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Eine effiziente Steuerung der Beschattung orientiert sich unter anderem an der aktuell herrschenden Globalstrahlung, also der aktuell vorherrschenden Energie der Sonneneinstrahlung. Allerdings erfordert die hierzu notwendige Messung der Globalstrahlung üblicherweise pro zu beschattender Fassadenseite einen Strahlungssensor. Die Gebäude-Nordseite kann meisten unberücksichtigt bleiben, sodass der Einsatz von 3 Sensoren erforderlich ist.

Bei Einsatz lediglich eines Sensors mit z.B. Südausrichtung lassen sich mit folgender Logik einfach Korrekturen für die Strahlungswerte der Ost- und Westfassade generieren und damit 2 Strahlungssensoren einsparen. Diese Korrekturwerte sind erforderlich, da u.a. die Südausrichtung des Sensors in Verbindung mit der flach stehende Morgen- (Ost) bzw. Abendsonne (West) zu tendenziell zu geringen Strahlungswerten für diese Bereiche führt.

Schritt-für-Schritt-Anleitung

  1. Ansatzpunkt der Überlegung ist der tägliche Sonnenverlauf, speziell die Sonnenrichtung. Eine überlagerte Sinusfunktion ermöglicht Korrekturfaktoren für Ost und West zu berechnen, die sich im Tagesverlauf von morgens (Sinus 90° = 1) zum Sonnenhöchststand (Sinus 180° = 0) stetig verringern und gegen Abend (Sinus 270° = -1) wieder ansteigen.
    Da die Strahlungswerte unter 90° bzw. über 270° Sonnenrichtung für die Beschattung nicht relevant sind, findet der Korrekturwert in diesem Bereich für die Automatikbeschattung keine Beachtung.

  2. Über einen virtuellen Eingang lässt sich die Höhe des Korrekturfaktors frei justieren.

  3. Mittels individueller „Phasenverschiebung“ lässt sich über einen weiteren virtuellen Eingang die Sonnenrichtung „anpassen“, um z.B. das Maximum der Korrektur eher in den Abend versetzt (Richtung Westen) zu legen. Die Möglichkeit der „Phasenverschiebung“ bietet die Freiheit, korrigierend auf bauliche Rahmenbedingungen und die Sensorausrichtung Einfluss zu nehmen.

  4. Die Korrektur selbst wird mittels Formelbaustein aus der aktuellen Sonnenrichtung und den Korrekturfaktoren berechnet.

  5. Der Absolutwert (stets positiver Zahlenwert) der Korrektur als Ergebnis wird schlussendlich zum Messwert der Globalstrahlung addiert und ergibt einen korrigierten Strahlungswert. Dieser eignet sich z.B. zur Steuerung des Beschattungsbedarfes innerhalb der Automatikbeschattung.
    Die Glättung, z.B. per „gleitender Mittelwert“, bietet sich an, um witterungsbedingtes Schaltpendeln auszuschließen.




  6. Umsetzung/ Einsatz in der Loxone Config:




 

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9 Kommentare

  1. Harald Prior sagt:

    Super Ansatz! Wie sieht es denn mit den Werten aus, die du hinterlegt hast? Ich nutze einen Esera 1-Wire Sensor und beobachte genau dieses Phänomen, dass morgens und abends die W/qm Werte von denen meiner Wetterstation (WHS2601) deutlich abweichen. Offenbar findet bei der Wetterstation bereits eine Korrektur statt. Da ich aber ein Freund von Kabeln bin und die Funkwetterstation mir bereits ausgefallen ist, würde ich lieber den Esera Sensor nutzen. Es wäre gut, wenn du ein paar Details (Min-Max-Begrenzerwerte, Korrekturwerte und -faktoren) nennen könntest.

  2. Leo Kirch sagt:

    Die Korrekturwerte sind zu individuell, um hier Vorgaben machen zu können. Du kannst aber prima live in der Visu mit den beiden Korrekturen spielen und das Optimum für Deine Situation ermitteln. Ich hebe die Strahlungswerte morgens/ abends um ca. 30% an bzw. lasse den Sonnenstand 20°-40° nachlaufen.
    Den Min-Max-Begrenzer habe ich eingebaut, um temporär vorhandene Signalstörungen auszufiltern.

  3. Harald Prior sagt:

    Klappt super! Danke für das geniale How-To! Sonnenstand liegt bei mir bei 0 (Sensor ist genau nach Süden ausgerichtet), Korrektur bei 40 % (muss als 0,4 über den virtuellen Eingang eingespeist werden).

  4. Andy Bauer sagt:

    Hallo Leo,

    genau sowas habe ich gesucht. Leider komm ich mit der Umsetzung nicht ganz klar. Die benutzten Bausteine sind mir klar. Aber leider fehlen mir die Formeln und Parameter für: 

    • Helligkeitssensor liefert Werte von ... bis? → Korrektur des Analogen Eingangs.
    • Formel für die Umrechung W/m2?
    • Min und Max Werte des analogen Min/Max Begrenzers?
    • gleitender Mittelwert Werte für St und S?
    • VI Einstellungen (min, max, Einheit....)

    Kannst Du mir diese nennen? Habe keine Ahnung wie ich das sonst Konfigurieren soll. Sorry hab auf der Seite nach diesen Werten gesucht aber nicht gefunden....

    Vielen lieben Dank für das tolle How-to und ich würde mich über Infos freuen,

    Gruß Andy

  5. Ich habe gerade die gleiche Herausforderung und habe die beigefgte Datei erstellt. Mit dieser lässt sich über eine genauere Formel, die auch die Ausrichtung des Strahlungssensors berücksichtig. Einzugeben sind die Eingabe der in Loxone verfügbaren Werte für Sonnenrichtung und Sonnenhöhe und der einzugebenden Neigung und Ausrichtung des Sensors. Als Ergebnis bekommt man die maximal mögliche Einstrahlung in Prozent.

    Grüße

    Matthias

    1. Eren Aygün sagt:

      Hallo Matthias,

      kannst du bitte deine Lösung etwas genauer beschreiben? Wie muss ich was in Loxone einbinden und wie ermittele ich die Formel die sich dann daraus ergibt?

      Danke

  6. Eren Aygün sagt:

    Hallo Matthias,


    ich denke das ich es hinbekommen habe. Hier mein Ergebnis in der Loxone Konfig


    Vielleicht hilft es dem ein oder anderen weiter. 

    Hier die Formeln zum kopieren:

    ARCCOS(COS(I1*PI/180)*SIN(I2*PI/180)*COS((I3-I4)*PI/180)+SIN(I1*PI/180)*COS(I2*PI/180))*180/PI

    I1*0.00146413

    COS(I1*PI/180)*100*(I2/100)+I2

    Vielen Dank an Matthias.

    1. Hallo Eren,

      prima, es freut mich, dass Du die Berechnung hast nutzen können. Ich selber habe die Berechnung erst gestern soweit ausgebaut, das ich die aktuelle Einstrahlung in Prozent berechne. Um den Nulldurchgang rum, also bei großen Einstrahlwinkeln, kommt es zu zum Teil großen Werten. Das muss ich noch über ein paar Regeln eliminieren, dann kann ich die Werte für die automatische Beschattung nehmen.


      Grüße

      Matthias

  7. Eren Aygün sagt:

    Hallo Matthias,

    ich muss mich noch einmal bei dir bedanken.

    Deine Berechnung habe ich nun optimiert. Was soll ich sagen "it works"

    Es ist nun möglich aus dem korrigierten Strahlungswert den UV-Index zu berechnen / bestimmen.

    Hier nun die aktuelle Config zur UV-Index Berechnung 

     

    Den UV-Index nutze ich zur Beschattung. UV-Index >= 2 wird die Beschattung aktiviert.