Gebäudeautomation: Das leisten Feuchte- und Temperatursensoren

Die Gebäudeautomation umfasst alle Anwendungen in privat genutzten Wohnräumen, aber auch in Büro- und Industriegebäuden. Kleine und große technische Helfer sorgen dafür, die Lebens- und Arbeitsbedingungen zu verbessern. Untereinander vernetzte Technikkomponenten nehmen Routinetätigkeiten ab, sie garantieren mehr Sicherheit und Kosteneinsparungen. Besonders im Blickpunkt stehen dabei Feuchte- und Temperatursensoren - hier erhalten Sie einen grundlegenden Überblick.

Smart Home und Gebäudeautomation - welche Sensoren empfehlen sich im und ums Haus?

In geschäftlich und privat genutzten Gebäuden werden intelligente Geräte benötigt, die sich zum richtigen Zeitpunkt ein- oder ausschalten sowie Sensoren, die diese Vorgänge überhaupt erst starten. Sensoren sind dabei die Sinnesorgane der Gebäudeautomation, die Geräusche und Wahrnehmungen in elektrische Signale umwandeln. Über die Cloud wird alles an das System übertragen und die smarte Technik ausgelöst. Sensoren sind oft schon in die Elektronik integriert, lassen sich jedoch auch eigenständig in verschiedenen Arten und Grössen kaufen. Die gängigsten Typen, die in und um Gebäude verwendet werden, sind dabei:

• Temperaturfühler
• Sensoren zur Messung der Luftfeuchtigkeit
• Wind- und Regenmesser
• CO2-Sensoren
• Sensoren für Wasser-Leckage
• Bewegungsmelder
• Rauchmelder
• Kontaktsensoren für Fenster und Türen
• Geräuschsensoren und Präsenzmelder

Je nach Anordnung der Sensoren ergeben sich ganz unterschiedliche Einsatzszenarien. Eine besondere Rolle bei der Gebäudeautomation fällt dabei den Feuchte- und Temperatursensoren zu.

Wie funktionieren Temperatursensoren?

Bei einem Temperatursensor handelt es sich um elektrische oder digitale Bauelemente, die es erlauben, Temperatur über Signale messbar zu machen. Entweder wird das Signal direkt gesendet oder es erfolgt die Mitteilung über die Veränderung von Widerstand. Temperatursensoren werden oft auch als Temperaturfühler oder Wärmesensoren bezeichnet. Ob Kühlschrank, Kaffeemaschine, Herd, Computer oder Heizung - Temperatursensoren sind im Alltag allgegenwärtig und stehen in unterschiedlicher Technologie und Bauweise zur Verfügung.

Welche unterschiedlichen Arten gibt es bei Temperatursensoren?

Seit der Erfindung des Thermometers im 16. Jahrhundert hat sich viel getan. Neben Thermistoren, verschiedenen Thermoelementen, Thermosäulen und Platinsensoren werden digitale Sensoren immer wichtiger bei der Temperaturmessung. Mit einer integrierten Schaltung wandeln diese Sensoren die Messwerte von Feuchtigkeit und Temperatur in digitale Signale um. Die Vernetzung mit Computern, anderen smarten Messinstrumenten und vorprogrammierten Steuerungselementen ermöglicht das direkte Auslesen der Daten.

Welche Funktionen übernehmen Temperatursensoren?

Während sich reguläre Temperatursensoren in Haushaltsgeräten, Unterhaltungselektronik und Medizintechnik finden, kommen digitale Temperatursensoren vor allem im Smart Home zum Einsatz. Die Sensoren steuern die Heizung und die Klimaanlage, um eine angenehme Temperatur zu schaffen oder aufrechtzuerhalten, optimieren aber gleichzeitig den Energieverbrauch. Grundsätzlich misst der Sensor entweder die Temperatur im Inneren eines Gerätes oder die Oberflächentemperatur. Von Bedeutung ist dabei, wie schnell der Sensor reagiert, aber auch die Qualität zwischen der zu messenden Materie und dem Sensor.

Welche Reaktionszeiten haben Temperatursensoren?

Ein wichtiges Kriterium bei der Auswahl eines Temperatursensors sind die Reaktionszeiten. Manche Sensoren fragen Informationen nur in einem vorgegebenen Intervall ab und verharren ansonsten im Ruhezustand. Wurde eine 15-minütige Szene erstellt, bei der die Heizung die Temperatur absenkt, wenn ein Fenster geöffnet wird, dauert es je nach Zeitpunkt der Aktion 14 Minuten und länger, bis der Sensor seiner Aufgabe nachkommt. Hier empfehlen sich Geräte, die trotz Ruhezustand aktiv bleiben, sofort auf neue Informationen reagieren und Anpassungen direkt vornehmen. Eine Rolle spielt ebenfalls der Typus des Senders, da sich aus den unterschiedlichen Technologien ganz verschiedene Reaktionszeiten ableiten lassen.

Was spricht für einen Temperatursensor mit Infrarot?

Infrarotsensoren messen die von einer Oberfläche ausgehende Strahlung im Infrarotbereich und leiten daraus die entsprechende Temperatur ab. Dieser Sensor arbeitet ohne Kontakt mit der Oberfläche und hat eine deutliche kürzere Reaktionszeit als andere Sensoren. Zur Messung ist ein thermisches Gleichgewicht nicht notwendig, weshalb auch die Werte von bewegten Oberflächen zuverlässig ermittelt werden können. Das prädestiniert Infrarot- Temperatursensoren für den Einsatz an schwer zugänglichen Objekten. Allerdings gilt es zu beachten, dass die Messung vom Zustand der Oberfläche einerseits, aber auch von der Atmosphäre der zurückgelegten Distanz von Sensor und Zielobjekt abhängig ist. Zu nennen sind beispielsweise Staub oder Feuchtigkeit. Der erfasste Messfleck steigt zudem mit dem Abstand zwischen Sensor und Objekt. Es muss daher gewährleistet sein, dass Grösse des Messobjektes und Distanz zueinander passen.

In welchen Abständen müssen Infrarotsensoren kalibriert werden?

Infrarotsensoren werden mit einem schwarzen Strahler, dem sogenannten Blackbody, kalibriert. Um stets zuverlässige Daten zu liefern, muss die Kalibrierung im jährlichen Turnus erfolgen. Wenn der Infrarotsensor unzuverlässige oder falsche Werte anzeigt, kann das ein Zeichen für eine Überhitzung sein. Die maximale Umgebungstemperaturgrenze ist zu beachten. Befindet sich der Sensor in einem Umfeld mit sehr hoher Temperatur, sollte eine Wasser- oder Luftkühlung in Betracht gezogen werden, um die Technologie nicht zu zerstören. Infrarotsensoren können ausserdem in Verbindung mit zu hoher Luftfeuchtigkeit unterkühlen. Es erfolgt im Inneren eine Kondensation der Feuchtigkeit und es reichert sich Wasser im Sensor an, was zu einem Ausfall führt.

Optische Sensoren - welche Vorteile haben diese Modelle?

Optische Sensoren eignen sich dann, wenn viele Sensoren zum Einsatz kommen müssen oder die Abstände zwischen den einzelnen Messgeräten sehr gross sind. Ausserdem kommen optische Sensoren als Alternative zu anderen Technologien infrage - vor allem dann, wenn spezielle Anwendungsszenarien wie elektromagnetische Störungen, starke Magnetfelder oder Explosionsgefahr zu berücksichtigen sind. Hier versagen herkömmliche Sensoren meist schnell. Als Faustregel gilt, dass sich optische Sensoren immer dann rentieren, wenn mehr als 30 Sensoren innerhalb einer Anwendung benötigt werden. Optische Sensoren agieren kontaktlos, wodurch es nicht zu Beschädigungen des Zielobjektes kommt. Sie sind zudem bei allen Materialien einsetzbar und liefern auch bei grossen Detektionsabständen zuverlässige Daten.

Warum ist es notwendig, Feuchtigkeits- und Temperatursensoren bereits nach einem Jahr neu zu kalibrieren?

Es reicht in der Regel nicht aus, mit Sensoren die Feuchtigkeit oder Temperatur zu regeln, eine Überprüfung der Genauigkeit der Messwerte ist in bestimmten Intervallen Pflicht, damit die Prozesse weiterhin optimal ablaufen können. Alterung von Bauteilen, aber auch physikalische Veränderungen können sogenannte Drifts verursachen. Bevor ein Sensor das erste Mal in Betrieb genommen wird, erfolgt eine Kalibrierung innerhalb einer vorab definierten Spezifikation. Um Drifts festzustellen und die Genauigkeit der übermittelten Messdaten zu ermitteln, muss mindestens einmal jährlich eine Neukalibrierung erfolgen.

Was für einen Effekt haben Feuchte- und Temperatursensoren in Lüftungsanlagen im Innenraum eines Gebäudes?

In einem Gebäude wird das Klima durch den Energiefluss geregelt. Alle für den Bau verwendeten Stoffe, aber auch die in einem Gebäude arbeitenden und lebenden Menschen wirken sich auf diesen Energiefluss aus, was eine indirekten Einfluss auf das Raumklima hat. Damit feuchtwarme Raumluft zuverlässig abgeführt wird hat sich die Installation von Sensoren bewährt. Gleichzeitig soll kalte Aussenluft nicht in das Gebäude eindringen - der Sensor wird dann aktiv, wenn am schlechtesten Bauteil der Taupunkt erreicht wurde.

Wozu sind spezielle Feuchtesensoren gut?

Damit der Mensch gesund und leistungsfähig bleibt, sollte in Räumen eine optimale Luftfeuchtigkeit herrschen. Genau diese ist in vielen Wohnräumen, Büros aber auch in Bad und Toilette zu hoch. Im schlimmsten Fall führt eine zu hohe Luftfeuchte zu Schimmelbildung und langfristig zu gesundheitlichen Problemen. Feuchtesensoren helfen dabei, die Luftfeuchte auf dem angemessenen Niveau von 45 bis 60 % zu halten. Je nach Raum und Nutzungsverhalten variiert der optimale Wert. Ist ein Lüfter mit Feuchtesensoren ausgestattet, wird der Feuchtigkeitsgehalt der Luft automatisch ausgewertet und auf das gewünschte Niveau gesenkt.

Nach welchem Prinzip funktioniert ein kapazitiver Feuchtigkeitssensor?

Hier befindet sich auf der Front des Sensors ein Streufeldkondensator, der ein elektrisches Feld erzeugt. Der Kondensator wird beeinflusst, wenn das zu messende Material durch das elektrische Feld gelangt. Bei entsprechender Kalibrierung wird das Messsignal an die Steuerungseinheiten übertragen.

Pflanzensensoren - was bringt das im Garten?

Kurz gesagt, erlauben es Pflanzensensoren, dass Blumen im Garten mit dem Besitzer kommunizieren. Messstäbe mit Sensoren werden in Beeten oder tiefen Töpfen auf Balkon und Terrasse in der Nähe der Wurzelballen angebracht. Sämtliche Daten werden in einer Cloud ausgewertet und ein interaktiver Pflegeassistent sendet exakte, auf die Pflanze abgestimmte Hinweise. Damit können Pflanzen optimal versorgt werden.

Sie haben Fragen rund um Temperatur- und Feuchtesensoren?

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