Trends in der Gebäudeautomation

Ziele der Gebäudeautomation sind unter anderem die Optimierung der Prozesse im Gebäudebetrieb, die Verbesserung der Energieeffizienz und die Nachhaltigkeit des Immobilienportfolios. Die Energiemanagement-Potenziale gemäß EN 15232 betragen zum Beispiel für Einkaufszentren 49 Prozent, für Bürogebäude 39 Prozent, für Schulen/Hochschulen 39 Prozent, für Hotels 25 Prozent und für Kliniken 18 Prozent. Zusätzlich spielt die Anpassung des Gebäudes auf neue Nutzungsszenarien wie flexible und virtuelle Teamarbeit in Büroimmobilien eine große Rolle. Es besteht die Notwendigkeit, Digitalisierung zu betreiben, denn die Gebäudeautomation darf keine Insel bleiben. Zur Erreichung der Ziele sind die Daten daraus auch für andere Stellen und Systeme interessant und wichtig.  Zum Beispiel für die Kostenentwicklung und -abrechnung, Belegung der Räume, Steuerung des Reinigungsdienstleisters und viele mehr.

Als wichtigste Trends in der Gebäudeautomation gelten die Erfüllung der weiter steigenden Anforderungen an die die Energieeffizienz und die IT-Sicherheit sowie die immer umfangreichere Erfassung, Speicherung und Auswertung von Prozessdaten aus dem Gebäude. Insbesondere Betreiber von Immobilienportfolios stehen vor dem Problem, die Datenstrukturen ihrer proprietären Systeme zu vereinheitlichen und interpretierbar zu machen. Dies ist zum einen grundlegend wichtig für den effektiven Einsatz von Computer Aided Facility Management Systemen. Zum anderen für die Ertüchtigung zum Einsatz von künstlicher Intelligenz im technischen Gebäude- und Energiemanagement. Bauherren, Planer und Betreiber von Immobilien stehen also vor wichtigen Herausforderungen. Hierzu gibt ICONAG klare Handlungsempfehlungen, wie Immobilien „digitalisierungs-ready“ gemacht werden können, um gebäudewirtschaftliche Prozesse zu vereinfachen und sie energie- und ressourcenschonender zu bewirtschaften.

Die Grundlagen für datengetriebene Gebäudeautomation werden gerade erst gelegt

Der Masterplan für die Digitalisierung im Bereich der technischen Gebäudeautomation besteht aus fünf Stufen: 1. Grundlagen (Offenheit, IT-Vernetzung, Orga), 2. Daten verstehen (Business Intelligence), 3. Echtzeit-Empfehlungen, 4. automatische Eingriffe, 5. künstliche Intelligenz (AI/ML).

Zunächst müssen jedoch die Voraussetzungen geschaffen werden, um die Daten aus dem Gebäude zu verstehen und daraus eine Echtzeit-Empfehlung ableiten zu können. Dann besteht die Möglichkeit, automatisiert einzugreifen. Erst in der letzten Stufe sind die Bedingungen erfüllt, den Menschen durch Maschinen zu ersetzen und Künstliche Intelligenz zum Einsatz zu bringen.

Die Offenheit in Stufe 1 macht es möglich, dass unterschiedliche Geräte von verschiedenen Herstellern kompatibel werden. Dafür sind offene Kommunikationsprotokolle und offen zugängliche Datenbanken notwendig. Für die herstellerneutrale Kommunikation zur Gebäudeautomation im Immobilienportfolio ist BACnet als Standard eingeführt, alternativ wird auch OPC/UA eingesetzt, das verstärkt in der Industrie-Automation genutzt wird. Mit diesen Standards können die Anlagen im Gebäude sowie mehrere Gebäude miteinander vernetzt werden. Alle Sensoren werden erfasst, ausgewertet und es besteht ein Zugang zu allen Daten. An dieser Stelle erhält die IT-Sicherheit als nicht funktionale Anforderung eine immer größere Bedeutung. Eine unverschlüsselte Datenübertragung hat zur Folge, dass ein Zugriff von außen möglich ist. Eine verschlüsselte Kommunikation muss gewährleistet sein. Die Protokolle BACnet, OPC/UA und KNX bieten alle mittlerweile entsprechende Sicherheitsmechanismen, zumindest für neue Anlagen.

Interpretierbarkeit von Daten und Schnittstellen

Ein wichtiger Punkt in Bezug auf die Zukunftssicherheit des technischen Gebäudemanagements ist die Interpretierbarkeit der Daten. An eine Digitalisierung der Prozesse und eine Verbesserung der Energieeffizienz nach ISO 50001 ist nicht zu denken, wenn die Daten in einem proprietären Datenfriedhof liegen und/oder nicht interpretierbar sind. Wichtige Potenziale zur Kosten- und Ressourceneffizienz werden vergeudet. Daher ist ein einheitliches Kennzeichnungssystem nötig, das auch die Benennung der Datenpunkte für jede technische Funktion umfasst. Die Daten müssen verstanden werden, um sie interpretieren zu können. Darum müssen die Datenpunkte bereits in den Automationsstationen entsprechend benannt werden. Mit der ICONAG-Software B-CON können auch Bestandsanlagen effektiv erschlossen werden, da falsch benannte Datenpunkt mit einem einheitlichen Kennzeichnungssystem angereichert werden kann.

Erst mit diesem kann beispielsweise ein Mehrverbrauch im Energiemanagement liegenschaftsübergreifend und sicher erkannt werden. Das System zeigt online außerdem den Standort des Verbrauchs an, ermöglicht eine Analyse und das direkte Eingreifen, um künftig den Mehrverbrauch zu verhindern. Am Beispiel Schule wird der Nutzen offensichtlich: Läuft in den Winterferien in einer Schule die Heizung auf Normalbetrieb, weil sie auf Hand gestellt wurde, können solche Fehler direkt erkannt und korrigiert werden. Dadurch wird Energieverschwendung vermieden und die CO2-Emissionen gesenkt.

Alle Betriebsdaten im System sollten über offene und dokumentierte Schnittstellen (API = Application Programming Interface) für die Kopplung mit Drittsystemen bereitgestellt werden. Nur dann können ERP-Systeme zur Kostenverrechnung, Wartungsdienstleister, Help-Desk oder andere Systeme einfach an die Technik im Gebäudemanagement andocken. Auch immer mehr „IoT-Devices“ (Internet of Things) drängen ins Gebäude: Waste-Management, Indoor-Navigation, Arbeitsplatzbelegung, Parkplatzreservierung, Energiemessung, Ladesäulenmanagement oder IT-Überwachung. IoT und die Fähigkeit, diese Informationen zu nutzen, muss die Gebäudeautomation der Zukunft leisten. Das wird an einfachen Einsatzmöglichkeiten deutlich: IoT Devices wie Mülleimer sparen Personal und Mülltüten, indem sie den Füllstand kontrollieren. Ebenso wie die Sensorik in Toiletten, die meldet, wann Seife oder Papier aufgefüllt werden müssen. Auch die Indoor-Navigation, gesteuert über Bluetooth Beacons, ist Teil der Smart Office. Sie führt die Mitarbeitenden zu den freien Arbeitsplätzen. Sensoren melden die Belegung von Räumen und Arbeitsplätzen, erkennen defekte Geräte und vieles mehr. Alle Informationen können über einfache API abgerufen und ausgewertet werden. Das spart letztlich nicht nur Raum und Energie, sondern optimiert auch den Einsatz von Personal.

Hürden für die GA bei Planung, Bau und Betrieb von Gebäuden

Gerade für Gebäude, die ja einen langen Lebenszyklus aufweisen, stellt die Umsetzung einer vollständigen Gebäudeautomation eine komplexe Angelegenheit dar. Die Grundlagen für eine Automation werden bei Neubau oder Renovierung/Restrukturierung gelegt. Meist dauert es 20 bis zu 30 Jahre, bis die Technik angepasst oder modernisiert wird. Die größten Baustellen während der Betriebsphase liegen darin, dass ein Großteil der mit GA ausgestatteten Gebäude schlecht gemanagt wird, die Energie- und Ressourceneffizienz so auf der Strecke bleiben und die Wirtschaftlichkeit hinter den Potenzialen zurückbleibt. Die Folge ist, dass der Immobilienwert leidet. Während der Bauphase wird sehr häufig nicht überprüft, ob das Gebäude/die Gebäudeautomation (GA) wie spezifiziert funktioniert, weil das Inbetriebnahme-Management samt technischem Monitoring noch in den Kinderschuhen stecken. Während der Planungsphase zeigt sich, dass es nur wenige TGA-Planer gibt, die herstellerneutrale GA-Systeme planen, ausschreiben und umsetzen können. Daher entstehen immer noch neue, proprietäre Lösungen als Datensilos mit der Folge, dass das Gebäudemanagement nur sehr langsam „digitalisierungs-ready“ wird.