Steuerung und Vernetzung mit Gebäudeautomation

Überwachung, Steuerung, Regelung von haustechnischen Anlagen

Nationale und europäische Gebäudestandards wie in der EnEV und EPBD (Directive on Energy Performance of Buildings) festgelegt, sollen dazu beitragen, die Energieeffizienz im Bausektor zu steigern. Eine Möglichkeit, dieses Ziel zu erreichen, ist der Einsatz der sogenannten „intelligenten“ Raumautomation in Neubauten und Bestandsgebäuden. Die Gebäudeautomation (GA) ermöglicht komplexe Steuerfunktionen, die Einzelregelungen nicht realisieren können. Sie umfasst alle Einrichtungen einschließlich der Software zur automatischen Überwachung, Steuerung, Regelung und Betriebsoptimierung von haustechnischen Anlagen in einem oder mehreren Gebäuden.

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Dazu gehören z.B. Schaltschränke und Kabelnetze für die Mess-, Steuer-, Regelungstechnik (MSR-Technik) und die Informationsübertragung. Die digitale Gebäudeautomation umfasst auch die übergeordnete Technik für die Betriebsführung. Wichtige Aspekte dabei sind Ergebnisanalysen, Energiemanagement oder Informationen. GA ist ein wichtiger Bestandteil des technischen Facility Managements. Unter integraler Gebäudeautomation (IGA) versteht man eine ganzheitliche und vernetzte MSR-Technik (Sensoren, Bedienelemente), z.B. wenn zur Begrenzung der Spitzenlast die Stromversorgung mit der Kälteproduktion regelungstechnisch verknüpft ist.
 
Gebäudeautomation in drei Ebenen
GA-Systeme sind funktional in drei Ebenen unterteilt: in die Feld-, die Automations- und die Managementebene. Das Zusammenspiel zwischen diesen Ebenen funktioniert über verschiedene Übertragungsmedien und -protokolle.

Managementebene
Auf dieser Ebene werden die Anlagen überwacht und ihre Betriebsweise optimiert. Managementsysteme können als zentrale Leitwarte oder als verteilte Systeme mit mehreren Bedienstationen realisiert werden. Dabei kommt eine spezielle Software (Gebäudeleittechnik-GLT) zum Einsatz. Sie visualisiert die technischen Vorgänge innerhalb des Gebäudes und sammelt die Daten der Regler im Gebäude über Feldbus ein (Feldebene) und bildet die Daten grafisch ab. Die Gebäudeleittechnik dient als Nutzerinterface zur GA auf der Managementebene. Es gibt herstellerabhängige und -unabhängige Systeme. Als herstellerunabhängige Schnittstellen für Management Systeme haben sich z.B. Bussysteme und Protokolle wie OPC und BACnet (Building Automation and Control Networks) bewährt.

Automationsebene
Für den Austausch von Daten auf der Automationsebene zwischen den Schnittstellen (DDC – Direct Digital Control) sind trotz Standardisierung noch viele herstellerabhängige Bussysteme im Einsatz. Auf dieser Ebene werden BACnet und LON (Local Operating Network) als herstellerübergreifende Bussysteme bevorzugt im Zweckbau (Bürohäuser, Kliniken, Flughäfen) eingesetzt. Ein weiteres Beispiel für die Automationsebene sind Funk-Raumtemperaturregler für Flächenheizungen, die insbesonders bei Nachrüstungen zum Einsatz kommen.

Feldebene
In der untersten Feldebene werden die unterschiedlichen technischen Anlagen des Gebäudes mithilfe der Sensoren und Aktoren betrieben. Sensoren nehmen Informationen auf (z.B. Bewegungsmelder, Taster, Helligkeit, Temperatur) und senden diese als Datentelegramme über ein Bussystem an die Aktoren. Diese empfangen die Datentelegramme und setzen sie in Schaltsignale um, z.B. für die Beleuchtungs-, Heizungs-, Klima- und Lüftungsanlage. Daten, die aufgezeichnet und archiviert werden, sind z. B. Betriebszustände von Anlagenteilen wie Motoren, Lüftungsklappen, Ventilen oder direkte Messwerte wie Druck, relative/absolute Feuchte und Verbrauchszählerstände.

Normen und Richtlinien
Die DIN-Norm EN 15232 Energieeffizienz von Gebäuden - Einfluss von Gebäudeautomation und Gebäudemanagement beschreibt die Wirkung der Gebäudeautomation auf die Energieeinsparung. Die Wirtschaftlichkeit von Automationssystemen kommt auch bei der Zertifizierung von Green Buildings nach DGNB oder LEED zum Tragen. Dazu gehört ein funktional fachgerechtes Konzept, um dieses Ziel zu erreichen. Hier setzt die VDI-Richtlinienreihe 3813 Raumautomation an, in der gewerkeübergreifend die Funktionen der Raumautomation festgelegt sind. Damit unterstützt sie den GA-Fachplaner durch eine geschlossene Planungssystematik und ermöglicht es ihm, eine Beschreibung aller Raumfunktionen in modernen Gebäuden bis hin zur höchsten Energieeffizienzklasse (A) nach DIN EN 15232 zu erstellen.

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