Ein verantwortungsvoller Umgang mit Ressourcen und steigende Energiekosten rücken das Thema Energieeinsparung immer mehr ins Bewusstsein. Mit einem systematischen Energiemanagement, z.B. nach DIN EN ISO 50001, kann es gelingen, Energie möglichst optimal zu nutzen, um kommerzielle Wohngebäude energieeffizient zu betreiben und Kosten zu sparen. Neben verbesserten Baumaterialien und ausgeklügelten Architekturen ermöglicht die Gebäudeautomation den letzten Schliff bei der Energieoptimierung. Dabei setzt die moderne Automation auf Digitalisierung, sprich auf digitale Regelkreise. Metz Connect bietet hierfür kompakte Geräte, die auch bei kleineren Projekten oder Nachrüstungen effizient sind.
Automatisierungspotenziale nutzen
Dabei verfolgt das Unternehmen den Ansatz, mit intelligenten Funktionen mehr Effizienz in die Gebäudeautomation zu bringen. Das Multifunktions-Zeitrelais MFRk-E08 wurde z.B. um die Funktion ‚Sperrung Steuerkontakt‘ erweitert. Damit können sich Anwender neue Automatisierungsmöglichkeiten und Einsparpotenziale erschließen. Mögliche Anwendungen finden sich in Ein- oder Mehrfamilienhäusern sowie im Gastronomie- und Hotelbereich: Wenn der Steuerkontakt des Zeitrelais mit einem Bewegungsmelder beschaltet wird, können Handtuchtrockner, Kaffeemaschinen oder Zirkulationspumpen bedarfsgerecht aktiviert werden. Ein Präsenzmelder, der z.B. in der Nähe eines Waschbeckens installiert ist, kann an das Zeitrelais den Einschaltimpuls zur Aktivierung einer Pumpe liefern. Die Funktion ‚Sperrung Steuerkontakt‘ verhindert, dass durch mehrmaliges Betätigen des Sensors während der Ablaufzeit, in der die Pumpe über das Zeitrelais mit Strom versorgt wird, diese immer wieder neu startet. Die Pumpe läuft nur dann automatisch an, wenn die eingestellte Sperrzeit verstrichen ist und der Bewegungsmelder wieder ein Signal gibt. Die Sperrzeit und die Zeitspanne, in der die Pumpe läuft, können individuell angepasst werden. Mit dem Zeitrelais lassen sich damit einfach technische Lösungen realisieren, die einen kleinen Beitrag zur Energieoptimierung leisten können.
Wohlbefinden und Energieeffizienz
Der CO2-Gehalt der Raumluft beeinflusst das Wohlbefinden von Anwesenden im Gebäude. Eine einfache Methode für die Regelung, die während der Corona-Pandemie populär geworden ist, ist das Aufstellen einer CO2-Ampel: Bei einer gelben oder roten Anzeige war es Zeit zu lüften. Tausende von Klassenzimmern und Büros heizten auf diese Weise die Umgebung auf. Dann wurde das Fenster geschlossen, der Raum wieder wärmer und der manuelle Regelkreis begann erneut. Die Aufgabe der Überwachung wurde aber oft vernachlässigt. Zudem sollte auch die Energieeffizienz nicht zu kurz kommen – insgesamt eine komplexe Angelegenheit. Eine Regelung, die auch die Gebäudeautomation übernehmen kann. Gerade für Temperatur, Feuchte oder CO2-Regelungen ist das altbekannte Verfahren mit PID-Reglern auch in der heutigen digitalen Automation immer noch weit verbreitet. Moderne Regelungen enthalten digitale Regler mit einer hohen Genauigkeit und Präzision. Digitale Regelkreise werden üblicherweise mit teuren Controllern realisiert, was ein hohes Wissen bei der Programmierung voraussetzt. Das Fachpersonal ist in der heutigen Zeit aber oft nur schwer zu finden. Und auch die Wirtschaftlichkeit spielt eine Rolle.
Modbus-RTU-Modul mit PID-Reglern
Für kleinere Objekte oder bei Nachrüstungen von Lüftungsregelungen verfügt Metz Connect über passende Lösungen, darunter das analoge I/O-Gerät MR-AIO4/2-IP65 Modbus RTU, in dem zwei PID-Einstellregler bereits im Modul integriert sind. Das dezentrale Modul verfügt über vier einzeln konfigurierbare Widerstands- oder Spannungseingänge und zwei analoge Ausgänge (alle Eingänge und Ausgänge für 0 bis 10V). Die Eingänge dienen zur Erfassung von Widerständen und Spannungen, z.B. von passiven und aktiven Temperaturfühlern, elektrischen Lüftungs- und Mischklappen oder Ventilstellungen. Die Ausgänge dienen als Stellgrößengeber. Über einen Modbus-TCP-Master können alle Eingänge und Ausgänge über Registereinträge individuell konfiguriert werden. Eine vordefinierte und im Gerät gespeicherte Liste gängiger Temperatursensoren erleichtert diese Prozedur. Bei Verwendung eines Modbus-Gateways MR-GW des Herstellers kann die Konfigurierung über den integrierten Webserver vorgenommen werden. Die richtige Wahl eines Reglers hängt von der geforderten Regelgenauigkeit und dem Zeitverhalten ab. Alle von außen wirkenden Störgrößen müssen beachtet und kompensiert werden. Der PID-Regler ist der am häufigsten eingesetzte Standardregler, der u.a. für Raumregelung verwendet wird. Ein PID-Regler setzt sich aus einem P-Glied, einem I-Glied und einem D-Glied zusammen. Das bedeutet, dass die Stellgröße aus den Proportional-, Integral- und Differenzial-Anteilen der Regeldifferenz gebildet wird. Vereinfacht ausgedrückt regelt ein PID-Regler kontinuierlich den Ausgangswert – und zwar vorausschauend in die Zukunft und unter Berücksichtigung der Vergangenheit. Solche Regler sind daher sehr beliebt, da sie viele Vorteile kombinieren, z.B. eine schnelle Reaktion und eine exakte Ausregelung. Das I/O-Modul MR-AIO4/2 kann mit beliebigen Steuerungen kombiniert werden. Die Einstellungen der PID-Regler im Modul erfolgen über Modbus-Register. Diese sind detailliert im Modbus-Handbuch beschreiben. Bei Verwendung des Modbus Gateways MR-GW lassen sich die Einstellungen über die graphische Oberfläche des integrierten Webservers vornehmen. Zugleich können anhand der Weboberfläche die Änderungen aller Ein- und Ausgangsgrößen unmittelbar beobachtet werden. Um ein einfaches funktionierendes Regelsystem zu bauen, werden für das MR-AIO4/2 nur ein regelbarer Lüfter (0 bis 10V) und Sensoren benötigt.
Energieüberwachung einschließlich Automatisierungsfunktionen
Auch das Thema Smart Metering ist eng verwoben mit Energieeffizienz und Automation. Entsprechende Vorrichtungen erhöhen die Transparenz hinsichtlich Energie- und Ressourcenverbrauch und tragen dazu dabei, verbrauchssenkende Maßnahmen zu ergreifen. In der Regel handelt es sich hierbei um intelligente Zähler, die den tatsächlichen Verbrauch von Strom, Wasser oder Gas und die tatsächliche Nutzungszeit messen und an die zentrale Steuerung übertragen. Der EWIO2-M ist ein leistungsstarker Datenlogger von Metz Connect zur Energie- und Verbrauchserfassung sowie zum Datenmonitoring in Gebäuden, Industrieanlagen und industriellen Systemen. Die Multiprotokollfähigkeit des Smart Metering Gateways resultiert aus seinen Schnittstellen und unterstützt Anwender dabei, das Energiemanagement nach DIN EN ISO 50001 durch die Integration von MSR- und HLK-Technik in das Gebäudeleitsystem zu verbessern. Der Datenlogger ermöglicht die Erfassung und Speicherung der Messdaten (z.B. von Strom, Wasser oder Wärme), die von busfähigen Zählern geliefert werden. Er kann über die Modbus-RTU- oder TCP-Schnittstelle an verschiedene Messgeräte angebunden werden. Mit 22 verschiedenen I/Os kann das Gerät nicht nur Daten für die Speicherung erfassen, sondern auch Aktoren schalten. Die Parametrierung, Konfiguration und Inbetriebnahme erfolgt über ein Webinterface mit einem plattformunabhängigen Webbrowser. Kleine Automationsaufgaben können auf Basis einer Shell-Script- oder Python-Programmierung oder durch beliebige Modbus- oder Bacnet-Steuerungen ausgeführt werden. An der M-Bus- und Modbus-RTU-Schnittstelle können Zähler für Strom, Wasser, Gas oder Wärme angeschlossen werden. Die Messwerte werden per E-Mail gesendet (Push) oder von einer Bacnet- oder Modbus-Steuerung ausgelesen (Pull). Zu den Schnittstellen des Datenloggers zählen außerdem zwei Ethernet-Ports mit Daisy-Chain-Funktion für die Verkettung mehrerer Geräte. Eine WLAN-Schnittstelle ermöglicht die Konfiguration des Geräts mit mobilen Endgeräten und kann zur Datenübertragung genutzt werden.
Fazit
Mit einem systematischen Energiemanagement lassen sich in kommerziellen Wohngebäuden erhebliche Energieeinsparungen erzielen und Kosten sparen. Metz Connect bietet hierfür Multifunktions-Zeitrelais, I/O-Module, Datenlogger und Gateways zur Integration dieser Komponenten. Zudem ermöglichen Geräte mit integrierten PID-Reglern eine Anpassung der Regelung an die tatsächlichen klimatischen Bedingungen im Raum bzw. im Gebäude, wobei das Modbus-Gateway MR-GW dank integrierter Weboberfläche eine intuitive Konfiguration unterstützt.
