Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Simulation eines Komforterlebnisses in einem Raum. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Computerprogramm zur Durchführung eines solchen Verfahrens sowie eine Testumgebung zur Simulation eines Komforterlebnis in einem Raum.

Bauprojekte sind in der Regel Einzelprojekte, d.h. ein bestimmtes Gebäude wird nur ein einziges Mal am jeweiligen Standort realisiert. Selbst wenn ein Gebäude identisch an unterschiedlichen Standorten errichtet wird, so beeinflusst der Standort und die Ausrichtung das Komforterlebnis inner- halb des Gebäudes, beispielsweise durch andere Standort- bedingungen oder andere Nutzung. Sowohl für Planer als auch für zukünftige Nutzer ist es daher in der Planungsphase schwierig, einen realistischen Eindruck des zukünftigen Gebäudes zu bekommen.

In der Praxis werden nach wie vor zweidimensionale Baupläne und dreidimensionale Architekturmodelle zur Visualisierung von Gebäuden verwendet. Aus der Praxis ist darüber hinaus weiter bekannt, die Räume in einer Computersimulation darzustellen. Hierdurch kann ein realistischer optischer Eindruck vermittelt werden, beispielsweise bei einem virtuellen Rundgang durch das Gebäude.

Für das Komforterlebnis der zukünftigen Nutzer spielt jedoch nicht nur die optische Wirkung von Farben und Oberflächen eine Rolle, sondern insbesondere auch die akustischen und thermischen Eigenschaften. Das Innenraumklima, die Lichtver- hältnisse und die akustischen Eigenschaften können jedoch durch den Planer lediglich abgeschätzt werden. Zukünftige Nutzer und Bauherren müssen ihre Entscheidung daher meist auf qualitative Aussagen des Planers gründen. Ob zukünftige Nutzer und Bauherren mit diesen Bedingungen im Gebäude später zufrieden sind, kann nur mit einer gewissen Unsicherheit vorhergesagt werden.

Daher besteht ein Bedürfnis, bereits in der Planungsphase eine Möglichkeit zu schaffen, das Komforterlebnis in einem Gebäude realistisch und umfassend zu beurteilen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, ein Computerprogramm nach Anspruch 12 und eine Testumgebung nach Anspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Simulation eines Komforterlebnisses in einem Raum vorge- schlagen. Hierzu wird im ersten Schritt ein digitales Modell A des Raumes erstellt. Das digitale Modell A kann neben geometrischen Eigenschaften des Raumes bzw. eines ganzen Gebäudes auch den Standort des Gebäudes und die relative Ausrichtung der einzelnen Außenwände und/oder Fenster- öffnungen berücksichtigen. Darüber hinaus kann das digitale Modell A Eigenschaften der unterschiedlichen, für Fenster, Innen- und Außenwände oder Dachflächen verwendeten Baustoffe enthalten. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Schall- durchlässigkeit oder ein Wärmedurchgang für unterschiedliche Wände bzw. Teilflächen von Wänden oder auch für Fensterele- mente, Türen, Dachflächen oder weitere Bestandteile des Raumes bzw. des Gebäudes im digitalen Modell hinterlegt sein. Das digitale Modell A kann auf einem Computer gespeichert sein, beispielsweise in einem Halbleiterspeicher oder auf einer Festplatte. Das digitale Modell A kann ganz oder teilweise in einer Datenbank abgelegt sein.

Sodann wird im nächsten Verfahrensschritt ein Vektor von Innenbedingungen und/oder Außenbedingungen X _R definiert, welche auf den Raum bzw. das Gebäude einwirken. Zu den Innenbedingungen können beispielsweise Lage und Temperatur von Heizkörpern, Klimaanlagen, Fußboden- oder Wandheizungen, Kachelöfen, Kühldecken, Luftbefeuchtern, Luftentfeuchtern oder anderen Einrichtungen zur Beeinflussung des Raumklimas zählen. Weiterhin können die Innenbedingungen des Raumes in einigen Ausführungsformen der Erfindung Geräuschquellen mit Angaben zu Ort, Frequenz und Intensität enthalten, bei- spielsweise anwesende Personen, Musiker oder auch Maschinen, welche in dem späteren Gebäude bzw. im Raum betrieben werden sollen. Schließlich können zu den Innenbedingungen auch Beleuchtungseinrichtungen gezählt werden, welche an vorgeb- barer Stelle des digitalen Modells angebracht werden, sodass für jede interessierende Teilfläche des Raumes im digitalen Modell eine Beleuchtungsstärke, ein Beleuchtungsspektrum und/oder eine Richtung des Lichteinfalls berechnet werden kann. In einigen Ausführungsformen können auch olfaktorische Reize im digitalen Modell Berücksichtigung finden, bei- spielsweise Kochstellen, Lötstationen, Lackierkabinen oder andere, mit olfaktorischer Belästigung einhergehende Ein- richtungen, sodass für jede interessierende Teilfläche des Raumes im digitalen Modell eine Geruchsbelästigung nach Art und Intensität berechnet werden kann.

Zu den Außenbedingungen können in einigen Ausführungsformen der Erfindung ebenfalls Lärmquellen zählen, beispielsweise Verkehrswege oder Industrieanlagen außerhalb des Gebäudes. Darüber hinaus können die AußenbedingungenX _R klimatische Bedingungen enthalten, wie Sonneneinstrahlung, Außentempe- ratur, Feuchte oder Niederschlag. Schließlich können die in der Umgebung des Gebäudes herrschenden Beleuchtungs- bedingungen Berücksichtigung finden, wie beispielsweise künstliche Lichtquellen oder auch Schattenwurf im Jahresverlauf.

Aus den vorgegebenen Innen- und AußenbedingungenX _R und dem digitalen Modell A des Raumes können sodann für jeden Ort innerhalb des Raumes oder für einen vorgebbaren, zu beur- teilenden Ort im Raum die objektiven physikalischen Bedingungen Y _R bestimmt werden. Es wird somit bestimmt, wie der Raum bzw. das Gebäude die Außen- und Innenbedingungen modifiziert. Beispielsweise kann Licht, Schall oder Wärme von außen eindringen oder Heizwärme aus dem Raum nach Außen abgegeben werden. Schall oder Licht im Inneren kann reflektiert oder absorbiert und dadurch verändert werden. Somit kann für mindestens einen Ort innerhalb des Raumes eine Temperatur, eine Beleuchtungsstärke und/oder ein Geräuschpegel berechnet werden.

Aus den für einen vorgebbaren Ort des Raumes herrschenden objektiven physikalischen Bedingungen Y _R lässt sich sodann ein erstes Komforterlebnis K _R für einen an diesem Ort befindlichen Benutzer berechnen.

Weiterhin wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine Test- umgebung bereitzustellen, welche zumindest einen Aktor aufweist. Der Aktor kann beispielsweise ein Heiz- oder Kühlpaneel enthalten, welches in Abhängigkeit eines elek- trischen Steuer- und/oder Regelsignals auf eine vorgebbare Temperatur gebracht werden kann. Darüber hinaus kann der Aktor ausgewählt sein aus einem oder mehreren Monitoren, einer VR-Brille, einer MR-Brille und/oder zumindest einer Lichtquelle. Darüber hinaus kann der zumindest eine Aktor ausgewählt sein aus zumindest einem Lautsprecher und/oder einem Kopfhörer. Schließlich kann der Aktor einen oder mehrere Ventilatoren zur Erzeugung einer Luftströmung ent- halten. Zumindest ein weiterer Aktor kann zur Freisetzung gas- oder dampfförmiger Emissionen eingerichtet sein und so die Luftfeuchte beeinflussen oder Gerüche freisetzen. Die Aktoren der Testumgebung können in einem offenen oder geschlossenen Gehäuse angeordnet sein, welches dazu einge- richtet ist, einen Probanden in stehender, sitzender oder liegender Stellung aufzunehmen, sodass die Aktoren auf den Probanden einwirken können.

Sodann wird der Zustand von zumindest einem Aktor so beeinflusst, dass ein zweites Komforterlebnis K _MR des Probanden in der Testumgebung im Wesentlichen dem ersten Komforterlebnis K _R an dem zumindest einen Ort innerhalb des digitalen Modells des Raumes entspricht. Somit erhält der Proband einen Eindruck von den den Komfort in dem geplanten Gebäude beeinflussenden Eigenschaften, noch ehe das Gebäude realisiert wurde bzw. geplante Modernisierungsmaßnahmen umgesetzt wurden. Erst wenn der Proband mit dem Komfort- erlebnis K _R im Raum zufrieden ist, können die dadurch gewonnenen Erkenntnisse in der Planung berücksichtigt werden, sodass der Raum so erstellt werden kann, dass die Erwartungen des Benutzers erfüllt werden. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird in einer Ausführungsform davon ausgegangen, dass ein zweites Komforterlebnis K _MR des Pro- banden in der Testumgebung im Wesentlichen dem ersten Kom- forterlebnis K _R an dem zumindest einen Ort innerhalb des digitalen Modells des Raumes entspricht, wenn die das jewei- lige Komforterlebnis ausdrückenden Größen K _MR und K _R nur um einen vorgebbaren Toleranzwert voneinander abweichen. In einer anderem Ausführungsform der Erfindung wird davon aus- gegangen, dass ein zweites Komforterlebnis K _MR des Probanden in der Testumgebung im Wesentlichen dem ersten Komforterleb- nis K _R an dem zumindest einen Ort innerhalb des digitalen Modells des Raumes entspricht, wenn die das jeweilige Komforterlebnis beeinflussenden objektiven physikalischen Bedingungen Y _MR und Y _R am Ort des Probanden nur um einen vorgebbaren Toleranzwert voneinander abweichen.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann die Testumgebung dazu eingerichtet sein, eine thermische Behaglichkeit bzw. den thermischen Komfort eines Benutzers zu simulieren bzw. erlebbar zu machen. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Testumgebung dazu eingerichtet sein, eine akustische Behaglichkeit bzw. den akustischen Komfort eines Benutzers zu simulieren bzw. erlebbar zu machen. In wiederum einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Testum- gebung dazu eingerichtet sein, eine akustische und eine thermische Behaglichkeit bzw. den akustischen und ther- mischen Komfort eines Benutzers zu simulieren bzw. erlebbar zu machen.

In einer Ausführungsform der Erfindung wurde erkannt, dass es aufgrund der unterschiedlichen Geometrie zwischen dem geplanten Raum bzw. dem geplanten Gebäude und der Testumgebung sowie aufgrund der begrenzten Eigenschaften der Aktoren nicht ausreichend ist, die an einem vorgebbaren Ort des Raumes herrschenden objektiven physikalischen Bedingungen Y _R 1:1 auf die Aktoren der Testumgebung zu übertragen. Wenn beispielsweise eine Fensterfläche in einem Raum aufgrund niedriger Außentemperaturen auf einen geringen Wert abkühlt, so kann dies das Komforterlebnis des Benutzers unter Umständen nur in geringem Umfang beeinträchtigen, wenn der Abstand zum Fenster sehr groß und/oder die Fensterfläche sehr klein ist. Würde man nun den Probanden in der Testumgebung in geringerem Abstand vor ein Kühlpaneel platzieren, welches die gleiche Temperatur aufweist wie die Fensterfläche, so hätte der Proband keinen realistischen Eindruck vom Einfluss der kalten Oberfläche des Fensters auf das Raumklima, da der Strahlungsaustausch mit der kalten Oberfläche in der Testumgebung wesentlich stärker wäre als der Strahlungsaustausch mit dem real existierenden Fenster im Raum. Die Erfindung berücksichtigt diesen Zusammenhang dadurch, dass nicht die objektiven physikalischen Bedingungen Y _R des Raumes 1:1 in die Testumgebung übertragen werden, sondern das sich aus den objektiven physikalischen Bedingungen Y _R ergebende Komforterlebnis K _R . Bei dieser Übertragung können die sich aus den technischen Beschränkungen der Aktoren ergebenden Grenzen berücksichtigt werden, sodass der Zustand des zumindest einen Aktors so gewählt wird, dass die Abweichung zwischen dem ersten Komforterlebnis K _R und dem zweiten Komforterlebnis K _MR minimal wird.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Bestimmung des ersten Komforterlebnisses K _R für zumindest einen Ort innerhalb des Raumes dadurch erfolgen, dass die Innen- und Außenbedingungen mit dem digitalen Modell des Raumes multipliziert werden, um die im Inneren des Raumes herrschenden Bedingungen zu erhalten. Die objektiven physikalischen Bedingungen Y _R des Raumes ergeben sich somit aus dem Zusammenhang Y _R = A·X _R . Im nächsten Schritt können die im Inneren des Raumes herrschenden Bedingungen mit einem digitalen Komfortmodell B multipliziert werden, um daraus das erste Komforterlebnis K _R des Probanden an dem zumindest einen Ort des Raumes zu erhalten, d.h. K _R = B·Y _R . Diese Form der Berechnung kann einfach und rasch erfolgen, sodass eine Echtzeitermittlung des ersten Komforterlebnisses K _R im virtuellen Modell des Gebäudes bzw. des Raumes ermöglicht wird. Dies erlaubt es auch, sich im virtuellen Raum zu bewegen oder Einrichtungen des Raumes, wie z.B. Beschattungen, Fensteröffnungen, Beleuchtungseinrichtungen oder Heizung und Klima oder Außenbedingungen wie Tages- oder Jahreszeit im virtuellen Modell zu verändern und in der Testumgebung den sich wechselnden Komforteindruck zu erfahren, welcher sich durch die geänderten Bedingungen im Raum ergibt.

In gleicher Weise kann das Berechnen des zweiten Komfort- erlebnisses K _MR erfolgen durch die Multiplikation des Zustands von zumindest einem Aktor X _MR mit einem digitalen Modell A der Testumgebung, um die in der Testumgebung herrschenden objektiven Bedingungen Y _MR zu erhalten, d.h. Y _MR = A·X _MR . Im zweiten Schritt kann aus den in der Testumgebung herrschenden objektiven Bedingungen Y _MR durch Multiplikation mit einem digitalen Komfortmodell B das zweite Komforterlebnis K _MR des Probanden ermittelt werden, d.h. K _MR = B·Y _MR . Auch in diesem Fall kann das zweite Komfort- erlebnis K _MR rasch und einfach aus den jeweiligen Zustands- größen X _MR der Aktoren bestimmt werden, sodass die Aktoren rasch so angesteuert werden können, dass die Abweichungen zwischen dem ersten Komforterlebnis K _R und dem zweiten Komforterlebnis K _MR minimal werden. Hierdurch kann dem Probanden ein möglichst realistischer Eindruck des Komfort- erlebnisses K _R im geplanten Gebäude geboten werden.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das digitale Komfortmodell B aus realen Nutzererfahrungen ermittelt werden. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das digitale Komfortmodell B einen oder mehrere der nachfol- genden Einflussgrößen berücksichtigen: Einen Speech- Transmission-Index nach DIN EN IEC 60268-16 und/oder einen Deutlichkeitsgrad nach DIN EN ISO 3382-1 und/oder ein Unified Glare Rating nach DIN EN 12464 und/oder eine Daylight Probability nach DIN EN 17037 und/oder eine operativen Raumtemperatur nach DIN EN ISO 7730 und/oder eine Strahlungsasymmetrie nach DIN EN ISO 7730. Auch wenn das Komforterlebnis K _R , K _MR keine streng messbare Einflussgröße ist, so kann hierdurch doch eine gute Übereinstimmung mit den realen Gegebenheiten für die Mehrzahl der Probanden erzielt werden.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung können die in der Testumgebung herrschenden Bedingungen mit zumindest einem Sensor erfasst werden, wobei der Zustand X _MR von zumindest einem Aktor in Abhängigkeit der Sensorsignale so verändert wird, so dass das zweite Komforterlebnis K _MR des Probanden im Wesentlichen dem ersten Komforterlebnis K _R an dem zumindest einem Ort innerhalb des Raumes entspricht. Eine solche Sensorik kann die vorstehend beschriebene modellbasierte Ansteuerung des zumindest einen Aktors ersetzen oder ergänzen, sodass die Ansteuerung des zumindest einen Aktors mit größerer Genauigkeit und/oder schneller erfolgen kann.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Zustand X _MR von zumindest einem Aktor in Abhängigkeit des gewünschten zweiten Komforterlebnisses K _MR des Probanden aus mindestens einer Umsetzungstabelle entnommen werden. Eine solche Umsetzungstabelle kann ohne weitere Rechenoperationen ausge- lesen werden, sodass die Ansteuerung der Aktoren rascher erfolgen kann, was eine schnelle Reaktion auf eine Änderung der äußeren Umweltbedingungen im digitalen Modell des Raumes bewirken kann.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Zustand X _MR von zumindest einem Aktor in Abhängigkeit des gewünschten zweiten Komforterlebnisses K _MR des Probanden durch eine künstliche Intelligenz ermittelt werden. Beispielsweise kann hierzu ein Supervised Learning Model verwendet werden, welches einen Regressionsalgorithmus implementiert hat und den Zustand X _MR des Aktors als Prognose verwendet.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Proband die Innen- und/oder AußenbedingungenX _R , welche auf den Raum einwirken, beeinflussen. So kann der Proband beispielsweise die Tages- oder Jahreszeit wählen, zu welchen er das Kom- forterlebnis im Raum simulieren möchten. In anderen Aus- führungsformen der Erfindung kann der Proband beispielsweise im digitalen Modell ein Fenster öffnen, die Heizungs- steuerung beeinflussen, eine Fensteröffnung beschatten oder eine Beleuchtungseinrichtung schalten und den Einfluss auf das Komforterlebnis selbst und unmittelbar erfahren. In ei- nigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Proband sich auch im digitalen Raummodell bewegen und auf diese Weise das Komforterlebnis an unterschiedlichen Orten erfahren.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einigen Ausführungs- formen der Erfindung in einem Computerprogramm realisiert werden, welches dazu eingerichtet ist, das digitale Raum- modell zu erfassen oder einzulesen, beispielsweise aus einem CAD-Programm. Darüber hinaus kann das Computerprogramm zu- mindest eine Datenbank enthalten, welche Eigenschaften unterschiedlicher Baustoffe, unterschiedlicher Lampen, Heiz- körper, Fenster- und Türelemente oder anderer im Bauwesen verwendeter Elemente speichert und zur Erstellung des digi- talen Modells A des Raumes bereitstellt. Schließlich kann das Computerprogramm in Abhängigkeit vorgegebener Innen- und/oder Außenbedingungen das erste und zweite Komforterleb- nis K _R , K _MR des Probanden ermitteln und die Aktoren der Test- umgebung so ansteuern, dass die Differenz minimal wird. Das Computerprogramm kann auf einem Datenträger gespeichert, zur Übertragung über ein Computernetzwerk bereitgestellt oder im Arbeitsspeicher eines Mikrocontrollers bzw. eines Computers gespeichert sein.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungs- beispielen und Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Dabei zeigt

Figur 1 einen beispielhaften Raum und dessen thermische Eigenschaften.

Figur 2 zeigt eine Testumgebung gemäß der vorliegenden Erfindung zur Simulation des in Figur 1 gezeigten Raumes.

Figur 3 zeigt Simulationsergebnisse innerhalb der Testumgebung gemäß Figur 2.

Figur 4 erläutert das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Blockschaltbildes.

Anhand der Figuren 1 bis 3 wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei zeigt Figur 1 das digitale Modell A eines Raumes 2, in welchem sich ein Nutzer bzw. Proband 3 virtuell aufhält. Figur 2 zeigt eine Testum- gebung 1, welche vom Probanden 3 real betreten werden kann und welche ihm das identische oder zumindest ähnliche Komforterlebnis wie im Raum 2 ermöglicht, wenn dieser entsprechend dem digitalen Modell tatsächlich gebaut würde. Figur 3 erläutert den möglichen Lösungsraum bzw. die möglichen Abweichungen des ersten Komforterlebnisses im Raum 2 und des zweiten Komforterlebnisses in der Testumgebung 1.

Figur 1 zeigt ein digitales Modell eines Raumes 2, welcher vier Seitenwände 21, 22, 23 und 24 aufweist. Die Außenwände 21, 23 und 24 grenzen an die Umgebung. Die Innenwand 22 ist adiabat mit anderen Gebäudeteilen verbunden. Die Außenbau- teile sind ungedämmt und weisen für den betrachteten Winter- fall niedrigere Oberflächentemperaturen auf als die anderen Begrenzungsflächen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Oberflächentemperatur von jeweils 14,4°C gewählt bzw. aus der angenommenen Außentemperatur, der zugeführten Heizenergie und dem U-Wert der Wände errechnet. Die Innenwand 22 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Oberflächentemperatur von 20,0°C auf.

Weiterhin weist der Raum 2 im digitalen Modell eine Deckenfläche 28 und eine Bodenfläche 29 auf, welche ebenfalls adiabat mit anderen Gebäudeteilen verbunden sind und jeweils eine Temperatur von 20°C aufweisen.

In der vierten Seitenwand 24 befindet sich ein großflächiges Fenster 25, welches eine nicht mehr zeitgemäße Isolierver- glasung aufweist. Aufgrund kalter Witterung beträgt die Oberflächentemperatur dieser Verglasung somit lediglich 12°C. Die Lufttemperatur im Raum beträgt im Beispiel 23,5°C. Lufttemperatur und Oberflächentemperaturen können aus der Außentemperatur, der Wandstärke, dem Wärmedämmgrad und/oder der Position, Anzahl und Heizleistung der Heizkörper berechnet werden. Der Planer möchte nun den thermischen Komfort im Raum 2 überprüfen. Darüber hinaus möchte der Planer wissen, welcher Einfluss auf die thermische Behaglichkeit durch eine Reno- vierung erzielt wird bzw. unterschiedliche Varianten der Renovierung miteinander vergleichen. Infrage kommt bei- spielsweise der Austausch des Fensters 25 durch ein modernes Fensterelement gleicher Größe oder auch eine Verkleinerung der Fensteröffnung bei gleichzeitigem Austausch des Fensters. Bei dieser Variante wird zusätzlich zur thermischen Behaglichkeit auch der optische Eindruck des Raumes und der Lichteinfall beeinflusst. Sofern das Fenster 25 nicht dicht schließt, kann auch der Einfluss von Zugluft in der Testumgebung 1 dargestellt werden. Schließlich kann die Auswirkung einer Fassadendämmung oder einer Ertüchtigung der Heizung untersucht werden.

Hierzu wird zunächst aus den objektiven Bedingungen am Ort des Probanden 3 dessen thermische Behaglichkeit berechnet. Diese wird beeinflusst durch den konvektiven Wärmeübergang zwischen dem Probanden 3 und der Raumluft sowie dem Aus- tausch von Strahlungswärme mit den Begrenzungsflächen des Raumes. Somit ist das Komforterlebnis für den Probanden 3 abhängig von den Oberflächentemperaturen der Begrenzungs- flächen 21, 22, 23, 24, 28, 29 und 25 sowie der Lufttempera- tur im Raum. Ergänzend wird die thermische Behaglichkeit durch Zugluft, Strahlungsasymmetrien, Bekleidungsisolation und Aktivitätsgrad beeinflusst. Für Büroräume wird bei- spielsweise eine gefühlte bzw. operative Temperatur von 22°C empfohlen. Für die in Figur 1 dargestellten Oberflächen- temperaturen und die angenommene Lufttemperatur im Raum von 23,5°C (Y _R ) stellt sich am Standort des Probanden 3 eine operative Temperatur θ ₀ von 20,2°C ein. Diese fällt in die Kategorie „B" des Komforterlebnisses K _R .

Um einem Probanden nunmehr einen Eindruck des Komfort- erlebnisses im Raum 2 zu verschaffen, betritt dieser eine Testumgebung 1. Die Testumgebung 1 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als eine im Wesentlichen quaderförmige Kabine mit vier seitlichen Begrenzungsflächen 11, 12, 13 und 14 ausgestaltet. Darüber hinaus hat die Testumgebung 1 einen Boden 19 und eine Decke 18. Die Begrenzungsflächen 11, 12,

13, 14, 18 und 19 der Testumgebung 1 sind zumindest teilweise mit Heiz- oder Kühlpaneelen versehen, welche auf eine vorgebbare Oberflächentemperatur bringbar sind.

Aufgrund des unterschiedlichen Abstandes des Probanden 3 von den jeweiligen Kühlpaneelen bzw. Seitenwänden 11, 12, 13,

14, 18 und 19 einerseits und dem Abstand des Probanden 3 von den Begrenzungsflächen 21, 22, 23, 24, 25, 28 und 29 des Raumes 2 andererseits ist es jedoch nicht möglich, die gemessenen oder berechneten Temperaturen im Raum 2 identisch als Sollwerte für die Temperaturen der Heiz- oder Kühl- paneele der Testumgebung 1 zu verwenden. Stattdessen muss das Komforterlebnis des Probanden im Raum 2 bestimmt und die operative Temperatur in der Testumgebung 1 im Anschluss daran so eingestellt werden, dass das erste Komforterlebnis K _R im Raum 2 dem zweiten Komforterlebnis K _MR in der Testum- gebung 1 möglichst nahekommt. Dabei ist auch zu berück- sichtigen, dass die Testumgebung 1 nicht nur durch unter- schiedliche Abstände, sondern auch durch Art und Anzahl der Aktoren und der maximal oder minimal von der Aktoren erreichbaren Temperaturen ein abweichendes zweites Komfort- erlebnis K _MR erzeugen kann.

Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, die durch unter- schiedliche Ansteuerung der Aktoren erreichbaren möglichen zweiten Komforterlebnisse K _MR in Form eines Lösungsraumes im Vorfeld zu berechnen.

Hierzu werden unter Berücksichtigung der Limitationen der

Aktoren, des Aufbaus der Testumgebung und der Umgebung der Testumgebung die erreichbaren Oberflächen- und Lufttemperaturen Y _MR in der Testumgebung 1 und die sich daraus jeweils ergebenden Komforterlebnisse K _MR für einen in der Testumgebung 1 befindlichen Proband 3 bestimmt.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann am Ort des Probanden 3 eine operative Temperatur θ ₀ von 18; 18,3; 18,7; 19,1; 19,5; 19,9; 20,1; 20,4; 20,7; 21,1; 21,4; 21,7; oder 22°C erzeugt werden. Bezogen auf die geforderte Temperatur für Büros von 22°C fallen die Temperaturen 19,1; 19,5; 19,9°C in die Kategorie C. Die Temperaturen 20,1; 20,4; 20,7°C fallen in die Kategorie B. Die Temperaturen 21,1; 21,4; 21,7; 22°C fallen in die Kategorie A. Dieser Lösungsraum ist in Figur 3 dargestellt. Gezeigt sind die möglichen operativen Temperaturen innerhalb der Testumgebung 1 auf der Abszisse und der Betrag der Temperaturdifferenz zwischen der Testumgebung 1 einerseits und der am digitalen Modell des Raumes 2 ermittelten operativen Temperatur andererseits auf der Ordinate.

Die operative Temperatur für die Testumgebung 1 wird sodann mittels eines Optimierungsverfahrens aus dem möglichen Lösungsraum ausgewählt, sodass sie dem ersten Komfort- erlebnis K _R möglichst nahekommt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist dies der Zustand mit einer operativen Temperatur von 20,1°C. Bei dieser operativen Temperatur ist die in Fig. 3 auf der Ordinate dargestellte Abweichung zwischen K _R und K _MR minimal. Entsprechend der aus dem Optimierungsverfahren ermittelten, am besten passenden Lösungen werden sodann die Aktoren entsprechend bestromt bzw. die Heiz- oder Kühlpaneele entsprechend temperiert. Der reale Proband 3 in der Testumgebung 1 hat nun das identische oder nahezu identische thermische Komfortempfinden wie der virtuelle Proband im digitalen Modell des Raumes 2.

Figur 2 zeigt weiterhin, dass der Proband 3 eine VR-Brille 4 trägt, welche ihm ein Bild des Raumes 2 in Abhängigkeit der Blickrichtung präsentiert, sodass der Proband 3 den Eindruck hat, tatsächlich im Raum 2 zu stehen. Damit hat der Proband auch das identische optische Komforterlebnis wie im Raum 2 und kann beispielsweise Blendung oder unzureichende Beleuch- tung unmittelbar erfahren, nachdem die Lichtverhältnisse für seinen Standort im Raum 2 analog zur thermischen Behaglich- keit berechnet und in der VR-Brille simuliert werden.

Werden nun verschiedene Varianten der Modernisierung des Raumes 2 simuliert, so kann die Testumgebung 1 anders temperiert werden, um beispielsweise die Auswirkungen eines moderneren Fensterelements 25 oder einer Fassadendämmung oder der Verkleinerung der Fensteröffnung auf die thermische Behaglichkeit erfahrbar zu machen. Im Falle der Ver- kleinerung der Fensteröffnung kann dem Probanden 3 über die VR-Brille 4 gleichzeitig auch der Einfluss auf die Beleuchtung des Raumes bzw. auf den Ausblick aus dem Fenster verdeutlicht werden.

So wie im dargestellten Ausführungsbeispiel für die Strahlungswärme und den Lichteinfall näher erläutert, kann die Testumgebung 1 in anderen Ausführungsbeispielen erweitert werden, um beispielsweise den Einfluss von Zugluft zu berücksichtigen. Sofern beispielsweise ein Ventilator als zusätzlicher Aktor zur Verfügung steht, könnte für den Probanden 3 auch der Einfluss eines geöffneten Fensters erlebbar gemacht werden. Schließlich kann der Proband in einigen Ausführungsformen der Erfindung auch im Raum 2 virtuell umhergehen, wobei die operative Temperatur θ ₀ bei Annäherung an das kalte Fenster 25 weiter sinkt und bei zunehmender Entfernung vom Fenster 25 wieder ansteigt. Auch dieses Umhergehen in Raum 2 kann in der Testumgebung 1 durch entsprechende Ansteuerung der Aktoren simuliert werden. In gleicher Weise wie vorstehend erläutert kann auch der Einfluss verschiedener Nutzungen oder Ausstattungen des Raumes 2 oder angrenzender Räume auf die akustische Behaglichkeit erlebbar gemacht werden, beispielsweise bei Nutzung als Werkstatt oder Großraumbüro.

Anhand der Figur 4 wird das erfindungsgemäße Verfahren nochmals in einem Blockdiagramm näher erläutert, wobei die in Figur 4 verwendeten Parameter nachfolgend zusammengefasst sind:

Übersicht Parameter im geplanten Raum 2

Übersicht der Parameter in der Testumgebung 1:

Im oberen Bildteil bezeichnet einen Vektor an Eingangs- größen, welche den geplanten Raum 2 beschreiben. Diese Eingangsgrößen können teilweise eingegeben bzw. aus CAD- Planungen übernommen werden, soweit dies beispielsweise die geometrische Abmessung des Raumes, die Ausrichtung der Fensterflächen oder den Standort betrifft. Eigenschaften der passiven Baukomponenten, beispielsweise der Absorptionsgrad einer Schalldämmung, der U-Wert einer Wand, die Leistungs- fähigkeit eines Heizkörpers oder einer Lüftung oder andere Parameter können ebenfalls vom Benutzer eingegeben oder aus einer Datenbank 5 ausgelesen werden.

Zur Bestimmung des ersten Komforterlebnisses K _R an einer vorgebbaren Stelle des Raumes wird zunächst ein Vektor an Ausgangsgrößen Y _R bestimmt, welche in dem geplanten Raum gemessen werden könnten und die objektiven physikalischen Eigenschaften an dem zu simulierenden Ort darstellen, beispielsweise Lichtintensität, Luftbewegung, Temperatur oder einen Schallpegel. Diese im Raum herrschenden Bedingungen können aus den Außenbedingungen und dem Einfluss des Raumes bestimmt werden, d.h. Y _R = A·X _R .

Im nächsten Schritt wird aus den im Inneren des Raumes herrschenden objektiven Bedingungen Y _R durch Multiplikation mit einem digitalen Komfortmodell B das erste Komfort- erlebnis K _R des Probanden ermittelt, d. h. K _R = B·Y _R .

Wie aus dem unteren Teil der Figur 4 ersichtlich ist, wird ein ähnliches Verfahren für die Testumgebung 1 durchgeführt. Die Testumgebung ist hierbei durch die Leistungsfähigkeit ihrer Aktoren und ihre Geometrie definiert. Auch diese Daten können zumindest teilweise aus einer Datenbank ausgelesen werden. Die im Inneren der Testumgebung herrschenden objektiven Bedingungen Y _MR ergeben sich somit durch Multipli- kation des Zustandes X _MR der Aktoren mit dem digitalen Modell A _MR der Testumgebung. Das zweite Komforterlebnis K _MR des Probanden in der Testumgebung ergibt sich durch Multipli- kation der in der Testumgebung herrschenden objektiven Bedingungen Y _MR mit dem digitalen Komfortmodell B, d.h. K _MR = B•Y _MR .

Wie in Figur 3 dargestellt, ergibt sich in Abhängigkeit des Zustandes X _MR der Aktoren eine größere oder kleinere Abweichung Δ(K _R , K _MR ). In einer Optimierungsaufgabe wird nun derjenige Zustand X _MR als Sollwand der Aktoren ausgewählt, bei welchen die Abweichung A minimal ist. Ändern sich die im Inneren des Raumes herrschenden Bedingungen Y _R , beispiels- weise durch bauliche Veränderungen im Raum 2, durch Beein- flussung von Heizung und Lüftung, durch Öffnen eines Fen- sters, durch Schalten einer Beleuchtungseinrichtung, durch zusätzliche Personen im Raum oder andere Geräusch- oder Wärmequellen, können die Zustände X _MR der Aktoren nachgeführt werden, um diese Änderungen im digitalen Modell des Raumes 2 für den Probanden 3 erlebbar zu machen.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die darge- stellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Be- schreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Ansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Ansprüche und die vorstehende Beschreibung „erste" und „zweite" Ausführungsformen definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Aus- führungsformen, ohne eine Rangfolge festzulegen.