Gebäudeautomation –
was Sie schon immer wissen wollten
Was ist Gebäudeautomation?
Die Gebäudeautomation ist ein Teilbereich der Versorgungstechnik und zählt zu den wichtigen Bestandteilen des technischen Energiemanagements. Die Gebäudetechnik in einem Gebäude wird hierbei ganzheitlich betrachtet und über ein Gebäudeautomationssystem gewerkeübergreifend überwacht, gesteuert und geregelt. Es wird also ein Netzwerk aus Sensoren, Aktoren, Bedienelementen, Verbrauchern und sonstiger Gebäudetechnik geschaffen und mittels einer Programmierung in Abhängigkeit voneinander gesteuert.
Sie fragen sich bestimmt, warum dies nötig ist. Denn sie verbauen bereits smarte Komponenten mit einer hohen Energieeffizienz. Das ist richtig und bringt bereits Einsparungen. Richtig effizient wird ein Gebäude im Betrieb aber dann, wenn die einzelnen Komponenten energieoptimal im Zusammenspiel miteinander gesteuert und betrieben werden.
Ein solches Gebäude mit integriertem Gebäudeautomationssystem wird heute oftmals auch als Smart Building bezeichnet – angelehnt an den im Privatbereich üblichen Begriff des Smart Home.
Gebäudeautomation wird häufig in der Fachliteratur mit GA abgekürzt.
Welche Gewerke lassen sich in ein Gebäudeautomationssystem einbinden?
In der Regel werden die Gewerke Heizung, Lüftung, Klima, Beleuchtung, Beschattung und Entrauchung eingebunden. Aber auch weitere verbaute Gebäudetechnik kann in die Gebäudeautomation mit einbezogen werden.
Zudem können durch ein Gebäudeautomationssystem auch Dienstleistungen wie Verbrauchszählung und Verbrauchsoptimierung, Lastmanagement, Zugangskontrolle, Webanbindung und Fernwartung abgedeckt werden.
Was versteht man unter den drei Ebenen der Gebäudeautomation?
In der Gebäudeautomation unterscheidet man drei funktionale Ebenen:
Managementebene, Automationsebene, Feldebene
Auf der Managementebene ist die Gebäudeleittechnik (GLT) zu finden, eine Software in der die technischen Gebäudedaten gesammelt, visualisiert und überwacht werden. Zudem lässt sich der Gebäudebetrieb über die Gebäudeleittechnik fortlaufend optimieren, das heißt hier sind auch die Bedienfunktionen des Gebäudeautomationssystems zu finden.
Die Automationsebene verbindet die Managementebene mit der Feldebene. Hier werden die Informationen zur angebundenen Gebäudetechnik gesammelt. Das sind zum einen Daten aus der Feldebene, zum anderen aber auch die Vorgaben zur Steuerung und Regelung aus der Managementebene. Die gesammelten Daten werden auf der Automationsebene zwischen den DDCs ausgetauscht und verarbeitet. Hierzu werden auch heute noch primär proprietäre Bussysteme eingesetzt.
Unter der Feldebene versteht man die Verkabelung der Feldgeräte (Sensoren, Aktoren) mit den DDC-GA-Komponenten. Auf ihr wird somit die Gebäudetechnik durch die Sensoren und Aktoren betrieben. Die Sensoren sammeln dabei Informationen (z. B. Temperatur, Helligkeit) und senden diese über Bussysteme an die Aktoren. Dort werden sie in Steuersignale umgesetzt (z. B. für die Klimaanlage, Beleuchtung).
Generell lässt sich sagen, dass heute die Grenzen zwischen den drei Ebenen immer stärker verwischen, insbesondere zwischen Automationsebene und Feldebene. Letzteres ist auch darin begründet, dass immer mehr Intelligenz in den Sensoren und Aktoren zu finden ist, sodass diese auch direkt an die Feldbusse der DDCs angebunden werden können. In den Feldgeräten lassen sich zudem auch immer mehr Managementfunktionen finden.
Welche Bussysteme kommen in der Gebäudeautomation zum Einsatz?
Um Daten zwischen einzelnen Komponenten einer Elektroinstallation zu übertragen, kommen Bussysteme zum Einsatz. In der Gebäudeautomation werden sie unter anderem zur Steuerung von Beleuchtung, Heizung, Lüftung, Klima, Beschattung und Entrauchung eingesetzt.
Gängige Bussysteme sind:
BACnet, M-Bus, ModBus, KNX, LON, DALI, SMI, EnOcean, DMX, MP-Bus, OPC/UA
Welche Vorteile bietet eine Gebäudeautomation?
Steigerung der Energieeffizienz
Wussten Sie, dass 40 % des Energieverbrauchs in der Europäischen Union auf den Gebäudebestand entfallen? Um den Klimawandel entgegenzuwirken, sind somit Energieeffizienzmaßnahmen in Wohngebäuden und Nichtwohngebäuden ein wichtiger Faktor. Ein wesentliches Instrument, um Nicht-Wohngebäude energieeffizienter zu gestalten und Energieverbräuche zu minimieren, ist ein Gebäudeautomationssystem. Dieses steuert die im Gebäude verbauten Anlagen der Gebäudetechnik energieoptimal in Abhängigkeit voneinander und sorgt so für einen dauerhaft ressourcenschonenden Betrieb. So profitiert die Umwelt, aber auch der Betreiber, der seine Betriebskosten optimiert.
Maximierung des Komforts
Ein Gebäudeautomationssystem führt auf mehreren Ebenen zu einem erhöhten Komfort. Arbeitnehmer in einem mit einer Gebäudeautomatisierung ausgestatteten Gebäude, finden optimale Raumbedingungen in ihrem Arbeitsbereich vor. Das sorgt für Wohlbefinden und steigert damit Motivation. Durch die Entlastung von der manuellen Steuerung der Technik können sich die Arbeitnehmer zudem voll und ganz auf ihre Arbeit konzentrieren.
Aber auch die zentrale Überwachung und Bedienung der Gebäudetechnik über die GLT entlastet die dafür zuständigen Mitarbeiter. Anpassungen können von zentraler Stelle aus vorgenommen werden. Durch ein integriertes Alarmmanagement mit Weiterleitung, fallen Störungen umgehend auf und können beseitigt werden. Somit sorgt eine Gebäudeautomation für vereinfachte Arbeitsprozesse und Zeitersparnisse bei den verantwortlichen Mitarbeitern und unterstützt diese im Rahmen des technischen Gebäudemanagements.
Sicherer Gebäudebetrieb
Da sich die Anlagen der Gebäudetechnik über die GLT zentral überwachen und steuern lassen sowie ein Alarmmanagement mit Weiterleitung auf Probleme und Störungen hinweist, wird der Gebäudebetrieb eines Smart Building sicherer. Denn die verantwortlichen Mitarbeiter haben stets den Zustand der Gebäudetechnik im Blick und können bei Problemen schnell aktiv werden und diese beheben.
Wo kommen Gebäudeautomationssysteme zum Einsatz?
Eine Gebäudeautomation ist für fast alle Branchen interessant. Kunden finden sich unter anderem in den Bereichen Büro / Verwaltung, Industrie, Hotellerie / Gastronomie, Gesundheitswesen / Pharma, Bildung, Sport / Kultur / Freizeit, öffentliche Einrichtungen. Je nach Branche und Art des Gebäudes müssen branchen- und kundenspezifische Anforderungen bei der Konzeption und Umsetzung einer Lösung berücksichtigt werden. Das macht jedes Projekt einzigartig.
Gibt es Normen und Richtlinien zur Gebäudeautomation?
Der Fachbereich Technische Gebäudeausrüstung des Vereins Deutscher Ingenieure hat die Richtlinie VDI 3814 erstellt. Auch wenn es sich bei der VDI 3814 um eine Empfehlung handelt, stützen sich Gutachter im Schadensfall bei ihrer Beurteilung häufig darauf. Strukturiert in Blättern befasst sich die VDI 3814 mit dem aktuellen Stand der Technik bei der Planung und Ausführung einer Gebäudeautomation.
Aktuell befindet sich die Richtlinie in der Überarbeitung. Diese soll im Jahr 2021 abgeschlossen sein. Zu diesem Zeitpunkt wird die VDI 3813, die sich mit Raumautomation befasst, komplett in die Richtlinienreihe VDI 3814 übernommen und aktualisiert sein.
Zudem behandelt die internationale DIN-Norm ISO 16484 das Thema Gebäudeautomatisierung sowie die damit verbundenen Regelungssysteme und Steuerungssysteme. Die ISO 16484 umfasste ursprünglich sieben Teile von denen aktuell zwei Teile zurückgezogen bzw. in Überarbeitung sind.
Können Sie einige anschauliche Beispiele für Funktionen innerhalb eines Gebäudeautomationssystems nennen?
Beleuchtung
Eine Beleuchtung kann über Bewegung, Bedarf oder Tageszeit / Jahreszeit gesteuert werden.
Bei einer Bewegungssteuerung geht zum Beispiel das Licht an, wenn man einen Raum betritt oder aus, wenn der Raum verlassen wird.
Bei einer bedarfsgerechten Steuerung wird beispielsweise mittels Helligkeitsfühler die Lichtstärke – Außenlichtstärke und Innenlichtstärke – gemessen. Anhand dieser Messwerte wird die Helligkeit des künstlichen Lichts im Raum so gesteuert, dass für die Augen immer die optimalen Lichtbedingungen (Lichtstärke / Lux-Wert) und damit beste Arbeitsbedingungen herrschen.
Aber auch eine einfache zeitlich Steuerung, zum Beispiel über eine Zeitschaltung zu Schichtbeginn in einem Produktionsbereich ist möglich. Dabei kann bei geeignetem Datenmaterial auch das Lastmanagement mit einfließen.
Heizung, Lüftung, Klima (HLK)
Diese können sowohl nach Bedarf als auch zeitgerecht gesteuert werden. Bei der Steuerung werden neben Belegungszeiten der Räume auch die Außentemperatur (über Temperaturfühler) und weitere Faktoren berücksichtigt.
Verschattung
Die Steuerung kann hier ebenfalls zeit- und bedarfsgerecht nach Sonneneinfall und Windstärke erfolgen.
Es gibt noch zahlreiche weitere Funktionen der Gebäudeautomation, die auszugsweise im Folgenden aufgelistet werden:
Sicherheit / Zutrittskontrolle
Fernüberwachung / Fernsteuerung
Verbrauchsdatenerfassung (Wärme, Wasser, Gas, Strom)
Lastmanagement …
… und viele mehr. Für mehr Informationen sprechen Sie uns gerne an.
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