithmen werden vorgestellt, welche die Modellierung, Ermittlung und Verwaltung von Anforderungsvarianten ermöglichen.
Ein weiterer Fokuspunkt liegt in der Entwicklung von Ansätzen zur Unterstützung der Nutzer bei Reengineeringaufgaben. Dazu gehören Ansätze wie die auslöser-abhängige Ermittlung des anzupassenden Bereiches des RA-Systems bei unterschiedlichen Szenarienklassen, die Anpassung der unterschiedlichen Modellebenen bei verschiedenen Szenarien (z.B. zur Verbesserung der EEK) und ein Mechanismus zur Ermittlung des Erweiterungspotentials eines RAS.
Die entwickelten Algorithmen, Verfahren und Modelle werden in Form von Unterstützungsfunktionen eines Tools zum automatischen RA-Entwurf prototypisch implementiert, in einen anpassbaren Prozessablauf eingesetzt und begleiten den Nutzer so bei verschiedenen Engineeringund Reengineeringaufgaben. / Room automation (RA) spans across important trades in a building, such as shading, lighting, heating, ventilation, and air conditioning. Although it addresses the room level, RA has a great impact on the sustainability of the building as a whole. The improvement of different aspects (environmental, economic, and social) of buildings' sustainability through the application of RA has been the objective of various research. However, there has been insufficient research regarding the sustainability of the RA itself during its planning, modification, and retrofit.
A new concept regarding this research gap can be defined, namely the functional sustainability of the process of engineering and reengineering of RA as well as the resulting RA system. This new aspect of sustainability includes, on the one hand, the efficient deployment and reusability of RA devices during different engineering and reengineering use cases and on the other hand the efficient reusability of engineering data generated during the life cycle of the RA system.
This work aims to develop a new concept for a flexible roadmap and the required data structures to support a functional sustainable and user-oriented engineering and reengineering of RA. The advisory component can be applied to different practical use cases during the life cycle of a room automation system. Different algorithmic components are defined as part of the component. The applicability of existing RA design technologies for the development of these algorithmic components is investigated. Based on this, necessary functional extensions of existing approaches or new approaches for the automated design and redesign of RA as part of the roadmap's components are introduced.
The first part of the roadmap's algorithmic components aims to improve the quality of the requirement modeling and engineering of RA. A new concept, namely the requirement variant, is introduced. This concept improves the structuring of the requirement set and allows the modeling of semantic meaning behind interrelated requirements as well as complex forms of requirements, such as the energy efficiency class (EEC). Using this concept, various algorithms for the modeling, identification, and management of requirement variants are introduced.
A variety of algorithms and courses of action to support the user with different reengineering tasks are introduced. This includes an approach to identify the part of the RA system that has to be modified, the modification of layers of the system model for different use cases (e.g. to improve the system's EEC); and a method to identify extension potential of a RA system.
The introduced models, algorithms, and courses of action are implemented prototypically as user-support functions of a tool for the automated design of RA. These components of the roadmap are applied to different use cases through a flexible workflow and provide support to the user during different engineering and reengineering tasks.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:74173 |
| Date | 15 March 2021 |
| Creators | Mai, Linh Tuan |
| Contributors | Kabitzsch, Klaus, Diedrich, Christian, Technische Universität Dresden |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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