Vermehrt kursiert der Begriff Smart Building. Was ist das? Ist das nicht einfach die klassische Gebäudesystemtechnik („Bus-Systeme“) mit einem neuen Namen? Wer sich mit dem Thema weiter befasst, wird elementare Unterschiede und sich abzeichnende Trends in Bezug auf moderne Gebäude finden.

Prof. Dr. Michael Krödel

Von der klassischen Gebäudeleittechnik zum ‚Building Management System‘

Abbildung 1 zeigt zunächst die seit Jahren etablierte Systemarchitektur der Gebäudeautomation über drei Ebenen: Die Feld-Ebene für die Sensoren und Aktoren, die wiederum über analoge/binäre Kabel mit Controllern der Gebäudeautomation (GA) verbunden sind oder kommunikative Bus-Systeme nutzen. Die Ebene der Controller wird bereits als Automationsebene bezeichnet. Hier findet die eigentliche Signalverarbeitung über programmierte Ablauf- oder Verknüpfungssteuerungen statt. Die oberste Ebene wird als Management-Ebene bezeichnet. Dort befindet sich die Gebäude-Leittechnik (GLT) – dies wiederum sind Softwareprodukte, die den Status der Controller überwachen bzw. visualisieren.

Wichtig im klassischen Verständnis war, dass die Controller eigenständig funktionsfähig sind – d.h. nicht auf die Betriebsbereitschaft der GLT angewiesen sind. Dies ändert sich zunehmend, da viele „Mehrwertdienste“ vom BMS ausgeführt werden. Deshalb wandelt sich in der Abbildung der Begriff GLT zu BMS (Building Management System). BMS-Systeme sind deutlich vielseitiger, stellen Visualisierungen auch für den normalen Nutzer zur Verfügung und unterstützen umfangreiche Nutzer- und Gruppenverwaltungen. Auch können sie selber Daten auswerten, Entscheidungen treffen und Controller zur Ausführung von Aktionen anweisen. Auch unterstützen BMS-Systeme eine Vielzahl an IT-Protokollen, um Anbindungen zu Datenbanken, Warenwirtschaftssysteme, Raumbuchungssysteme etc. zu ermöglichen. Über ein BMS lassen sich einfacher Belegungsauswertungen von Büroflächen durchführen, Serviceintervalle für Fahrstühle, Toilettenreinigung oder Kaffeemaschinen optimieren, Indoor-Navigationsdienste anbieten („find my workspace“ und „find my friend“) oder übergreifende Lichtfarbenregelungen (HCL – Human Centric Lighting) umsetzen.

BMS-Systeme können über Softwareprodukte wie z.B. die Niagara-Software der Fa. Tridium oder Genesis64 der Fa. Iconics im eigenen Rechenzentrum aufgebaut werden. Allerdings formieren sich auch hier bereits cloud-basierte Plattformanbieter wie z.B. Microsoft mit der Plattform „Azure“ oder AWS von Amazon. Auch die Deutsche Telekom bietet mit „AppAgile“ einen sogenannten Dienst „PaaS – Plattform as a Service“. Dass dieser Trend ernst zu nehmen ist, zeigen die Entwicklungen von großen namhaften Unternehmen der Gebäudeautomation. Beispielhaft sei die „WAGO-Cloud“ als auch das „Sauter Vision Center“ genannt. Das Geschäftsmodell zur Einführung von BMS-Systemen ist somit eigene Möglichkeit, die Gebäudenutzung besser zu verstehen und optimieren zu können.

EPBD 2018 – die europäische Gebäuderichtlinie verstärkt den Anspruch an Gebäudeautomation, E-Mobility und Digitalisierung von Gebäuden

Moderne Gebäude sind inzwischen gut gedämmt und nutzen üblicherweise eine effiziente Anlagentechnik. Was nutzt aber ein gut wärmegedämmtes Haus, wenn es beheizt wird, während gleichzeitig über die Fenster gelüftet wird? Was nutzt eine hoch-effiziente Lüftungsanlage, die lüftet, obwohl ein Teil des Gebäudes nicht benutzt wird? Was nutzt eine energieeffiziente LED-Beleuchtung, die den ganzen Tag im Büro eingeschaltet bleibt?

Das hat auch der Gesetzgeber erkannt und bereits seit dem 01. Mai 2014 in Form der EnEV 2014 vorgegeben, dass die Art des Anlagenbetriebs verstärkt berücksichtigt werden muss. Somit werden seit der EnEV 2014 Fragen zum Automationsgrad des Gebäudes gestellt und haben Einfluss auf die Berechnung des Jahres-Primärenergiebedarfs, wie er über den Energieausweis ausgewiesen wird. Letzterer darf bei Neubaumaßnahmen vorgegebene Obergrenzen nicht überschreiten.

Die Notwendigkeit zur EnEV ergibt sich durch die EPDB 2010 (Energy Performance of Buildings Directive). Diese von der EU beschlossene Richtlinie ist der gesetzliche Rahmen für Vorgaben, die von den einzelnen Mitgliedsstaaten in jeweils nationales Recht umzusetzen sind. In dieser EU-Richtlinie von 2010 finden sich auch erstmals Forderungen zu „intelligenten Messsystemen“, „aktiven Steuerungssystemen“ sowie „Automatisierungs-, Regelungs- und Überwachungssystemen“.

Die Bewertungsgrundlagen für den Energiebedarf kommen inhaltlich aus der Norm DIN V 18599. Schon seit der ersten Version wurden dort die Einflüsse von Gebäudezustand und Anlagentechnik berücksichtigt. Im Dezember 2011 wurde diese Norm jedoch um einen 11. Teil ergänzt, um den Einflüssen durch die Gebäudeautomation Rechnung zu tragen. Der in diesen 11. Teil geflossene Inhalt stammt größtenteils aus der Europanorm EN 15232. Diesen Zusammenhang verdeutlicht Abbildung 2.

Nun wurde die EPBD im Jahr 2018 novelliert. Wer sich mit dieser Richtlinie befasst, wird über die Intensität der Anforderungen an Gebäudeautomation überrascht sein. Die EPBD 2018 richtet den Fokus explizit auf die Regelung und Steuerung von Anlagen. Standen in den letzten Jahren eher Gebäudehülle und die Wahl bzw. Auslegung von Anlagentechnik im Mittelpunkt, so hat man offensichtlich einen starken Nachholbedarf in Sachen Regelung und Steuerung erkannt.  So erhebt die EPBD eine Reihe von Forderungen an „selbstregulierende Einrichtungen“, intelligentes Aufladen von Elektrofahrzeugen“, „Digitalisierung des Energiesystems“, „elektronische Überwachung“ oder „vernetzte Gebäude“.

Die EPBD 2018 enthält zudem einen zu definierenden „Intelligenzfähigkeitsindikator“. Wie dieser Faktor konkret definiert und berechnet wird, ist noch festzulegen. Doch allein seine offizielle gebäudespezifische Bestimmung stärkt extrem das Gewerk der Gebäudeautomation.

Was die Umsetzung angeht, sind die Mitgliedsstaaten aufgefordert, bis zum 10. März 2020 Rechts- und Verwaltungsvorschriften in Kraft zu setzen, die erforderlich sind, um der EPBD nachzukommen. In Deutschland ist zu erwarten, dass sich diese Anforderungen im sich in Klärung befindlichen Gebäude-Energie-Gesetz (GEG) niederschlagen.

Tagesseminar „Smart Building und E-Mobility“

Bei Interesse zu Weiterbildung sei auf das neue Tagesseminar des IGT (Institut für Gebäudetechnologie) verwiesen. Neben allg. Markttrends werden insbesondere die steigenden Anforderungen an „Intelligenz“ in Gebäuden sowie E-Mobility aufgrund der EPBD 2018 als Grundlage deutscher Richtlinien behandelt.

Weitere Details zum Seminar sind unter www.igt-institut.de/weiterbildung verfügbar.

Gastbeitrag

Herr Prof. Dr. Krödel ist Professor für Gebäudeautomation und -technik an der Techn. Hochschule Rosenheim sowie Geschäftsführer vom Institut für Gebäudetechnologie. Er ist Mitglied im VDI Richtlinienausschuss zur VDI 3814 (Gebäudeautomation), der Jury für den Award der SmartHome- Initiative sowie im wissenschaftlichen Beirat des Gebäudeenergieberater Ingenieure Handwerker Bundesverband e.V. (GIH).