Aufbau und Aufgaben der Gebäudeautomation

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Management komplexer gebäudetechnischer Anlagen

Unter dem Begriff Gebäudeautomation (GA) sind alle Einrichtungen zur selbsttätigen Steuerung, Regelung und Überwachung von komplexen gebäudetechnischen Anlagen sowie zur Erfassung von Betriebsdaten zusammengefasst.

Abgrenzung zur Gebäudesystemtechnik
„Gebäudeautomation“ wird oftmals mit dem Begriffen „Gebäudesystemtechnik“ bzw. „Bustechnik“ verwechselt bzw. diesen gleichgestellt. Die Gebäudesystemtechnik/Bustechnik ist als Teil der Gebäudeautomation zu betrachten, die die Automationsfunktionen und -aufgaben innerhalb der Räume von Gebäuden ausführt. Das ist raum- und gebäudeübergreifend möglich. Der Begriff der Gebäudeautomation entstand, um den Unterschied zur konventionellen Elektroinstallation zu verdeutlichen. Was früher durch Installation einzelner Komponenten realisiert wurde, wird heute von der Systemtechnik (dem Bussystem) erledigt.

Gebäudeautomation in drei Ebenen
GA-Systeme sind in drei Ebenen unterteilt: Die Feld-, Automations- und Managementebene. Die einzelnen Ebenen sind je nach Größe und Komplexität des Objekts bzw. der zu automatisierenden Liegenschaften ausgeprägt. Aufgrund des Fortschrittes in der digitalen Steuerungs- und Regelungstechnik verwischen die Grenzen der einzelnen Ebenen zunehmend. Insbesondere Funktionen der Automationsebene wurden mit leistungsfähigeren digitalen Systemen zunehmend dezentralisiert, d.h. in die Feldebene integriert.

Übergeordnete Managementfunktionen
Managementsysteme können als zentrale Leitwarte oder als verteilte Systeme mit mehreren Bedienstationen auf der Basis einer Client-Server-Architektur realisiert werden. Die Software der Managementsysteme besteht aus einem multitaskingfähigen Betriebssystem, einem leistungsfähigen Datenbanksystem, der Anwendersoftware und einer Software zur Prozessvisualisierung. Die Software kommuniziert über einen definierten Übergabepunkt, dem Gebäudeautomationsknoten (GAK), zwischen Management- und Automationsebene und tauscht Daten mit ihren Datenbanken aus.

Die Nutzung übergeordneter Managementfunktionen setzt eine Zusammenschaltung aller zugehörigen GA-Systeme zu einem interoperablen Gesamtsystem voraus. Es muss für die Aufschaltung unterschiedlicher Systeme offen sein. Hierzu benötigt das System eine offene Kommunikationsschnittstelle, wie z.B. das firmenneutrale Datenübertragungssystem FND oder das BACnet, sodass bei Bedarf der Anschluss weiterer Automatisierungseinrichtungen an die Bedien- und Managementeinrichtungen möglich ist.

BACnet/ IP-Netzwerke
Mit BACnet/IP steht eine Methode zur Verfügung BACnet-Automationsnetzwerke über Gebäude- und Liegenschaftsgrenzen hinweg wachsen zu lassen. Für den Datentransport kommt dabei meist Ethernet zur Anwendung. Ethernet ist eine etablierte Technologie mit günstigen Kosten und großem Marktanteil. Viele Hersteller setzen sie auch für die Gebäudeautomation ein. Der Aufbau eines Ethernet-Netzwerks erfolgt über Router, Hubs, Switches, Repeater und Transceiver. Das Ethernet-Switching verbessert die Netzwerkleistung erheblich.

Ein BACnet/IP-Netzwerk ist ein virtuelles Netzwerk und besteht aus einem oder mehreren IP-Teilnetzwerken (IP-Domänen), die dieselbe BACnet-Netzwerknummer tragen. Es enthält eine Anzahl von Knoten, die unter Verwendung des BACnet/IP-Protokolls kommunizieren. Die BACnet/IP-Knoten können dabei zu verschiedenen physikalischen Netzwerken gehören, die wiederum Teil eines größeren IP-Netzwerks und ausschließlich durch IP-Router gekoppelt sind. Mehrere BACnet/IP-Knoten können zu demselben BACnet-Netzwerk gehören.