Gebäudeautomation: Steuerung von Gebäuden durch Automatisierung
Gebäudeautomation optimiert Energieeffizienz, Komfort und Sicherheit von Gebäuden durch die intelligente Vernetzung von Systemen und Anlagen
Eine wirksame Gebäudeautomation trägt zur Verringerung der Betriebskosten und zur Reduktion von CO2-Emissionen bei. Die Integration verschiedener Systeme wie Heizung, Lüftung, Klimatisierung und Beleuchtung ermöglicht eine zentrale Steuerung und Überwachung. Dank der Nutzung offener Standards und Schnittstellen lässt sich die Automatisierungslösung flexibel erweitern oder anpassen.
Gebäudeautomation: Vernetzung und Steuerung von Gebäudetechnik
Gebäudeautomation
Digitale Gebäudeverwaltung und Technologie
Darstellung moderner Technologien zur effizienten Verwaltung und Überwachung von Gebäuden und urbanen Strukturen.
Gebäudeautomation ist seit langen Jahren ein etablierter Begriff im Kontext des Betriebs von technischen Anlagen. Aber was genau möchten wir unter diesem Ausdruck alles einschließen? An dieser Stelle kommt die folgende Definition zum Einsatz:
Gebäudeautomation: Effizientes Gebäudemanagement
Zu Gebäudeautomation zählen sowohl Anlagen innerhalb eines Gebäudes als auch in mehreren Objekten. Dies umfasst auch die peripheren Komponenten wie Schaltschränke, Kabelnetze und Einrichtungen zur Datenerfassung (Sensoren) und Weitergabe von Informationen. Im Kontext der digitalen Gebäudeautomation umfasst es auch die zentrale Technologie, die das System zu einem Managementinstrument macht, das als Management-Informations-System (MIS) bezeichnet wird. Mit Hilfe dieses Systems wird die oft komplexe Haustechnik effizient, sicher und in großen Teilen auch vorausschauend verwaltet.
Vorausgesetzt, das System wurde zuvor entsprechend konzipiert, ermöglicht es beispielsweise:
Ergebnisanalysen,
Energiemanagement,
Zustandsinformation usw.
Abgrenzung von Gefahrenmeldeanlagen
Um möglichen Missverständnissen, wie sie beispielsweise bei Ausschreibungen auftreten könnten, vorzubeugen, ist es wichtig zu verstehen, dass die zuvor behandelten Gefahrenmeldeanlagen nicht zur Gebäudeautomation gehören. Dennoch können sie, wie bereits besprochen, sinnvoll mit ihr verbunden werden.
Die TGA steuern, regeln, erfassen und optimieren
Die Gebäudeautomation gewährleistet einen hohen Komfortstandard für die Nutzer des Gebäudes. Darüber hinaus bietet sie die Möglichkeit, eine hohe Betriebssicherheit zu erreichen und Energie einzusparen. Um diese Ziele umzusetzen, ist die Beschaffung eines leistungsstarken Automatisierungssystems erforderlich. Dieses System muss so gestaltet und implementiert werden, dass die vorgegebenen Nutzerziele automatisch durch Einstellung von Parametern erreicht werden, ohne dass manuelles Eingreifen seitens des Bedienpersonals erforderlich ist.
Beispielhaft wäre die Steuerung der Heizung abhängig von der Sonneneinstrahlung, möglicherweise in Verbindung mit der Anpassung der Jalousien und der Raumnutzungszeit. Ein weiteres Beispiel betrifft die Beleuchtungssteuerung, die sich nach der Anwesenheit von Personen im Raum und dem Tageslichteinfall durch die Fenster richtet.
Im Bereich der Gebäudeautomation gibt es mitunter Verwirrung bezüglich der Begriffe. Deshalb möchten wir klarstellen: Die Gebäudeautomation ist nicht gleichbedeutend mit dem Begriff Gebäudesystemtechnik (oder Bustechnik).
Vielmehr ist die Gebäudesystemtechnik/Bustechnik ein Bestandteil der Gebäudeautomation, der hauptsächlich dazu dient, die verwendete Technologie und die Funktionen miteinander zu integrieren.
Gebäudeautomation: Definition und Ebenen
Um zu verdeutlichen, warum der Ausdruck "Gebäudeautomation" verwendet wird, könnte man erläutern, dass er eingeführt wurde, um den Unterschied zur früheren konventionellen Elektroinstallation herauszustellen. Wenn eine Klassifizierung der Gebäudeautomation vorgenommen werden soll, empfiehlt es sich, dies in drei Ebenen zu unterteilen.
Die Feldebene wird als die unterste Ebene betrachtet. Hier wird die technische Gebäudeaus-rüstung mithilfe der Feldgeräte, Sensoren und Aktoren betrieben bzw.
in Gang gehalten. Sensoren dienen der Aufnahme von Informationen wie zum Beispiel
Bewegungsmelder,
Temperaturfühler,
Druckmesser usw.
Datenübertragung und Gebäudesteuerung
Diese Informationen werden als Datentelegramme an die Aktoren übertragen und dabei das jeweilige Bussystem genutzt. Hier erfolgt die Umwandlung der Informationen in Schaltsignale. Zum Beispiel können dadurch die Beleuchtung eingeschaltet, die Heizungsvorlauftemperatur reduziert oder ein Ventilator abgeschaltet werden. Solche Daten können auch aufgezeichnet werden, etwa für Archivzwecke. Auf diese Weise werden Betriebszustände bestimmter Anlagenteile wie Motoren, Ventile, Klappen usw. zu bestimmten Zeitpunkten erfasst oder auch direkte Messwerte wie Druck, Temperatur, relative Feuchte oder Verbrauchswerte ermittelt.
Die Automatisierungsebene zeichnet sich dadurch aus, dass die technische Gebäudeausrüstung (TGA) basierend auf den von der Feldebene (von unten) gelieferten Daten gemäß den Befehlen der Managementebene (von oben) gesteuert oder reguliert wird. Für den Datenaustausch auf dieser Automatisierungsebene zwischen den Schnittstellen (DDC - Direct Digital Control) gibt es trotz weitreichender Standardisierung bedauerlicherweise noch viele herstellerabhängige Bussysteme.
Bussysteme und Managementebenen
Herstellerunabhängige Bussysteme werden vorrangig in Zweckbauten wie Bürogebäuden, Kliniken und Flughäfen eingesetzt. Bei Nachrüstungen werden oft drahtlose Steuerungen verwendet, um die Verlegung von Kabeln zu vermeiden. Dies trifft beispielsweise auf die Nachrüstung von Raumtemperaturregelungen oder Alarmanlagen zu.
Abschließend erfolgt auf der Managementebene die Zusammenführung von Informationen zur zentralen Steuerung und Überwachung der laufenden Prozesse, einschließlich der Störungsalarmierung. Hierbei handelt es sich um einen zentralen Bildschirmarbeitsplatz, an dem die gesammelten Informationen der Gebäudeautomation erfasst, ausgewertet und bei Bedarf in gedruckter Form ausgegeben werden. Diese Ebene überwacht die Anlagen und ermöglicht eine Optimierung des Betriebs.
Managementsysteme existieren sowohl in zentraler als auch in dezentraler Ausführung. Bei der zentralen Variante gibt es eine zentrale Leitwarte, während bei der dezentralen Lösung verteilte Systeme mit mehreren Bedienstationen verwendet werden.
Zur Bedienung wird eine spezielle Software benötigt, um
die technischen Vorgänge innerhalb des Gebäudes zu visualisieren
die Daten der Regler über das Feldbussystem zu sammeln
und sie grafisch auf dem Bildschirm abzubilden.
Effiziente Nutzung der Gebäudeleittechnik
Automatisierungssystem Übersicht
Darstellung der Hierarchie in Gebäudeautomatisierungssystemen.
In einfachen Worten ausgedrückt, ist die Gebäudeleittechnik die Verbindung zwischen dem Nutzer auf der Managementebene und der Gebäudeautomatisierung.
Bei der Auswahl eines solchen Managementsystems ist es ratsam, sorgfältig zu überlegen, ob man sich für ein System mit herstellerunabhängigen Schnittstellen wie OPC und BACnet oder für ein herstellerabhängiges System entscheidet.
Des Weiteren gehören zur Gebäudeautomatisierungsanlage unter anderem Schaltschränke und Kabelnetze für die Mess-, Steuer- und Regelungstechnik sowie die Übertragung von Informationen.
Bisher so gut. Zu diesem Zeitpunkt mag sich der Leser vielleicht fragen, wie die Situation in seinem Verantwortungsbereich aussieht. Eine solche Gebäudeautomatisierungsanlage zu besitzen, ist ein gewisses Privileg. Wenn man davon ausgeht, dass die Anlage nicht einfach nur existiert, sondern mit spezifischen nützlichen Zielen errichtet wurde, sollte auch die laufende Bedienung der Anlage zwangsläufig und sinnvoll sein.
Bedauerlicherweise hat der Autor in vielen Fällen beobachten müssen, wie in geschlossenen Räumen Drucker Papier auswerfen, das im Grunde genommen nie gelesen wurde, während der Bildschirmarbeitsplatz ungenutzt blieb. Häufig entstand der Eindruck, dass das Team hierüber überfordert war. Auf Nachfrage wurde oft mitgeteilt, dass keine Zeit für die Bedienung vorhanden sei. Was auch immer die Gründe für einen solchen Zustand sein mögen, eins ist offensichtlich: Der Aufwand und der Nutzen stehen in diesem Fall nicht im Einklang.
Normen und Richtlinien
Auch das Gebiet der Gebäudeautomatisation ist nicht ganz einfach, und vor allem im Detail erscheint es manchem auch unübersichtlich. Um sich zurechtzufinden, werden in diesem Kapitel einige Hinweise über die wichtigen Normen und Richtlinien auf diese
Bezüglich der Energieeinsparung im Zusammenhang mit der Gebäudeautomation ist die DIN EN 15232 Energieeffizienz von Gebäuden - Einfluss von Gebäudeautomation und Gebäudemanagement von besonderem Interesse.
Die Wirtschaftlichkeit von Automationssystemen kommt auch bei der Zertifizierung von Green Buildings nach DGNB oder LEED zum Tragen.
Zur Umsetzung von DGNB bzw. LEED ist ein fachgerechtes Konzept notwendig. An dieser Stelle setzt die VDI-Richtlinienreihe 3813 Raumautomation an. Sie legt gewerke-übergreifend die Funktionen der Raumautomation fest. Insofern haben die GA-Fachplaner hierdurch eine geschlossene Planungssystematik zur Verfügung. Damit kann die Beschreibung aller Raumfunktionen bis hin zur höchsten Energieeffizienzklasse A erfolgen.
Die neue VDI 3814 - der Standard der Gebäudeautomation wird aktualisiert.
Seit 1977: VDI 3814 Blatt 1
Frühe 1990 er: Die VDI 3814 prägte die DIN EN ISO 16484
Gegenwärtig: Ist die Richtlinienreihe in Deutschland der anerkannte Standard (Anlagen- und Raumautomation gemeinsam, Gründrucke seit Juli 2017)
Zukünftig (2020 er): Digitales Planen, Bauen und Betreiben
Normen für energieeffiziente Gebäudeautomation
Normen für Gebäudeautomation
Übersicht der Standards zur Energieeffizienz in der Gebäudeautomation.
Das Diagramm bietet eine Übersicht über die relevanten Normen und Richtlinien im Bereich der Gebäudeautomation, die als Basis für die Steigerung der Energieeffizienz dienen. Es zeigt, wie verschiedene Normen wie DIN EN ISO 16482, VDI 3814 und DIN EN 15232 ineinandergreifen, um ein umfassendes Regelwerk für die effiziente Automatisierung und Energiemanagement in Gebäuden zu schaffen. Diese Standards sind entscheidend für die Entwicklung und Implementierung von Systemen der Gebäudeautomation, die nicht nur die Betriebskosten reduzieren, sondern auch einen Beitrag zum Umweltschutz leisten durch die Minimierung des Energieverbrauchs.
In ihrem aktuellen Stand (per 2017) umfasst sie die folgenden 7 Blätter:
Blatt 1: Systemgrundlagen
Blatt 2: Gesetze, Verordnungen, Technische Regeln
Blatt 3: Hinweise für das Gebäudemanagement, Planung, Betrieb und Instandhaltung Blatt 3.1: Hinweise für das Gebäudemanagement, Schnittstelle zum Facility Manage-ment
Blatt 5: Hinweise zur Systemintegration
Blatt 6: Grafische Darstellung von Steuerungsaufgaben Ausgabedatum: 2008-07
Blatt 7: Gestaltung von Benutzeroberflächen Ausgabedatum: 2012
Nachhaltigkeit und umweltbewusste Gebäudetechnik
Wir sprechen offiziell von Nachhaltigkeit seit der Agenda 21, die 1992 auf der Konferenz für Umwelt und Entwicklung der Vereinten Nationen beschlossen wurde.
Auf diese Grundlage fußen auch die Umweltzertifikate wie zum Beispiel
DGNB, (Deutsche Gesellschaft für nachhaltiges Bauen)
LEED (Leadership in Energy and environmental Design)
und BREEAM (Building Research Establishment Environmental Assessment Method),
Bewertungskriterien für nachhaltige Gebäude
Solarenergiegenutzte Gebäude
Beispiel für umweltfreundliche Energieanwendung in Wohngebäuden.
die zwecks Bewertung der Nachhaltigkeit von Gebäuden ins Leben gerufen worden sind.
Nachhaltigkeit im Bauwesen und Energieverbrauch
Nachhaltigkeit im Bauwesen
Erläuterungen zu ökonomischen, ökologischen und sozialen Aspekten der Gebäude.
Im Verlauf der Jahre hat sich der Begriff "Nachhaltigkeit" fest im Alltag etabliert. Bedauerlicherweise scheint seine Bedeutung an Kontur zu verlieren und erfährt derzeit eine gewisse Überbeanspruchung. Die entscheidende Frage ist, ob bei jedem Gebrauch des Begriffs "nachhaltig" wirklich ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Ressourcennutzung und -regeneration gegeben ist. Leider gestaltet sich dies oft als schwer nachvollziehbar, was in vielen Fällen zu einem Glaubensakt werden kann. Dennoch zeigt sich in zahlreichen Situationen zumindest ehrliches Bemühen. Eine Triebkraft dieser Entwicklung ist letzten Endes die Europäische Kommission. Gemäß ihrer Einschätzung entfallen auf Bau und Wartung von Gebäuden, einschließlich Heizung, Klimaanlagen, Beleuchtung und elektrischer Ausstattung, 40 % des Energieverbrauchs in der EU. Durch gesetzliche Vorgaben wie die Energieeinsparverordnung (EnEV) soll der allgemeine Energieverbrauch reduziert und somit die CO₂-Emissionen verringert werden.