Multiagentenbasierte Sensor-/Aktor-Systeme für intelligente Fassaden

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Verbundprojekt „BioFass“, kurz für „Biologisch inspirierte Fassaden“, das gemeinsam von der Technischen Universität Hamburg und der Bauhaus-Universität Weimar bearbeitet wird. An der TUHH befasst sich das Institut für Digitales und Autonomes Bauen mit „multiagentenbasierten Sensor-/Aktor-Systeme für intelligente Fassaden“. Zusammen mit der Bauhaus-Universität Weimar und dem Industriepartner Fuchs GmbH wird ein intelligentes System zur Verbesserung der Luftqualität durch Effizienzsteigerung von photokatalytisch selbstreinigenden Fassaden entwickelt.

Photokatalysatoren reduzieren aktiv die Luftverschmutzung und oxidieren Schadstoffe, indem sie die Schadstoffe in weniger schädliche Verbindungen umwandeln. Deshalb gelten photokatalytisch selbstreinigende Fassaden als vielversprechende Lösung zur Reduzierung der Luftverschmutzung in städtischen Gebieten. Jüngste Studien haben jedoch gezeigt, dass die Effizienz moderner photokatalytisch selbstreinigender Fassaden erhöht werden kann, was eine weitere Verbesserung der Luftqualität mit sich bringt.

Ziel dieses Projekts ist die Erhöhung der Effizienz von photokatalytischen, selbstreinigenden Fassaden. Das Projekt ist zweifach biologisch inspiriert und verfolgt zur Steigerung der Fassadeneffizienz zwei korrespondierende Teilziele, (1.) die Konzeption einer selbstregulierenden Titandioxid (TiO2)-Fassade, die die Eigenschaften der menschlichen Haut (insbes. die Selbstregulierungsfunktion) adaptiert sowie (2.) die Konzeption eines intelligenten Sensor/Aktor-Systems – biologisch inspiriert von der Steuerung- und Kommunikationsparadigmen, die Schwärmen in der Natur zu beobachten sind (so genannte „Schwarmintelligenz“) – das den Fassadenzustand erfasst und gezielt Bewässerung auslöst. Die Umsetzung des Sensor/Aktor-Systems, das mit der selbstregulierenden TiO2-Fassade gekoppelt wird, erfolgt auf der Basis der Multiagententechnologie. Multiagentensysteme sind inspiriert durch Schwarmintelligenz, also dem kollektiven Verhalten, das aus sozialen Insektenkolonien oder anderen Tiergesellschaften bekannt ist. Intelligente Agenten werden sowohl dezentral in das Sensor/Aktor-System der intelligenten Fassade integriert als auch in IoT-basierten Computersystemen situiert, um dort als Schnittstellen zwischen den intelligenten TiO2-Fassaden und menschlichen Aufgabenträgern zu dienen (Abbildung 1). Gemeinsam mit dem Projektpartner und dem Industriepartner wird ein Demonstrator (Abbildung 2) entwickelt und im Labor validiert. Es werden Empfehlungen formuliert, um intelligente TiO2-Fassaden in großem Maßstab in Gebäude zu integrieren und das Konzept auf andere Bereiche, z. B. auf grüne Fassaden, zu adaptieren.

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