Gebäudesteuerung über IT

Um Energie zu sparen, zur Überwachung und Steuerung wird es immer wichtiger, auch bestehende Gebäude mit geeigneten Systemen auszustatten. Naturgemäß sind Bestandsgebäude mitten im Lebenszyklus und energetisch nicht auf dem neuesten Stand. Selten besteht beim Betreiber eine hohe Investitionsbereitschaft. Diese Faktoren verlangen nach preiswerter Technik mit hoher Effizienz.
Die Kosten eines Gebäudes setzen sich im Lebenszyklus aus drei wesentlichen Faktoren zusammen: den Baukosten, den Heiz- und Energiekosten sowie den Kosten der Pflege und Instandhaltung. Bei der Aufsummierung dieser Kosten über die Lebensdauer lässt sich tendenziell eine Drittelung feststellen, bei der sich die Gewichtung zunehmend in Richtung Energiekosten bewegt. Als augenblickliches ‚Patentrezept‘ für die Modernisierung gilt die Isolierung der Gebäudehülle, obwohl es die mit Abstand teuerste Maßnahme ist, die in vielen Fällen zu einer wesentlichen Veränderung der Gebäudehülle führt. Das muss nicht sein; es gibt technische Möglichkeiten, die in vielen Fällen zu besseren und wesentlich preiswerteren Ergebnissen führen können.

Ausgangssituation

Der Schwerpunkt der nachfolgenden Betrachtung soll zeigen, wie sich mit technischer Gebäudeausstattung kostengünstig Energie einsparen lässt. Die Analyse bestehender Energieverbräuche zeigt in nahezu allen Fällen, dass die Heizung der mit Abstand größte Energieverbraucher im Gebäude ist, gefolgt von ‚unerkannten‘ Verbrauchern wie z.B. unnütz laufenden Pumpen, Rechnern, Wasserboilern usw. Hierzu ein Beispiel: Eine Pumpe mit 300W Verbrauch, die den Sommer über durchläuft, um ihr ‚Festfahren‘ zu vermeiden, verbraucht jährlich für ca. 600 Euro Strom. Das Licht, ein für jedermann deutlich sichtbarer Verbraucher, nimmt einen vergleichsweise minimalen Stellenwert ein. Auch sogenannte Stand-by-Verbräuche sind zwar ärgerlich, in Summe aber zu vernachlässigen.

Funklösung mit Einschränkungen

Während im Neubau Kabel verlegt werden können, bieten sich in Bestandsgebäuden Funklösungen an. Speziell für Gebäude hat der Gesetzgeber den 868MHz-Funk vorgesehen; allerdings mit starken Einschränkungen bezüglich der Feldstärke. Damit sind dem Funk enge Grenzen gesetzt. Während Einfamilienhäuser gut über eine Funk-Zentrale gesteuert werden können, ist das in größeren Gebäuden nicht möglich. Zwar gibt es sogenannte Routing- oder Repeating-Lösungen. Sie sind aus technischen Gründen in größeren Gebäuden kritisch zu sehen. Eine gute Lösung stellt daher eine Kombination aus Verdrahtung (möglichst unter Nutzung vorhandener Strukturen) und Funk dar. Das SystemHomeMatic von eQ-3 bietet eine hohe Sicherheit mit der Möglichkeit, über c-comatic auch in größeren Gebäuden eingesetzt werden zu können. Im Gebäude werden Funk-Interfaces verteilt, die über geeignete Kabel mit einer zentralen Steuerung verbunden sind. Sie stellen eine vollständige Funkabdeckung im Gebäude sicher und sind über Funk mit Raumreglern in den Räumen bzw. Aktoren und Sensoren im Gebäude in Verbindung.

Einsparmöglichkeiten

Die mit Abstand effizienteste Einsparmöglichkeit ergibt sich aus der Einzelraumregelung. Die Idee ist einfach: Nur die Räume heizen, die auch tatsächlich genutzt werden. Bei der kritischen Analyse eines Gebäudes werden die Chancen deutlich:

– Hotelzimmer nur dann heizen, wenn sie auch genutzt werden,
– Klassenräume entsprechend Stundenplan beheizen,
– Büros entsprechend der Nutzung heizen.

Es gibt vielfältige weitere Möglichkeiten, die hier nur auszugsweise erwähnt werden sollen:

– Gebäudeteile komplett abschalten, wenn sie nicht genutzt werden,
– Pumpen im Intervall laufen lassen bzw. bei Nichtbedarf abschalten,
– Boilerwasser nur bei Bedarf vorhalten,
– Rechner bei Abwesenheit der Mitarbeiter abschalten.

Überwachung über Fernzugriff

Neben den Energiekosten stellt die Überwachung der Gebäude einen zunehmenden Kostenfaktor dar. Auch diese Funktion kann vom System übernommen werden. Es bieten sich alle Möglichkeiten, über Fernzugriff zu überwachen und im Bedarfsfall geeignete Möglichkeiten zu ergreifen. Erforderlich ist nur der Anschluss der Zentrale an das Internet.

Umsetzung im Gebäude

Im Gebäude gibt es zahlreiche unterschiedliche Energieverbraucher (Heizkörper, Lampen, Lüfter, Klimaanlagen usw.), die erreicht werden müssen, um den Einsparungseffekt zu optimieren. Das speziell für die Automation im Gebäude zugelassene 868MHz-Funk-Band deckt mehrere Zimmer ohne zusätzliche Verkabelung ab. Im kleineren Privathaus kann damit eine Vollversorgung erfolgen – in größeren Gebäuden sind an geeigneten Punkten ‚Relaisstationen‘ zur Umsetzung auf ein LAN-Netzwerk erforderlich. Dieses LAN-Netzwerk lässt sich im Neubau leicht einplanen, im Bestandsbau aber sind meist keine Netzwerkkabel vorhanden. Hier müssen alternative Netzwerktechniken eingesetzt werden.

Vernetzungsalternativen

– Privathäuser & Mehrparteienobjekte

In kleineren Einheiten genügt die reine Funkverbindung. In größeren Häusern setzt man zusätzliche LAN/Funkumsetzer aus dem c-comatic-Programm ein und vernetzt diese z.B. mit PowerLine-Technik mit der Zentrale. Diese Technik lässt sich im Privatbereich in den meisten Fällen einsetzen, wobei es im Zweckbau selten gelingt, damit eine stabile Vernetzung zu realisieren. Die Regelung der einzelnen Verbraucher kann über die Zentrale individuell auf Basis der Wochen-/Tageszeiten programmiert werden.

– Schulen & Verwaltungen

Nur in seltenen Fällen können nachträglich Netzwerkleitungen gelegt werden. Meist aber sind TV/Koax- bzw. Telefon/2-Drahtleitungen in den einzelnen Räumen vorhanden. Hierfür können CoaxLine- bzw. ADSL/VDSL-Modems eingesetzt werden, die eine sichere LAN-Vernetzung garantieren. In geeigneten Zimmern lassen sich dann zusätzliche LAN/Funkumsetzer installieren, die die Verbindung mit der Zentrale ermöglichen. Die Regelung erfolgt über Zeitprofile, die optional mit der Stundenplansoftware bzw. Zeiterfassungssoftware gekoppelt werden kann.

– Hotels, Kliniken & Seniorenheime

Auch hier fehlen meist Netzwerkleitungen, um die erforderlichen LAN/Funkumsetzer anzuschließen. Eine Installation neuer Leitungen scheitert am Aufwand (Stichwort ‚Brandabschottung‘). Dagegen ist in jedem der Gästezimmer ein TV/Koax- und/oder Telefon/2-Drahtanschluss vorhanden. Über diese lässt sich mittels CoaxLine- bzw. ADSL/VDSL-Technik eine IP-basierte Vernetzung realisieren. Als nützlicher Nebeneffekt kann dieses neue Netzwerk zusätzlich z.B. als Backbone für ein Gäste-Internet dienen. Als Besonderheit bei diesem Einsatzgebiet kann die zentrale Steuerung an die Front-office-Software angebunden werden und damit die Energieabgabe in den einzelnen Räumen belegungsabhängig anpassen: Bei Check-in wird die Heizung im Zimmer angehoben bzw. die Klimaanlage eingeschaltet bei Check-out wieder zurück gestellt. Zusätzlich reagiert das System auf Fensterkontakte mit Energiedrosselung eine erhebliche Kostenersparnis, da z.B. Hotelgäste die Zimmertemperaturen sehr oft über die Fensteröffnung regeln.

Kosten/Nutzen

Während die Installation im Privatbereich in der Regel vom Bewohner selbst realisiert werden kann, erfordert der Einsatz im Zweckbau erfahrene Netzwerkspezialisten wie z.B. die KraftCom GmbH. Durch deren langjähriges Know-how sind die Kosten überschaubar und kalkulierbar: Für eine schlüsselfertig installierte Heizungssteuerung (je Raum ein Thermostat, ein Stellregler, ein Fensterkontakt) in einem 100-Zimmer-Objekt muss man 350 bis 400 Euro netto je Raum ansetzen. Bei einer Energieeinsparung von 30% amortisieren sich diese Kosten je nach energetischer Gebäudequalität innerhalb von zwei bis drei Jahren.