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Gebäudeautomation – den Gebäudebetrieb intelligent vernetzen

Jedes gewerblich genutzte Gebäude wird heutzutage mit automatischer Gebäudesteuerung errichtet. Heizung, Licht, Klimaanlage, Kühlung, Beschattung, Tür- und Fenstertechnik sind vernetzt und kommunizieren untereinander. Über intelligente Gebäudemanagementsysteme lassen sich die Komponenten bequem, berührungsarm und zentral steuern.

Ziele: Energieeffizienz, Komfort und Sicherheit

Nicht nur Autos fahren zukünftig selbst, auch Gebäude werden immer "automatischer": Sie regeln selbsttätig ihre Heizung, Lüftung und Klimatisierung. Sie schalten das Licht in Abhängigkeit der Außenhelligkeit und Präsenz in die richtige Beleuchtungsstärke. Sie lassen Jalousien herunter oder fahren sie hoch, öffnen und schließen Fenster und Türen. Und dies alles so, wie Nutzer oder Bewohner es am liebsten mögen, wenn sie sich im Gebäude aufhalten. Wenn diese das Gebäude verlassen, wird der Energieverbrauch automatisch auf ein Minimum reduziert, Zugänge verriegelt und die Alarmanlage aktiviert.

Derartige Automatisierungstechnik wird heute in allen neuen öffentlichen Gebäuden und Gewerbeimmobilien installiert. Und auch im Altbestand wird an der Optimierung gefeilt. Gebäudeautomation heißt dabei das Stichwort. Von Automation spricht man bei jeder nicht von Menschenhand ausgeführten Handlung, die auf ein Gerät oder eine Anlage wirkt. Gebäudeautomation (GA) bezeichnet zusammenfassend sämtliche Einrichtungen zur automatischen Steuerung und Regelung, Überwachung und Optimierung in Gebäuden.

Dafür werden alle Sensoren, Aktoren, Bedienelemente, Verbraucher und andere technische Einheiten im Gebäude miteinander vernetzt. Die Gebäudeautomation führt dann bestimmte Funktionsabläufe der Haustechnik nach vorgegebenen Einstellwerten automatisch durch. Die oftmals komplexe technische Gebäudeausrüstung wird dadurch effizient und zentral gemanagt. Ziel ist ein energieeffizienter, wirtschaftlicher und sicherer Gebäudebetrieb sowie der maximale Komfort für Nutzer und Bewohner.

Struktur der Gebäudeautomation gemäß DIN EN ISO 16484

Infografik zur Struktur der Gebäudeautomation gemäß DIN EN ISO 16484 mit Feld-, Automations- und Managementebene.

Die Struktur der Gebäudeautomation gemäß DIN EN ISO 16484 umfasst drei Ebenen: Die Feldebene mit allen Raumbedieneinheiten, die Automationsebene mit allen Applikationen sowie die Managementebene.

Die Managementebene überwacht die Anlagen und optimiert ihre Betriebsweise. Hierfür kommt spezielle Software, die Gebäudeleittechnik, zum Einsatz. Sie visualisiert Informationen und Daten und speichert sie.

Auf der Automationsebene werden die Informationen zusammengetragen und ausgewertet. Schalt- und Stellbefehle werden zurück an die Feldebene gesendet, können aber auch wie alle anderen Informationen in die Leitebene weitergegeben werden.

Auf der Feldebene werden alle Funktionen ausgeführt, es werden Daten gemessen und gemeldet. Diese kommen von Sensoren (z.B. Temperaturfühler, Luftqualitätsfühler, Helligkeitsfühler, Bewegungsmelder, Fensterkontakte, Windgeschwindigkeitsmesser, Niederschlagsmesser) und den Aktoren (Stellmotoren für Ventile und Klappen, Schalt- und Dimmeinrichtungen für die Beleuchtung, Antriebe für Sonnenschutz, Fenster und Türen) sowie von weiteren Tastern und Schaltern.

Um Informationen der Sensoren, oder Stellbefehle an Aktoren transportieren zu können, müssen die Geräte in einem gemeinsamen Netzwerk zusammengeführt werden.

EU-Richtlinie über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden

Die EU-Richtlinie über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden ist der Treiber für die Gebäudeautomation. Denn 40 Prozent des Gesamtenergieverbrauchs innerhalb der EU entfallen auf den Gebäudesektor. Bei allen Gebäuden muss nach der EU-Richtlinie daher die Gesamtenergieeffizienz verbessert werden. Diese hängt zum Großteil von der thermischen Hülle und der technischen Gebäudeausrüstung ab. Allerdings kann sie durch die Ausstattung mit einem Automatisierungssystem noch weiter verbessert werden.

Eine Studie an der Hochschule Biberach ("Energieeffizienz durch Gebäudeautomation mit Bezug zur DIN V 18599 und DIN EN 15232") hat untersucht, wie viel Energie sich durch einzelne Funktionen in der Gebäudeautomation einsparen lässt. Ergebnis war, dass zum Beispiel eine automatisierte Beleuchtung in Kombination mit einer lichtlenkenden Außenjalousie ein Einsparpotential von ca. 40 Prozent beinhaltet. Vergleicht man Investitionskosten und Einsparungen, ergibt sich eine durchschnittliche Amortisationszeit bei Gebäudeautomationssystemen von ca. zwei bis zehn Jahren.

Zusammenfassend stellt die Studie fest, dass die Gebäudeautomation einen großen Anteil an der Energieeffizienz eines Gebäudes leisten kann. So wurde wissenschaftlich bestätigt, dass das "normale" Nutzerverhalten oft zu einem unnötig hohen Energieverbrauch führt.

Automation als "idealer" Nutzer

"Ideale" Nutzer müssten nämlich zum Lüften die Heizung abschalten und die Fenster dann möglichst schnell wieder schließen. Außerdem schalten sie Lampen nur dann ein, wenn Menschen im Raum sind und auch nur so viele, wie gerade gebraucht werden. In nicht benutzten Räumen und generell nachts oder z.B. an Feiertagen in Büroräumen senken sie die Raumtemperatur spürbar ab.

Da es solche idealen Nutzer aber nur sehr selten gibt, dagegen geöffnete Fenster auch schon mal über Nacht vergessen werden, kann man mit Hilfe von Gebäudeautomation dem Ideal deutlich näherkommen – Smart Buildings handeln also energieeffizienter als der Mensch.

Automatisierte Lüftung für bessere Raumluft und mehr Hygiene

Gebäudeautomation kann nicht nur die Energieeffizienz verbessern, sondern auch die Raumluft. Denn smarte Fenstersysteme, die mit der Gebäudeleittechnik vernetzt sind, ermöglichen eine automatisierte, natürliche Lüftung. Dadurch lassen sich Räume bedarfsgerecht lüften und mit Frischluft versorgen – dank smarter Fensterautomation ganz ohne Berührungen. So werden physische Kontakte und damit Übertragungsmöglichkeiten von Keimen und Viren vermieden. Ein weiterer Vorteil: Ein regelmäßiger Luftaustausch verbessert die Raumluftqualität – das ist gut für die Konzentration und mindert die Konzentration von Aerosolen, sodass auch die Ansteckungsgefahr mit Viren gemindert wird.

Smart Building und Smart Home

Smart Home hilft, Kosten zu sparen. Die professionelle Erstausstattung einer Zweizimmerwohnung ist schon zwischen 800 und 4.000 Euro möglich - mit erreichbaren Energieeinsparungen von etwa 20 Prozent.

Smart Home-Technologien sind ein Wachstumsmarkt. © GEZE GmbH

Smart-Building-Systeme lassen sich nicht nur in Büro- und Industriegebäuden, Hotels oder Krankenhäusern nutzen. Auch im Wohnbereich wächst das Interesse an Automatisierungstechnologien. Hier spricht man von "Smart Homes", wenn Energieversorgung und Verbrauchssteuerung mit Haushaltsgeräten und Beleuchtung vernetzt werden.

Auch Heimnetzwerke mit Unterhaltungselektronik, Überwachungs- und Sicherungsanlagen, Jalousien, Fenster- und Türschließanlagen können miteingeschlossen werden. Diese Funktionen können auf die individuellen Wünsche der Nutzer angepasst werden und sorgen so für einen großen Komfort. Sie helfen aber eben auch Heizkosten zu sparen und Ressourcen zu schonen.

Mehr über Smart Building erfahren

Was ist BACnet?

BACnet steht für Building Automation and Control Network. Es wurde 1995 von der amerikanischen Schirmherrschaft ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) als ein höherwertiges Protokoll in der Gebäudeautomation entwickelt. Seit 2003 ist BACnet in der ISO 16484 Teil 5 dokumentiert.

Was ist das Besondere an BACnet?

Ziel von BACnet war es, ein herstellerunabhängiges Kommunikationsprotokoll für intelligente Komponenten und Systeme in der Gebäudeautomation zu schaffen. Das bedeutet: Mit BACnet können Automationskomponenten verschiedener Hersteller miteinander Informationen austauschen, ohnne dass Lizenzgebühren für spezielle Datenübertragungshardware anfallen.

Wie wird BACnet eingesetzt?

Anwendung findet BACnet dann, wenn in einem Netzwerk viele verschiedene Aktoren und Komponenten unterschiedlicher Hersteller über ein Protokoll zusammengefasst werden sollen. 

Voraussetzung für die Interoperabilität zwischen Geräten verschiedener Hersteller sind in der ISO-Norm 16484-5 definierte BIBBs. BIBB steht für BACnet Interoperability Building Block und definiert die Anforderungen, die zur Nutzung des BACnet-Protokolls erfüllt werden müssen.

Gut zu wissen: Alle unterstützten BIBBs, Objekttypen, Zeichensätze und Optionen der Kommunikation finden Sie in zu jedem Gerät gehörenden Dokument PICS (Protocol Implementation Conformance Statement).

Zu den GEZE Vernetzungslösungen mit BACnet und KNX

Es gibt mehr als 180 Türlösungen von GEZE in der neuen Firmenzentrale des Stuttgarter IT-Unternehmens Vector. Über IO 420 Schnittstellenmodule sind sie in der BACnet-Gebäudeleittechnik vernetzt.

Eingangstüren der Vector-Firmenzentrale in Stuttgart © Jürgen Pollak / GEZE GmbH

Intelligente Gebäudesteuerung in der neuen Vector-Firmenzentrale

GEZE Vernetzungslösungen mit BACnet schaffen signifikante Vorteile bei Planung und Betrieb:

  • maßgeschneiderte digitale Vernetzungslösungen mit BACnet
  • zentrale Steuerung von über 180 Türen in der Gebäudeleittechnik: noch mehr Komfort und Sicherheit im Normalbetrieb und im Gefahrenfall
  • gewerkeübergreifende Funktionalität und Interaktion: jederzeit und von jedem Ort im Blick
  • Energieeffizienz: Interaktion von Türtechnik und Klimasteuerung
  • Unterstützung der Bauphase: Kommunikation zwischen den Gewerke-Experten

Zur GEZE Referenz Vector IT-Campus

Gelungene Integration: Gebäudeautomation in der GAG-Zentrale Köln mit GEZE Cockpit

In der GAG-Zentrale in Köln sorgt das GEZE Cockpit mit BACnet für eine smarte Vernetzung mit der Priva Gebäudeleittechnik – und so für mehr Effizienz, Sicherheit und Komfort.

Zur GEZE Referenz GAG-Zentrale

Gebäudeautomationssystem GEZE Cockpit

Infografik zu den verschiedenen Komponenten des Gebäudeautomationssystems GEZE Cockpit

Das Gebäudeautomationssystem GEZE Cockpit verbindet alle smarten Komponenten der Tür-, Fenster- und Sicherheitstechnik

GEZE Cockpit ist das erste Gebäudeautomationssystem für smarte Tür-, Fenster- und Sicherheitstechnik. Mit GEZE Cockpit lassen sich automatisierte Systemkomponenten aus den Bereichen Tür-, Fenster- und Sicherheitstechnik von GEZE und anderen Herstellern vernetzen, zentral steuern und gezielt überwachen. Für die Interoperabilität sorgt BACnet, der meist verbreitete Kommunikationsstandard in der Gebäudeautomation. GEZE Cockpit kann als selbstständiges Gebäudeleitsystem genutzt oder in ein übergeordnetes Gebäudeautomationssystem integriert werden.

Die Hardware-Komponente der Gebäudesteuerung besteht aus einem Embedded System, auf dem drei verschiedene Software-Pakete mit unterschiedlichem Leistungsumfang von GEZE installiert werden können. Der Datenaustausch zwischen GEZE Cockpit und den Produkten erfolgt über das Schnittstellenmodul IO 420 auf dem offenen Kommunikationsprotokoll BACnet. Gleichgültig, ob PC, Tablet oder Smartphone: Durch die browserbasierten Applikationen auf GEZE Cockpit können diese auf jedem IP-fähigen Endgerät bedient werden.

Zum Gebäudeautomationssystem GEZE Cockpit

Zur Broschüre GEZE Cockpit (PDF | 3,14 MB)

Umfassende Unterstützung aller beteiligten Experten

Bei allen Aspekten rund um die Planung von multifunktionalen Fenstern und Türen unterstützt GEZE alle beteiligten Experten.

Architekten, Metallbauer, Sicherheitsplaner, Experten für Brandschutz und Elektroinstallation und Systemintegratoren müssen zum frühestmöglichen Zeitpunkt in die Planung einbezogen werden, um ein Zusammenwirken der einzelnen Systeme mit optimalem Nutzen zu gewährleisten. Standardisierte Vernetzungskomponenten und individuelle Projektunterstützung von GEZE geben den beteiligten Akteuren Planungssicherheit.

Reibungsloses und gewerkeübergreifendes Agieren

Das offene Kommunikationsprotokoll BACnet macht ein reibungsloses und gewerkeübergreifendes Agieren möglich. Es bietet die Plug-and-play-Komponente, über die Sie Geräte und Produkte rasch miteinander verbinden können. Dies hilft beim Zusammenwirken der Systeme, stellt die schnelle Einbindung in die Kommunikation sicher und gibt auch bei kurzfristigen Planänderungen die nötige Flexibilität.

GEZE unterstützt bei Wartung, Support und mit Schulungen

Mit GEZE Cockpit sparen Betreiber eines Gebäudes bares Geld und erhöhen gleichzeitig die Sicherheit des Gebäudes und der Menschen, die sich darin aufhalten. Auch das Personal profitiert: GEZE Cockpit ist bedienungsfreundlich und komfortabel: die Zustände von Türen, Fenstern, RWA und RWS können jederzeit auf jedem IP-fähigen Gerät an jedem Ort gesteuert und sicher überwacht werden.