“Gleichzeitig heizen und kühlen kommt oft vor“

Kompakt informieren

• GA-Experten sehen die Planungsmethode BIM als Start in den Evolutionsstandard „Gebäude 4.0“. Die Nutzung der damit einhergehenden Massendaten sei dann der Einstieg in das „Internet der Dinge“ und damit in neue Gebäudetechnologien.
• Schon heute ist klar: Die Bedienlogik von MSR- und GA-Technik muss an die von Smartphones anpasst werden.
• Künftig sollen Gebäudeautomationssysteme mit Fehleranalysefunktionen ausgestattet werden, auch dem Geschäftsmodell GA-Qualitätskontrolle werden gute Chancen nachgesagt.
• Auch professionell betriebene Gebäude und Liegenschaften verfügen noch über ein großes und wirtschaftliches Energieeinsparpotenzial.

Unterschiedlicher kann das Innovationstempo in der Gebäudetechnikbranche kaum sein. Während die Betreiber großer kommunaler und staatlicher Liegenschaften mit den Unbilden mehrerer Generationen an Gebäudeleittechnik(GLT)-, Automations- und MSR-Systemen in offener und geschlossener Ausführung kämpfen, sind andere schon auf dem Sprung zum Gebäude 4.0.

Die Protagonisten integrierter Managementsysteme für Real Estate, Gebäudeautomation (GA), Energiemanagement (EM) sowie Wartung und Service erhoffen sich aus den dann bereitstehenden gebäudetechnischen Massendaten neue Impulse zum Bau und Betrieb nach der BIM-Methode geplanter Gebäude mit einer stärkeren Ausrichtung an der Wirtschaftlichkeit des Gebäudekonzepts.

Gleichzeitig geht es darum, die Bedienschnittstelle zwischen dem Gebäudesystem und dem Nutzer an den heutigen Bedürfnissen und Fähigkeiten auszurichten. Dazu gehört auch die Option, aktuell notwendige Informationen auf einem Dashboard (Armaturenbrett) beliebig zu gruppieren, um spezifische Daten aufzurufen oder um Prozesse zu steuern.

Auf der anderen Seite gilt es, die Migration bestehender Anlagen voranzutreiben und den Betrieb gegen nicht-autorisierte Eingriffe durch Dritte im Einklang mit den neuen rechtsverbindlichen Sicherheitsstandards abzusichern. Es bedarf nicht viel Phantasie, dass durch verschärfte EnEV-Standards, BIM-Planungsmethoden, integrierte Managementsysteme und neue Bürokonzepte künftig ganz andere Anforderungen als bisher an die TGA gestellt werden.

Mehr Digitalisierung, mehr Energieeinsparung, mehr Wirtschaftlichkeit

Die klassische Gebäudeautomation (GA) mit den Funktionen Überwachen, Steuern, Regeln und Optimieren, scheint ein Auslaufmodell zu sein. Dem aktuelle Stand, gewerkeübergreifende Funktionen in nur noch ein Gebäudemanagementsystem zu integrieren, folgt Gebäude 4.0, das zusätzlich aus allen im Gebäude verfügbaren Daten einen Mehrwert für den Betreiber bzw. Nutzer generieren soll.

Rainer Haueis, Siemens AG, umreißt die Entwicklungsstufen von der klassischen Gebäudeautomation zu einem künftigen Real Estate Cockpit so:

• Generierung von Kennzahlen über Anlagen, Gebäude und Liegenschaften aus Planungs- und Betriebsdaten
• automatische Aufstellung von Ranglisten über wirtschaftliche Optimierungsmaßnahmen
• Überprüfung von energetischen Verbesserungsmaßnahmen nach dem Motto, was haben wir bestellt, was haben wir bekommen
• Plausibilitätskontrollen der GA- und Anlagenfunktionen anhand von Kenngrößen (typisches Problem: heizen und kühlen gleichzeitig)
• Anpassung der GA-Strategie an die jeweilige Gebäudenutzung
• automatische Optimierung der Energieversorgung (Kosten, Energieverbrauch, Umweltparameter)

Das von Siemens gemeinsam mit SAP entwickelte Real Estate Cockpit Abb. 1 soll neben den wichtigsten Geschäftsindikatoren (z. B. Portfolio Manager) auch benutzerspezifische Ansichten und spezifische Daten, wie Wartungskosten je Einheit, Belegungsstruktur, Anzahl Serviceeinsätze, Mieterzufriedenheit, Leerstand, Altersstruktur von Gebäude und Anlagen, Portfolio und andere Daten per Dashboard bereitstellen.

Dieses Dashboard müsse nutzerspezifisch in der gesamten Bandbreite der Real-Estate-Aufgaben definierbar sein. Haueis weist auf die Notwendigkeit hin, die in solchen Systemen anfallenden Datenmengen für die Planung künftiger Gebäude zu nutzen, denn Zitat: „Neubauten müssen konsequent anders geplant werden. Dabei wird BIM künftig allgegenwärtig sein.“

VDMA-Einheitsblatt 24 774 zur IT-Sicherheit ist rechtsverbindlich

VDMA-Einheitsblätter spiegeln den Stand der Technik wider und sind damit rechtsverbindlich. Für die Hersteller, Planer, Installationsfirmen und Anwender von Gebäudeautomationssystemen bedeutet dies, dass sie über die Risiken von GA-Systemen im IT-Umfeld spätestens mit der Herausgabe von VDMA 24 774 „IT-Sicherheit in der Gebäudeautomation“ vom Juni 2016 Bescheid wissen bzw. Abwehrmaßnahmen getroffen haben müssten.

Andreas Wetzel, Sauter-Cumulus GmbH, Freiburg, warnt deshalb vor einer sorglosen Aufschaltung, insbesondere bestehender GA-Systeme auf IT-Infrastrukturen, denn Altanlagen seien besonders anfällig gegenüber gezielten Hackerangriffen oder Datenklau Abb. 2. Vielen Betreibern, Anlagenbauern oder GA-Planern sei nicht bewusst, welche Konsequenzen die Veröffentlichung des VDMA-Einheitsblatts 24 774 für sie habe. Insbesondere müsse künftig die IT-Sicherheit von GA-Systemen in Leistungsverzeichnissen dezidiert ausgewiesen werden.

Gleichzeitig müsse der Bauherr bzw. der Nutzer der Gebäudeautomation die IT-Sicherheit ihrer Anlagen offensiver einfordern. Ebenso müssten Hersteller entsprechende Technologien in ihren Produkten und Projekten anbieten. Wetzel räumt ein, dass bei BACnet-Systemen Sicherheitslücken bestehen und die vorhandenen Controller oft nicht die erforderliche Rechnerleistung zur Umsetzung der IT-Sicherheit aufweisen.

Als erste Maßnahme zur Verbesserung der Sicherheit empfiehlt Wetzel, den physikalischen Zugang zu Schaltschränken zu limitieren und die entsprechenden Firewalls zu überprüfen. Auch Funkübertragungsstrecken müssten auf den sicherheitstechnischen Prüfstand. Wetzel rät, bestehende Funktionalitäten von GA-Systemen darauf zu überprüfen, ob diese überhaupt gebraucht werden. Ein wichtiges Hilfsmittel zur Identifizierung und Umsetzung von IT-Sicherheitsmaßnahmen seien die IT-Grundschutz-Webseiten des Bundesamtes für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI, www.bsi.de ).

Gebäude systematischer in Betrieb nehmen

Auch Karl-Heinz Belser, Johnson Controls Systems & Service, Stuttgart, betont, wie wichtig künftig die geplante IT-Sicherheit bei GA-Systemen ist. „Mehr Vernetzung und mehr Sensorik bedeuten noch größere Datenmengen und damit auch mehr Angriffspunkte.“

Um die TGA-Gewerke einheitlich in das GA-System einzubringen, sei es notwendig, die VDI-Richtlinie 3814 „Gebäudeautomation“ dem aktuellen Stand anzupassen. Wegen der zunehmenden Komplexität des GA-Gewerks spiele das Inbetriebnahme-Management als Teil der Projektentwicklung und der gewerkeübergreifenden Fachplanung künftig eine wichtigere Rolle. Das zeige beispielsweise die Green-Building-Zertifizierung nach LEED-Standard, die eine grundlegende Inbetriebnahme (fundamental commissioning) der gebäudetechnischen Gewerke als unabdingbare Voraussetzung zum Erreichen der 35 Punkte im Bereich „Energie und Atmosphäre“ vorschreibe.

Analog zur Entwicklung Industrie 4.0 sieht Belser die Planungsmethode BIM als Start in den Evolutionsstandard „Gebäude 4.0“. Die Nutzung der damit einhergehenden Massendaten sei dann der Einstieg in das „Internet der Dinge“ und damit in neue Gebäudetechnologien. Zweifellos sei BIM und das digitale Bauen 4.0 mit zusätzlichem Planungsaufwand verbunden, der entsprechend honoriert werden müsse, so Belser.

Vereinigung VDI 3813 und VDI 3814 zur neuen VDI 3814

Nachdem die bauklimatischen Einsparmöglichkeiten bei Gebäuden weitgehend ausgereizt sind, konzentriert sich die TGA-Branche mehr auf die Effizienzverbesserung bei den Komponenten sowie auf einen effizienteren Anlagenbetrieb. Dabei spielt die Gebäudeautomation als zentrales Werkzeug zur Generierung weiterer Effizienz-Strategien künftig eine tragende Rolle, so der allgemeine Tenor auf der GLT-Anwendertagung.

Um die Planungs- und Ausführungsqualität von Gebäude- und Raumautomation zu verbessern und den Anforderungen einer IT-basierenden Gebäudeautomation gerecht zu werden, arbeitet der VDI als Regelsetzer der-zeit daran, die bisher getrennten Richtlinienreihen VDI 3813 (Raumautomation) und VDI 3814 (Gebäudeautomation) miteinander zu verbinden.

Jörg Balow von Arup Deutschland, Berlin, wies bei der Vorstellung der neuen VDI 3814 darauf hin, dass Planer und Bauherren künftig sehr viel mehr Zeit in die Erarbeitung der Grundlagen für ein Leistungsverzeichnis investieren müssen. Dabei ist die Vorgehensweise in Blatt 2.1 in Form von Checklisten vorgegeben, nach dem Motto, wie ist zu planen und was muss getan werden. Das neu erarbeitete Blatt 3 habe den Vorteil, dass es wie ein Baukasten aus Funktionen und Funktionsmakros aufgebaut ist.

Blatt 5 „Energieeffizienz“ beschreibt, mit welchen Funktionen die Energieeffizienz-ziele der Bundesregierung im Neubau wie auch im Gebäudebestand erreicht werden. Blatt 6 „Qualifizierung von Personen“ kommentiert Balow kurz und knapp: „Wir haben zu wenig Personal, das zudem nicht ausreichend ausgebildet ist.“

Eine besondere Herausforderung sieht Balow in der VOB-gerechten Umsetzung der VDI 3814. „Das Leistungsverzeichnis muss der im September 2016 herausgegebenen DIN 18 386 ‚VOB Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen – Teil C: Allgemeine Technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV) – Gebäudeautomation‘, Abschnitt 0, entsprechen. Abschnitt 0 ist für Planer verpflichtend!“ Dabei gelte es, besonders die neuen Punkte 0.2.13 (Funktionsbeschreibung), 0.2.14 (Anforderungen an Energieeffizienz und Energiemanagement), 0.2.15 (Vorgaben von Gutachtern) und 0.2.16 (Vorgaben digitaler Datenaustausch) zu beachten. Bei Nichtbeachtung drohen den GA-Planern bzw. der die GA ausschreibenden Stelle Schadenersatzklagen, so Balow, da VDI-Regeln rechtsverbindlich seien.

Fehler im GA-System automatisch erkennen

Dieser Fehler scheint symptomatisch für das regelungstechnische Zusammenspiel von Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlage zu sein: Es wird geheizt und gleichzeitig gekühlt. Oft reicht ein defektes Ventil aus, und die Anlagen spielen verrückt. Aber klassische Gebäudeautomationssysteme sind in der Regel nicht in der Lage, solche und andere energiezehrende Fehler automatisch zu erkennen.

Thorsten Müller-Eping, Fraunhofer ISE, Freiburg, bemängelt, dass weder bestehende noch neue Gebäudeautomationssysteme mit Fehleranalysefunktionen ausgestattet sind. Selbst wenn entsprechende Informationen zur Verfügung stehen, würden diese nur in den seltensten Fällen genutzt. Hinzu kämen schrumpfende Budgets und begrenzte Personalressourcen, die sich negativ auf den Gebäudebetrieb und damit auf die Gebäudeenergieeffizienz auswirkten.

Erfahrungen mit professionell angewendeten Energiemanagementsystemen und Analysemethoden hätten jedoch gezeigt, dass in solchen Fällen durch gering-investive Maßnahmen, zum Beispiel eine sorgfältige Betriebsführung, 5 bis 30 % an Energie eingespart werden könne. Typische Fehler, die zu einem Energiemehrverbrauch führen, sind nach den Erfahrungen von Müller-Eping:

• kein oder ungenügender Absenkbetrieb
• Betriebszeiten von Ventilatoren, Pumpen, Wärme-/Kälteerzeuger nicht aufeinander abgestimmt
• gleichzeitiges Heizen und Kühlen bei RLT-Anlagen
• zu hohe Volumenströme, dadurch zu geringe Temperaturspreizung in den hydraulischen Systemen
• zu groß dimensionierte Erzeugeranlagen
• Fehler in der Messtechnik, defekte Sensoren

Müller-Eping fordert, künftige Gebäudeautomationssysteme mit regelungsbasierenden Fehlererkennungs-Programmen auszurüsten. In einem nächsten Schritt könnten modellbasierende Diagnosesysteme auf der Basis von Messdaten und Simulation Eingang finden. Solche Fehlererkennungs-Methoden müssten jedoch für die jeweilige Anlange „trainiert“ werden. Auch sei eine große Rechen- bzw. Speicherkapazität im GA-System erforderlich. Aktuell sei die automatische Fehlererkennungs-Methode „nahe an der Markteinführung“. Die Amortisationszeit soll bei ein bis drei Jahren liegen.

Besseres Image durch Geschäftsmodell GA-Qualitätskontrolle

Mehr Wärmeschutz geht nicht, die bauphysikalischen Möglichkeiten sind weitgehend ausgereizt. Deshalb werde der Gebäudeautomation bei der Umsetzung der „Energiewende bei Gebäuden“ ein höherer Stellenwert als bisher beigemessen. Diese Erkenntnis war auf der Tagung gleich mehrfach zu hören.

Allerdings muss die Qualität der Planung, der Ausführung und auch des Betriebs deutlich verbessert werden, mahnt Stefan Plesser, Synavision, Bielefeld. Sein Urteil: „Die Planung ist oft schlecht und zu komplex. Die Planer machen häufig große Versprechungen, liefern aber nicht. Der Bauherr bzw. Auftrag-geber muss sich fragen, ob er das bekommt, was er bestellt hat.“

Eine unabhängige Qualitätssicherung von GA-Systemen sei notwendig, denn es mache keinen Sinn, dass TGA-/GA-Planer die von ihnen geplanten Anlagen selbst prüfen. Plesser und Kollegen haben deshalb 2010 die Synavision als Spin-off der TU Braunschweig (Gebäude-Engineering) und der RWTH Aachen (Software-Engineering) gegründet und ein Konzept zur „Prüfbaren Gebäudeperformance“ entwickelt, erprobt und umgesetzt.

Seit 2015 bietet das Unternehmen den „Digitalen Prüfstand für Gebäudeperformance“ als Dienstleistung für Gebäudebetreiber und als Software-Lizenz für Ingenieure an. Aktuell werden täglich zwei bis drei Anlagen durch zehn Gebäude- und Software-Ingenieure geprüft, so Plesser. Ein Beispiel ist die Funktionsprüfung des Celler Badelands, bei der zahlreiche Funktionsstörungen und Fehlfunktionen mithilfe des digitalen Prüfstandes aufgedeckt wurden.

Das Plenum reagierte sehr positiv auf dieses Dienstleistungsangebot, denn, Zitat Plesser, „nicht-fertige Gebäude sind heute die Regel und nicht die Ausnahme“. Auch der Grandseigneur der Gebäudeautomation, Hans Kranz, begrüßte die Entwicklung und Dienstleistung von Synavision: „Das ist eine tolle Chance für die GA- und EM-Branche, ihr angeschlagenes Renommee zu verbessern.“

Neue Bürowelt bei Bosch ganz ohne Heizkörper

Die neue Bürowelt ohne Einzelbüros, dafür mit strukturierten Arbeits- und Kommunikationszonen, eng gesetzten Einheitsschreibtischen, großzügigen Teeküchen mit Lounge-Bereichen sowie separaten Zonen für Besprechen und Telefonieren stellen ganz neue Anforderungen an das Heizungssystem, die Raumtemperaturregelung und die Raumakustik.

Bei einem Umzug aus einem konventionellen Bürogebäude in ein Niedrigenergiegebäude vom Typ „neue Bürowelt“ scheint die Vorbereitung der Mitarbeiter und die damit einhergehende Abkehr von Einzelbüros und anderen Privilegien – zumindest in der Übergangsphase – notwendig und sinnvoll zu sein Abb. 3.

Werner Steiner und Ute Bartels, Robert Bosch, berichteten am Beispiel des Bürogebäudes SI 125 (36 × 72 m) am Bosch-Standort Schwieberdingen von ihren Umzugserfahrungen und den Ergebnissen eines wissenschaftlich begleiteten Nutzer-Feedbacks. Abgesehen von den bekannten Tücken und Besonderheiten der „schönen neuen Bürowelt“ ging es auch darum, wie sich ein nach Niedrigenergiestandard geplantes Low-Budget-Bürogebäude (1500 Euro/m², 3-Scheiben-Wärmeschutzglas, 20 bis 25 cm starke Wärmedämmung, luftdichte Gebäudehülle, kompakter Baukörper) auf das Befinden der Mitarbeiter auswirkt.

So wurde beispielsweise – außer in den Treppenhäusern – auf statische Heizkörper verzichtet, die Heizfunktion wird von der Lüftung übernommen. Raumfunktionen, wie Raumtemperaturregelung, Lüftung und Beleuchtung werden nur noch zentral gesteuert, ebenso die Sonnenschutzanlage.

Um sich ein möglichst professionelles Bild über die Akzeptanz der neuen Bürowelt zu verschaffen, wurde das Fraunhofer-Institut für Bauphysik in das sogenannte Change Management eingebunden, das ein umfassendes Bewertungs- und Analysetool für das alte Bürogebäude, den Umzug und die erste Nutzungsphase entwickelte. Gemeldet wurden in erster Linie Störungen in der „Desk Working Area“, wobei sich rund 14 % der Meldungen auf das Raumklima und rund 21 % auf die Beleuchtung bezogen.

Da zuvor die alten Arbeitsplätze nach dem gleichen Schema bewertet wurden, konnten auch die Unterschiede zwischen altem und neuem Gebäude statistisch abgesichert werden. Was die Analyse der Raumtemperaturen bezüglich Zufriedenheit und Empfinden anbelangt, war die Zufriedenheit im Altbau eher neutral, im Neubau liegt die Bandbreite zwischen sehr zufrieden und sehr unzufrieden.

Beim „Empfinden“ beurteilten die Mitarbeiter die Raumtemperatur im alten Gebäude neutral bis kühl, im neuen Büro als eher warm bis eher kühl. Rein statistisch gesehen wird das neue Büro sogar signifikant als wärmer empfunden als die früheren Arbeitsplätze. Eine Erklärung der Häufung von Klagen „zu warm“ könnte sein, dass rund 95 % der Beschäftigten im neuen Gebäude Männer sind.

Ausdruck der Firmenkultur: „Komfort am Arbeitsplatz“

Bei der Frage, was ist Komfort am Arbeits-platz und wie erreiche bzw. sichere ich ihn langfristig ab, gibt es unterschiedliche Auffassungen. Achim Zerbst, Energiemanager bei Wago Kontakttechnik, Minden, bringt das komplexe Thema auf einen einfachen Nenner: „Wenn an einem Büroarbeitsplatz oder in der Produktion niemand friert, wird Energie verschwendet.“

Zerbst ist überzeugt, dass der rein regelungstechnisch vorgegebene thermische Komfort nicht automatisch Behaglichkeit erzeugt. Vielmehr gelte es, das Wärme- bzw. Kälteempfinden der betroffenen Nutzergruppe auszuloten und dann den Sollwert knapp darüber zu legen. Eine hohe Zufriedenheit könne man erreichen, wenn eine Bandbreite bei der Raumtemperatur von ± 1,5 K eingeräumt werde. Auf keinen Fall dürfe man das Komfortbedürfnis der Beschäftigten der Energieeffizienz unterordnen, denn Komfort am Arbeitsplatz sei auch ein Ausdruck der Firmenkultur.

Dauerhaft könne man den Komfort in Büros wie auch in der Produktion nur durch technische und organisatorische Maßnahmen mithilfe eines Energiemanagements auf hohem Niveau halten. Dabei gelte es, die Nutzer „mitzunehmen“, besonders wenn neue Gebäude bezogen werden. „Die Leute müssen wissen, was in einem solchen Fall funktioniert und was nicht.“ Wichtig sei ein regelmäßiges, strukturiertes Feedback von den Nutzern an den Betreiber. Erkenntnisse bei Wago:

• für den Nutzer ist der freie Blick durchs Fenster meist wichtiger als der Sonnenschutz
• Präsenzschalter für Beleuchtungen sind nicht immer nutzerfreundlich
• künftige Nutzergenerationen erwarten Bedienoberflächen wie bei Smartphones

Ein GA-/EM-System für Liegenschaft mit 160 Gebäuden

Warum mehrere GA-Systeme parallel betrei-ben, wenn ein System für das Gebäude- und Energiemanagement nicht nur ausreicht, sondern auch einen Mehrwert generiert? Björn Brecht, Kieback & Peter, Berlin, zeigte am Beispiel der 160 Gebäude umfassenden Liegenschaft „Uni Rostock“, welche Möglichkeiten ein integriertes Gebäude- und Energiemanagement eröffnet.

Die Aufgabe war, ein stark zerklüftetes, über Jahrzehnte gewachsenes GA-System so zu migrieren bzw. zu erneuern, dass es die heutigen Anforderungen eines modernen Universitätsbetriebs erfüllt. Zu den typischen Herausforderungen des Projekts zählten unter anderem

• die Zutrittskontrolle in die GA zu integrieren und so mit der Gebäudetechnik zu koppeln, dass der wissenschaftliche Betrieb und die Anforderungen an die Energie- und Kosteneffizienz möglichst reibungslos funktionieren
• die Kosten der einzelnen Gebäude so aufzubereiten, dass daraus Reports über Sanierungs- bzw. Modernisierungs-, bzw. Rückbauszenarien generiert werden können
• die Bedienebene in den Instituten und Laboren den Anforderungen der neuen Wissenschaftler-Generation anzupassen (Wunschvorstellung: wischen anstatt tippen)
• die Datenpunkte sowohl für das Energiemanagement als auch für das Gebäudemanagement zu nutzen
• Energiemanagement, Betriebskostencontrolling, Betriebskostenstatistik, Anlagenbetrieb und Rechteverwaltung auf nur noch einer Plattform
• Hardware-/Software-unabhängige Nutzung
• Administration des integrierten GA-/EM-Systems im IT-Bereich

Realisiert wurde das integrierte Gebäude-leit- und Energiemanagementsystem auf der Basis des Qanteon-Systems von Kieback & Peter. Brecht: „Durch unser Softwaredesign haben wir den Kostenblock Schulung drastisch reduzieren können, denn die Bedienung ist einfach und sie macht Spaß. Mit weniger Aufwand stehen nun sehr viel mehr Funktionen zur Verfügung.“

BMW setzt beim IT-Center auf simulationsgestützte Optimierung

Auch professionell betriebene Gebäude und Liegenschaften verfügen noch über ein großes Energieeinsparpotenzial. So konnte beim IT-Center der BMW Group in München Abb. 41 (Baujahr 2007, 59 000 m² BGF, 3000 Mitarbeiter, vollklimatisiert durch RLT mit Bauteilaktivierung, Fußbodenheizung, Kühldecken) durch den Einbau einer simulationsgestützten Optimierung der Energieverbrauch nachweislich um 25 % gesenkt werden.

Vorteil des von Meteoviva ( www.meteoviva.com ), Jülich, entwickelten Verfahrens ist der geringe Investitionsbedarf durch die Nutzung des vorhandenen GLT-Systems, denn die MeteoVivaBox wird einfach dem GLT-System vorgeschaltet und per Internet oder UMTS über eine VPN-Verbindung mit dem Rechenzentrum von Meteoviva verbunden. Laut Dr. Rainer Angerhöfer, Leiter Energiemanagement, BMW Group, hat der anfangs von Woche zu Woche wechselnde Fahrbetrieb mit und ohne Meteoviva-Climate(MVC)-Steuerung den Nachweis erbracht, dass sich die Investition innerhalb von drei Jahren amortisiert.

Umgesetzt wurde das Projekt im Rahmen von Energieeinspar-Contracting mit einer Laufzeit von fünf Jahren. Durch die Nutzung der vorhandenen GLT-Datenpunkte war es möglich, auch die bestehenden Zonen- und Raumtemperatur-Regelkreise individuell über die MVC-Daten anzusteuern. Dadurch wird nicht nur die individuelle Behaglichkeit an den Büro- und IT-Arbeitsplätzen verbessert, auch defekte Geräte, Sensoren und Aktoren werden erkannt und angezeigt.

Typisch für die neue Fahrweise nach MVC-Kriterien sind die bedarfsgesteuerten Heizzeiten in Abhängigkeit der Speicherwirkung der jeweiligen Regelzone, die Aufschaltung der Wetterprognose sowie die Berücksichtigung der vorausberechneten solaren Einstrahlung. Ein wichtiger Nebeneffekt der zonengenauen, prognosegestützten Regelung ist die höhere Zufriedenheit der Beschäftigten – die Beschwerden über thermischen Diskomfort sind signifikant zurückgegangen.

Pirelli gibt Gummi bei der Lichtenergieeinsparung

Nein, Pirelli-Kalender habe er nicht dabei, aber eine überzeugende Lösung, wie man durch den Wechsel von T8-Leuchtstoffröhren zu bedarfsorientiert geschalteten LED-Leuchten in einer Lagerhalle den Anschlusswert von 20 kW stufenweise auf nur noch 1,5 kW reduziert. Matthias Sattler, Projektleiter Engineering bei Pirelli Deutschland, Breuberg / Odenwald, widerlegt damit überkommene Vorstellungen, dass sich a) Maßnahmen zur Lichtstromeinsparung wirtschaftlich nur in den seltensten Fällen rentieren und b) dass LED-Beleuchtungen bereits so sparsam sind, dass sich eine Bedarfsführung über Bewegungssensoren kaum lohnt.

Ausgangspunkt ist eine Reifenlagerhalle mit den Abmessungen 200 × 50 m, die 24 h an sieben Tagen pro Woche in Betrieb ist, in der aber nur zeitweise Gabelstapler verkehren. Das Problem war, dass die Beleuchtungsstärke (200 Lux) nicht mehr ausreichte, um vom Gabelstapler aus die Reifenetiketten sicher ablesen zu können. Durch den Ersatz der alten Leuchtstofflampen durch moderne LED-Leuchten (500 Lux; Siteco / Osram) mit integrierter Notbeleuchtung konnte die Leistungsaufnahme bei kollektiver Ein-/Aus-Schaltung von 20 kW auf zunächst 11,5 kW reduziert werden.

Die Ansteuerung der Leuchten erfolgt über DALI-Schnittstellen mittels 14 Linien, die von einer Beckhoff-Steuerung CX9020 bedient werden. In einem nächsten Schritt wurde der Bewegungsablauf der Gabelstapler im Steuerungssystem hinterlegt sowie 44 Präsenzmelder in der Halle so positioniert, dass alle Haupt- und Nebenwege erkannt werden. Bei Bewegungen schaltet die Steuerung die Leuchten etappenweise an. Wird keine Bewegung mehr registriert, werden die Leuchten zunächst zurückgedimmt und nach einer Zeitkonstante ausgeschaltet bzw. auf 2 % zurückgedimmt.

Die Herausforderung war, dass sich die LED-Leuchten bei einer Dimmung zurück auf null komplett abmeldeten und sich nicht mehr starten ließen. Die Gründe dafür waren ungeeignete Vorschaltgeräte und Probleme mit EMV-Rückkopplungen. Durch die Bedarfssteuerung konnte die kollektive Leistungsaufnahme der LED-Leuchten von 11,5 kW auf 1,5 kW reduziert werden. Die Investitionssumme lag bei rund 120 000 Euro, die Amortisationszeit wird mit fünf Jahren angegeben.

Nichtwohngebäude mit wenigerAufwand energetisch bilanzieren

Ob ein Nichtwohngebäude energetisch saniert wird, hängt u. a. von der Verfügbarkeit historischer Daten über die Bauhülle und die TGA ab. Langwierige Bestandsaufnahmen sind nicht nur Kostentreiber, sondern oft auch Motivationshemmer bei Bauherren und Investoren.

Wissenschaftler des Instituts Wohnen und Umwelt (IWU), Darmstadt, haben darum gemeinsam mit anderen Fachleuten im EnOB-Forschungsprojekt „Teilenergiekennwerte von Nichtwohngebäuden“ (TEK) eine Methodik entwickelt, die eine schnelle energetische Bilanzierung von Nichtwohngebäuden im Bestand binnen zwei bis drei Arbeitstagen ermöglicht. Mit dem TEK-Tool wurden inzwischen mehr als 90 Nichtwohngebäude dokumentiert.

Laut Michael Hörner, IWU, lehnt sich das TEK-Tool methodisch an die Gesamtenergiebilanz nach DIN V 18 599 „Energetische Bewertung von Gebäuden“ an, berücksichtigt aber durch zahlreiche Vereinfachungsmöglichkeiten die meist dürftige Datenlage bei Bestandsgebäuden. „Mithilfe des TEK-Tools haben wir den größten Datensatz über Nichtwohngebäude in Deutschland generiert“, betont Hörner. Querschnittsanalysen hätten eine gute Übereinstimmung von rechnerischem Bedarf und gemessenem Verbrauch ergeben. Vertiefende Informationen zu TEK sind sowohl auf der IWU-Website ( www.iwu.de ) als auch bei EnOB ( www.enob.info.de ) zu finden.

Offenes Zutrittskontrollsystem für die Landeshauptstadt München

Bekanntlich ist in München vieles anders als im Rest der Republik. Das gilt auch für das städtische GLT-System, intern München Energie Management System (MEMS) genannt. Dessen Software und der Source Code aller Programme sind im Besitz der Landeshauptstadt München (LHM). Ältere GLTler erinnern sich noch an die Entwicklung des FND-Protokolls / DIN V 32 735 bzw. EN V 1805/2 in den 1980er-Jahren, das maßgeblich von der Münchner Bauverwaltung vorangetrieben wurde, heute aber faktisch bedeutungslos ist.

Aktuell sind annähernd 800 Objekte mit zusammen rund 72 500 Datenpunkten auf die Leitzentrale Haustechnik der LHM aufgeschaltet. Gateways mit erweitertem Funktionsumfang ermöglichen die Aufschaltung unterschiedlicher Fabrikate über BACnet/IP, Modbus/IP und LON sowie von proprietären Systemen.

Am Beispiel einer neuen, übergeordneten Zutrittskontrollzentrale (ZKZ) mit den Komponenten Kartenleser, RFID-Transponder, Türkontakt, Bewegungsmelder, Türöffner, Motorschloss und Tür-Antrieb erklärte Peter Bawej, Baureferat Hochbau 6, Landeshauptstadt München, welche Software-seitigen Erweiterungen dafür bei Visualisierung, Datenbank, GA-Knoten und Kartenleser notwendig sind.

Dabei galt es, die Funktionen des Zutrittskontrollsystems mit den GLT-Datenpunkten unmittelbar und unabhängig von Protokollen miteinander zu verknüpfen, inklusive Einbruchmeldeanlage und Kartenverwaltung. Eine der Herausforderungen war die funktionale Ausschreibung der Zutrittskontrollzentrale mit dem Ziel einer Hersteller-offenen und zukunftsfähigen Lösung, bei der keine Lizenzgebühren anfallen.

Dafür war es notwendig, dass die An-bieter ihre Daten offenlegten. Seit 2015 sind zwei unterschiedliche Fabrikate im Einsatz, die über Standard-LON-Bausteine an die GLT angebunden sind. Bei der Schließtechnik wird der dort neu entstehende Standard SOAA (Standard Offline Access Application) eingesetzt, der eine herstellerneutrale Anbindung ermöglicht Abb. 5. Ab Frühjahr 2017 soll die maßgeblich von den Münchnern entwickelte GLT-Lösung unter der Bezeichnung „AMEV-GA-Plattform“ anderen AMEV-Mitgliedern lizenz-kostenfrei zur Verfügung stehen (Quelle: www.fnd-forum.de ).

„Anbieter proprietärer GA-Systeme verlangen oft Mondpreise“

Proprietäre Gebäudeautomationssysteme sind Auslaufmodelle. Wer versucht, herstellerspezifische GA-Systeme zu modernisieren oder umzuprogrammieren, muss Zitat „mit Mondpreisen“ rechnen. Frank Krings weiß wovon er spricht, denn er ist Leiter der Liegenschaftsdienste am Institut für Intelligente Analyse- und Informationssysteme (IAIS), Schloss Birlinghofen, St. Augustin. Sein Urteil: „Die Anlagenprogrammierung ist eine heilige Kuh, denn das Programm dazu gehört dem Unternehmen. Wir haben keinen Zugriff darauf. Durch diese Preispolitik fühle ich mich wie verhaftet!“

Um die teilweise aus den 1970er-Jahren stammenden Gebäude und deren GA-/MRS-Anlagen (Visualisierung: Zenon Copa-Data; SPS/DDC: SE, Siemens, Möller, GFR) auf den aktuellen Stand zu bringen, entschied sich Krings mangels Unterlagen zunächst für eine strukturierte Bestandsaufnahme mit Anlagen- und Ortskennzeichnung nach der Dokumentationsrichtlinie „Allgemeines Kennzeichnungssystem (AKS)“ des Bundesamts für Bauwesen und Raumordnung, ein Zitat „mächtiges Tool“.

Vorgaben für die Neustrukturierung der Gebäudeautomation waren:

• alle Steuerungen über TCP/IP
• nur noch offene Systeme
• Umsetzung bei laufendem Betrieb
• Umrüstung auf Belimo-Antriebe (MP-Bus, PT 1000)
• Umsetzung (innerhalb von fünf Jahren) ohne externen Fachplaner, durch Aufbau eigener Kompetenz in Zusammenarbeit mit einem Systemintegrator
• Gesamtkosten 226 000 Euro

Innerhalb von drei Jahren (2011 bis 2014) konnten so die Kosten für Strom und Erdgas von 1,027 Mio. Euro auf 827 000 Euro gesenkt werden. Bei künftigen Neubauprojekten favorisiert Krings die Planungsmethode BIM, denn „dann bekomme ich, was ich will und was ich bestellt habe.“

Fazit

Das Thema Gebäudeautomation ist inzwischen vielschichtiger als in den Fachmedien dargestellt. Während die Betreiber öffentlicher und kommunaler Liegenschaften aktuell noch mit kostenintensiven Migrationsprojekten und der Sicherheit vor Hackerangriffen beschäftigt sind, bereiten GA-Hersteller ihre Systeme bereits auf das Gebäude 4.0 vor. Begrüßt werden vor allem GA-Systemvarianten mit automatischer Fehlererkennung, auto-matisch erstellten Energiemanagement-Berichten sowie der Option, alle das Gebäude betreffende technischen und kaufmännischen Daten jederzeit in aufbereiteter Form abrufen zu können.

Eine wichtige Rolle wird künftig der Planungsmethode BIM sowie der Auswertung von Massendaten aus den der Gebäudeautomation übergeordneten Real-Estate-Managementsystemen beigemessen. Erste Projekte der Kategorie „schöne neue Bürowelt“ lassen erkennen, dass für Gebäude der Generation 4.0 womöglich völlig neue Energie- und Gebäudetechnikkonzepte notwendig sind.

Die nächste GLT-Anwendertagung findet vom 6. bis 8. September 2017 an der Technischen Universität Ilmenau statt.

TGA-Planer: Mit BIM wird sich die Bedeutungszunahme der Gebäudeautomation noch beschleunigen. Kurz und mittelfristig wird sie bei der Energiewende eine Schlüsselstellung haben – wenn es der Branche gelingt, über eine kontinuierliche Qualitätssicherung die vorhandenen Potenziale zu heben.

Anlagenbauer: Wegen der zunehmenden Komplexität des GA-Gewerks kommen der Systemintegration, der IT-Sicherheit der GA-Systeme und dem Inbetriebnahme-Management als Teil der Projektentwicklung künftig wichtigere Rollen zu.

Bauherren: Der Grad, die Art, die Tiefe, die IT-Sicherheit und die Zukunftsfähigkeit der Gebäude- und Raumautomation werden künftig einen steigenden Einfluss auf den Wert einer Immobilie haben.

Das Karlsruher Institut für Technologie KIT (Aussprache K:I:T:) ist ein Zusammenschluss der Universität Karlsruhe, heute KIT Campus Süd, und dem ehemaligen Kernforschungszentrum Karlsruhe, heute KIT Campus Nord, der sich in der etwa 12 km entfernten Gemeinde Eggenstein-Leopoldshafen befindet. Aktuell studieren an der im Jahr 2009 gegründeten, zur Helmholtz-Gemeinschaft gehörenden Forschungsuniversität rund 25 000 Studenten. Die Anzahl der Mitarbeiter liegt bei 9440, davon etwa 350 Professoren.

Eine Besonderheit von Campus Nord ist die Wiederaufbereitungsanlage für Kernbrennstoffe, die inzwischen stillgelegt ist. Laut Wikipedia lagern auf dem Gelände etwa 60 000 t schwach- und mittelaktive Abfälle.Bezogen auf den Bereich Gebäudeautomation bilden Campus Nord und Campus Süd so gut wie alle Generationen und Fabrikate an Gebäudeautomation, DDC-Automationsstationen und klassischen, teils noch analogen MSR-Komponenten ab.

Am Campus Nord sind 100 Gebäude mit rund 40 000 Hardware-Datenpunkten, am Campus Süd etwa 140 Gebäude mit rund 55 000 Hardware-Datenpunkten auf die jeweilige GLT aufgeschaltet. Während am Campus Nord Automationstechniken für komplexe Forschungseinrichtungen dominieren, spielt am Campus Süd die Automationstechnik im Zusammenspiel mit dem Hörsaalmanagementsystem CAS eine wesentliche Rolle. Dietmar Nacke, Leiter Elektro-, Mess-, Steuer- und Regeltechnik, beschreibt die dort realisierten GA-Anlagen wegen der unterschiedlichen Gerätegenerationen und der Vielfalt an proprietären und offenen Busprotokollen als komplex und anspruchsvoll. Praktisch ist im KIT die gesamte verfügbare Palette der GA- und MSR-Technik der zurückliegenden 30 Jahre in Betrieb.

ist freier Fachjournalist für Technische Gebäudeausrüstung, München, wsm@tele2.de