IT / Automatisierun

Gebäudeautomatisierung, IT, Smart Home, Smart Market

Das wesentliche Element des Technikkonzeptes für das „Haus der Zukunft als aktiver Baustein zur Energiewende“ ist ein intelligentes Konzept für die Gebäudeautomatisierung über das alle technischen Komponenten intern und extern so vernetzt werden. Diese ermöglicht einen Betrieb bei dem ein Mehrfachnutzen abgeleitet werden kann.

Die Automatisierungsebene steuert sämtliche technische Funktionen und Dienste. Durch eine Vernetzung via WEB-Server werden erweiterte Funktionen über die „Schnittstelle Internet“ abgebildet. Eine intuitive Touchscreen- Bedienung über handelsübliche Smartphones/Tabletts sorgt dafür, dass auch Techniklaien den Komfort und die Funktionen des Demonstrationsgebäudes einfach und intuitiv verstehen und nutzen können.

 

Hemmnisse für die bisherige Entwicklung

Mit Blick auf die Wohnimmobilien in Deutschland kann konstatiert werden, dass in punkto Gebäudeautomatisierung in den letzten 30 Jahren die „Zeit stehengeblieben“ ist. Weder das Installationshandwerk noch die TGA- Komponentenhersteller stellen aktuell den Gebäudenutzern intelligente und wirtschaftliche Automatisierungs-und Komfortlösungen zur Verfügung. Die Nutzer haben ein unzureichendes Wissen über die Möglichkeiten, welche Automationssysteme bieten. Das Installationshandwerk ist im Regelfall unzureichend qualifiziert und ausgestattet, um mit diesen Systemen zu arbeiten. Weiter sind diese bestrebt, klar abgegrenzte, möglichst schnittstellenfreie und gewerksorientierte Leistungspakete zu erbringen.

Die Industrie, welche häufig proprietäre Steuerungstechnik für ihre Produkte mitliefert, ist meist auch nicht daran interessiert, zukünftig auf die Lieferung dieser (meist stark überteuerten) Produkte zu verzichten und einem übergeordneten System dieses Feld zu überlassen.

Dies sind die Gründe, weshalb in diesem wichtigen Feld, so wenig Entwicklung und Innovation stattgefunden hat und weshalb Abweichungen vom üblichen Standard hochpreisige Exklusivleistungen darstellen.

 

Entwicklungsperspektive

In naher Zukunft wird eine intelligente Steuerung für Gebäudedienste zum Standard werden müssen. Dies bedingt sich alleine schon durch neue Anforderungen, die im Zuge der geplanten Energiewende an Bauwerke gestellt werden. Um diesen positiven Trend zu beschleunigen, bedarf es Demonstrationsgebäude, wie das „Haus der Zukunft als aktiver Baustein zur Energiewende“ Mit dem Projekt wird einerseits aufzeigt, welche positiven Mehrwerte eine intelligente Gebäudeautomatisierung bringt und andererseits auch eine Musterlösung geschaffen, aus der eine positive Wirtschaftlichkeitsbetrachtung hervorgeht. Auch die Schnittstelle Mensch/Technik ist über das Smartphone klar definiert.

 

Auch soll mit dem Projekt der Trend zu Standardsoftwaremodulen für verschiedene Techniksysteme unterstützt werden, sodass zukünftige Installateure vor Ort möglichst keine Software mehr programmieren müssen, sondern weitestgehend Standardpakete zusammenfügen und diese nur noch konfigurieren und parametrieren.

 

Anforderungen für die Entwicklung eines Gebäudeautomatisierungssystems:

 

-        Zentrale Automatisierungsebene, welche alle technischen Anlagen und Komponenten des Gebäudes steuert, regelt und managt.

-         Offenes Automatisierungssystem das über alle gängigen Schnittstellen, sowohl für die Technikebene (Modbus, EEBus, M-Bus, KNX…), wie auch für die IT-Ebene (Ethernet, WLAN, USB, Bluetooth…) verfügt.

 

       Interne Vernetzung über das Automatisierungssystem von allen Diensten wie Beleuchtung, Heizung, Kühlung, Raumlufttechnik, Jalousien, Speichermanagement, Alarmierung / Gebäudesicherheit, Regenwassernutzung…

-         Sichere bzw. abgesicherte externe Vernetzung (Web-Schnittstelle ) z.B. zu eigenen Endgeräten (Smartphone), Diensten von Versorgungsunternehmen, Dienstleistern, App-Anbietern usw.

-         Realisierung erweiterter Smart Home und Smart Market Funktionen (intelligente Zähler, intelligente Speicher, intelligenter Verbraucher), sodass das Gebäude für das Stromnetz Mehrwerte erbringt.

-         Die Schnittstelle Mensch – Technik erfolgt über eine komfortable und intuitive Touchscreen-Bedienebene (Smartphone / handelsübliche Tabletts) mit übersichtlicher Informationsbereitstellung und Visualisierung. So können beispielsweise Nebenkosten in Echtzeit dargestellt und verbucht werden.

-         Integrierter Webserver in der Steuerung.

-         Modernes ,standardisiertes und offenes App-basiertes Softwarekonzept, das für alle Anwendungen nutzbar ist. Auch erfolgt die Einbeziehung der Nutzer, denen viele Freiheiten für die individuelle Gestaltung und Erweiterungen ermöglicht werden.

-         Einfachheit und Erweiterbarkeit. Das Automatisierungskonzept muss modular aufgebaut sein und auch für den nachträglichen Einbau in Bestandsimmobilien optimiert sein.

-         Wirtschaftlichkeit: Der Verdrahtungsaufwand darf keinen Mehraufwand gegenüber einer konventionellen Ausführung erfordern. Funkschnittstellen ermöglichen eine stark reduzierte Installation und neue Komponenten können einfach eingebunden werden. 

-         Energiemonitoring mit weitreichenden Visualisierung-,Auswerte- und Statistikfunktionen.

-         Anlagenmonitoring mit Trend- und Überwachungsfunktionen, Fehlertoleranz und Instandhaltungsfunktionen.

-         Das Automatisierungssystem soll permanent weiterentwickelt werden. Dieses soll mit einer erweiterten Sensorik ausgestattet werden und intelligente regelungstechnische Algorithmen wie Heuristik, Selbstadaptivierung und Fehlertoleranz verarbeiten können.

-         Konzept Software ersetzt Hardware: Hier wird ein Konzept umgesetzt werden, wo möglichst viel Sensorik und physikalische Datenpunkte entfallen können. Diese werden durch errechnete und abgeleitete Informationen oder durch Informationen, die aus dem WWW zu entnehmen sind, ersetzt (z.B. Sonnenstand, Außentemperatur, Luftfeuchtigkeit…).

-         Das Automatisierungssystem des Demonstrationsgebäudes besteht aus drei Hauptebenen: SPS als zentrale Intelligenz (Standard gem. iec 61131), KNX mit dezentralen Komponenten (Programmierung über ETS5), Industrie-PC als Kommunikations, Visualisierungs- und Monitoringzentrale.