Optimierung des Energieverbrauchs in der Gebäudeautomation

40 % der globalen CO2-Emissionen entstehen durch den Betrieb von Immobilien. In Deutschland ist der Gebäudesektor für rund 30 % der CO2-Emissionen verantwortlich. Er spielt damit eine zentrale Rolle beim Erreichen der nationalen und europäischen Klimaziele. Über 70 % der Wärmeversorgung im Gebäudebestand nutzt aktuell fossile Energieträger wie Öl oder Gas [1]. Im derzeit gültigen Klimaschutzplan 2050 [2] kommt dem Gebäudesektor somit eine wichtige Bedeutung zu. Bis 2050 soll der Primärenergiebedarf von Gebäuden um 80 % gegenüber 2008 sinken. Darauf baut auch die 2015 beschlossene „Energieeffizienzstrategie Gebäude ESG“ [3] auf, die einen belastbaren Pfad zu einem nahezu klimaneutralen Gebäudebestand bis 2050 aufzeigt. Ergänzend zu „Lage, Lage, Lage“ werden die Umsetzung von Maßnahmen zur Reduktion der Betriebskosten sowie die Optimierung des Energieeinsatzes im Betrieb ein entscheidender Hebel zur Werterhaltung und -steigerung des Gebäudebestands sein.

CO2-Emissionen lassen sich nachhaltig senken. Die Anwendung von Internettechnologien in der Automation – wie das Building Internet of Things (BioT) – bietet heute bereits Möglichkeiten und Werkzeuge, um durch die Vernetzung und den Informationsaustausch neue innovative, energieeffiziente und nutzenzentrierte Betriebskonzepte zu realisieren.

Datenraum für alle Prozess- und Zustandsinformationen

Das Gebäudeautomationsmanagement erweist sich als übergreifende Instanz zur Regelung der Anlagen für die Energiebereitstellung und -verteilung sowie für die Heizung, Lüftung und Klimatisierung (HLK). Studien zeigen, dass die Raumautomation ein wesentlicher Stellhebel ist: Bis zu 70 % der Effizienzpotenziale im Bestand können durch eine intelligente Raumautomation erschlossen werden. Dazu gehören die integrale und bedarfsgerechte Steuerung von Licht, Beschattung, Raumklima in Abhängigkeit der Nutzung und Wetterbedingungen. Die ganzheitliche Raumautomation integriert die technischen Gewerke – zum Beispiel Beleuchtung, Beschattung, Heizung, Raumklimatisierung und die Systeme zahlreicher Hersteller. Dies geschieht über unterschiedliche etablierte sowie standardisierte Kommunikationsprotokolle, beispielsweise KNX, Modbus, Dali SMI oder Enocean. Auf diese Weise lassen sich die Informationen aller Gewerke zur Steuerung und Regelung des Raumklimas verwenden.

Als Schlüssel für die Umsetzung einer solchen Raumautomation fungieren ein übergeordneter Datenraum – die Single Source of Truth – sowie eine standardisierte Datenstruktur. Im Datenraum stehen die Prozess- und Zustandsdaten sämtlicher Geräte zur Verfügung. Das bedeutet: Die Informationen aus den verschiedenen Datenstrukturen und -objekten sowie die eingesetzten Übertragungsprotokolle müssen in eine normalisierte Syntax, Semantik und Ontologie gemappt und im Datenraum bereitgestellt werden. Dann lassen sich Synergien nutzen, zum Beispiel die Korrelation von CO2-Werten mit der Anwesenheit und dem Lüftungsverhalten der Mitarbeiter. Die Heizungssteuerung kann auf der Grundlage der Licht- und Beschattungsdaten optimiert werden. Die Überwachung und Visualisierung des Zustands der angeschlossenen Geräte führt in Kombination mit KI-gestützten Prognosen zu einer angepassten Regelstrategie. Im Datenraum greift das Management der HKL-Systeme auf diese standardisierten Informationen zu. Die Bedarfsanforderungen der Raumautomation – beispielsweise die Raumsolltemperatur sowie die Raumluftqualität und -feuchtigkeit – werden nun durch die effizient geregelten HKL-Anlagen realisiert.