Die Interaktionen zwischen Mensch und Gebäude besser verstehen

Wie wird ein Gebäude genutzt? Wie empfinden die Bewohner ihren Komfort? Wie reagiert ihr Körper auf Umweltveränderungen? Wie kann der Dialog zwischen Mensch und Gebäude gefördert werden?

Im Rahmen des smart living lab versucht das Forschungszentrum Human-IST (Human Centered Interaction Science and Technology) besser zu verstehen, wie die Menschen in und mit Gebäuden interagieren. Auf der Basis dieses Wissens können Technologien entwickelt werden, die den Komfort und die Nutzungseffizienz der Gebäude verbessern und gleichzeitig ihre Energieleistung garantieren. „Wir entwickeln interaktive Tools, die es uns ermöglichen, die Bedürfnisse der Bewohner zu verstehen und sowohl ihren Komfort als auch die Gebäudeeffizienz zu verbessern.“, erklärt Denis Lalanne, Professor an der UNIFR und Leiter des Forschungszentrums Human-IST.
Im Rahmen seiner Forschungsarbeiten zum Thema Komfort vertritt Human-IST die Hypothese, dass der Mensch allmähliche Veränderungen seines Komforts nicht wahrnimmt. Um ihre Hypothese zu belegen, entwickeln die Forscher Tools, mit denen sie den Komfort des Menschen und seiner Umwelt messen können. Ein solches Tool ist die „Comfort Box“, die patentiert wurde. Hamed Alavi, einer der Planer, erklärt, dass die Box die Luftqualität (Kohlendioxid), die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit, die Helligkeit und die Geräusche registriert. Diese Daten werden auf einem Bildschirm durch einen LED-Kreis anzeigt, der die Farbe wechselt, um anzuzeigen, dass die Bedingungen gut sind oder über der Norm liegen. Dieses Tool liefert nicht nur den Bewohnern in der Umgebung, sondern auch dem Gebäude selbst Informationen, anhand derer bestimmte Parameter angepasst werden können, um den Komfort der Nutzer zu erhöhen.

Die Umgebungsbedingungen anpassen
Per Knopfdruck können die Bewohner ihre Vorlieben bei der „Comfort Box“ abrufen. Diese kann ausserdem mithilfe von Fragen einen Dialog anregen, wenn sich die Komfortbedingungen stark verändern. Dank der Techniken für maschinelles Lernen ist es heute möglich, Prognosen abzugeben und den Lebensraum individuell anzupassen. Beim nächsten Experiment geht es darum, drei verschiedene Arten von Komfort zu vergleichen: den gemessenen Komfort der Umgebung, den empfundenen Komfort der Bewohner und die physiologischen Werte, die bei den Bewohnern festgestellt werden: (Herzschlag, Schweissabsonderung und Hauttemperatur). „Wir versuchen den Zusammenhang zwischen diesen drei Arten von Komfort besser zu verstehen und so das Unwohlsein der Bewohner vorherzusagen“, ergänzt Denis Lalanne.

Die Profile der Nutzer über die Wege, die sie zurücklegen, bestimmen
2016 führte das Forschungszentrum Human-IST ausserdem ein Experiment durch, bei dem 22 Freiwillige zwei Wochen lang mit Sensoren ausgestattete Armbänder trugen. Diese Sensoren kommunizierten mit Antennen in 12 Räumen des smart living lab, wo die Wege, die sie während ihres Arbeitstages zurücklegten, registriert wurden. „Um die Daten richtig auswerten zu können, nutzten wir Techniken zur Visualisierung und Data Mining.“. In einem weiteren Experiment wollen die Forscher Daten zum Umgebungskomfort erheben und sie den von den Bewohnern zurückgelegten Wegen gegenüberstellen. Im Zuge dieses neuen Experiments können die Aktivitäten der Bewohner und ihre Beziehung zum Komfort an verschiedenen Orten beobachtet werden.“, erkärt Denis Lalanne. Anhand der ersten Modellergebnisse identifizierten die Forscher des Teams, Himanshu Verma und Hamed Alavi, drei typische Bewohner-Profile:

- die "Kuriere", die sich regelmässig mit ihren Kollegen mündlich austauschen und häufig Kollegen empfangen. Diese Personen verbringen viel Zeit im Büro, treffen sich aber auch mit anderen an nahe gelegenen Orten.
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die "Mitarbeiter", das heisst Personen, die keine Routine haben, die häufig unterwegs und wenig im Büro sind. Sie haben viele Meetings in Konferenzräumen und nutzen die Cafeteria wenig.
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die "Arbeiter", die sich auf präzise Forschungsaktivitäten konzentrieren. Sie sind eher sesshaft, gehen öfter in die Cafeteria als die anderen, verlassen jedoch selten ihr Büro.

In der nächsten Testphase werden die Mikro-Interaktionen mit Infrarot-Sensoren beobachtet, wobei Ortsveränderungen zentimetergenau verfolgt werden können. Zwei Örtlichkeiten werden besonders gründlich untersucht: ein lauter Teamarbeitsbereich und ein Ruhebereich zum Lesen und individuellen Arbeiten. Die Zielsetzungen des Experiments, an dem sich auch die Teams EPFL Building 2050 und LASUR sowie das Atelier Oï beteiligen, sind vielfältig: die Bedürfnisse der Nutzer in Bezug auf die Räume besser verstehen, das Gebäude effektiver nutzen und die Zusammenarbeit fördern. „Diese neuen, präziseren Analysen helfen uns dabei, mehr auf die Bedürfnisse der Nutzer des smart living lab einzugehen und Räumlichkeiten anzubieten, die innovativ, komfortabel und energieeffizient sind.“, bemerkt Denis Lalanne.

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