Trends im Büro­ge­bäude der Zukunft

Trends im Bürogebäude der Zukunft könnten von solch intelligenter Infratruktur unterstützt werden. Grafik: IGT

Das Mün­che­ner IGT – Insti­tut für Gebäu­de­tech­no­lo­gie gibt monat­lich Tipps heraus, mit denen Mietern, Ver­wal­tern und TGA-Ver­ant­wort­li­chen die Steue­rung der Haus­tech­nik leicht gemacht werden soll. Im Novem­ber nun geht es um Trends im Büro­ge­bäude der Zukunft.

In einer umfang­rei­chen Trend­stu­die hat das Insti­tut für Gebäu­de­tech­no­lo­gie 85 Thesen zum Smart Buil­ding erstellt. Davon wurden die 20 „greif­bars­ten“ selek­tiert und um kon­krete Aus­sa­gen zu dem zu ver­bun­de­nen Mehr­wert und der Kom­ple­xi­tät ergänzt und einer Nut­zer­ana­lyse unter­wor­fen. Die ver­blei­ben­den „Top 12“ werden im Fol­gen­den kurz vorgestellt.

Anwen­dungs­fälle in moder­nen Gebäuden

Im Umfeld von Gebäu­de­au­to­ma­tion ist heute schon viel rea­li­sier­bar. Zu den bis­he­ri­gen Mög­lich­kei­ten der Raum- und Anla­gen­au­to­ma­tion stehen dabei zuneh­mend auch soge­nannte „Mehr­wert­dienste“ zur Ver­fü­gung. Das sind Dienste, die sich auf­grund der zuneh­men­den Anbin­dung der klas­si­schen Auto­ma­tion an IT-basierte Systeme ergeben.

Bei diesem wach­sen­den Angebot besteht die Gefahr, die Über­sicht zu ver­lie­ren und deshalb wurde vom Insti­tut für Gebäu­de­tech­no­lo­gie (IGT) im Rahmen einer umfang­rei­chen Studie eine kon­krete Liste von 85 „Anwen­dungs­fäl­len (use cases)“ als Thesen zusam­men­ge­stellt und beschrie­ben. Die inno­va­ti­ven Anwen­dungs­fälle reichen von sehr zeitnah umsetz­ba­ren bis hin zu inno­va­ti­ven Anwen­dun­gen, wie sie in den nächs­ten 10–20 Jahren möglich sein sollten. Der Fokus lag dabei auf der Raum­au­to­ma­tion in moder­nen Büro­ge­bäu­den. Im wei­te­ren Verlauf wurden diese Anwen­dungs­fälle in Bezug auf den Umset­zungs­auf­wand geglie­dert (d.h. wie weit ist bereits heute erfor­der­li­che Hard­ware und Soft­ware zu ange­mes­se­nen Kosten ver­füg­bar) und in Bezug auf einen kon­kre­ten Mehr­wert bewer­tet (u.a. auf Basis einer Nut­zer­be­fra­gung). Die „Top 12“ werden im Fol­gen­den kurz vorgestellt.

Ganz­heit­li­che Inte­gra­tion statt sin­gu­lä­rem Bus-System!

Zunächst ein Blick zum Trend der ganz­heit­li­chen Ver­net­zung. Denn unab­hän­gig davon, wie viele der neuen „Mehr­wert­dienste“ in einem Projekt gefor­dert sind – es voll­zieht sich derzeit ein Wandel der soge­nann­ten Sys­tem­ar­chi­tek­tur. Abbil­dung 1 zeigt die seit Jahren eta­blierte Sys­tem­ar­chi­tek­tur über drei Ebenen: In der Feld-Ebene befin­den sich die Sen­so­ren und Aktoren, die mit der Automations-Ebene, d.h. den Con­trol­lern der Gebäu­de­au­to­ma­tion (GA) ver­bun­den sind. Diese Ver­bin­dung kann ent­we­der über eine direkte Anbin­dung (d.h. analoge/binäre Kabel) oder kom­mu­ni­ka­tive Bus-Systeme wie KNX, LCN, RS485, M‑Bus, SMI, DALI etc. bzw. funk­ba­sierte Pro­to­kolle wie z.B. EnOcean erfol­gen. Her­vor­zu­he­ben ist, dass ein echtes Smart Buil­ding deut­lich mehr Sen­sor­da­ten benö­tigt als die klas­si­schen Auto­ma­ti­ons­funk­tio­nen. Dieser zusätz­li­che Bedarf lässt sich beson­ders einfach durch funk­ba­sierte Sen­so­ren abde­cken. Oder anders­rum: Nur mit einem (hohen) Anteil an funk­ba­sier­ten Sen­so­ren lässt sich ein echtes Smart Buil­ding umset­zen. Dies gilt glei­cher­ma­ßen für die Anlagen- und die Raumautomation.

Hierzu bereits die erste Bemer­kung: Es gibt viele Fach­be­triebe, die sich auf den Umgang mit einem ein­zi­gen oder ganz wenigen dieser Pro­to­kolle beschrän­ken. Bereits heute ist es aber wichtig, sich mit mög­lichst vielen Pro­to­kol­len zu befas­sen. Dabei muss man nicht aus­ge­wie­se­ner Experte werden, aber wer in der Zukunft im Bereich Gebäu­de­au­to­ma­tion bestehen möchte, sollte keine Angst davor haben, jedes der genann­ten Pro­to­kolle zumin­dest grund­sätz­lich ein­zu­bin­den. Ein ver­sier­ter Umgang mit dieser Pro­to­koll­viel­falt ist ele­men­tar wichtig.

In der soge­nann­ten Management-Ebene befin­det sich die Gebäude-Leittechnik (GLT) – dies wie­derum sind Soft­ware­pro­dukte, die den Status der Con­trol­ler über­wa­chen bzw. visua­li­sie­ren. Wichtig im klas­si­schen Ver­ständ­nis war, dass die Con­trol­ler eigen­stän­dig funk­ti­ons­fä­hig sind – d.h. nicht auf die Betriebs­be­reit­schaft der GLT ange­wie­sen sind. Dies ändert sich zuneh­mend, da viele „Mehr­wert­dienste“ in der Management-Ebene aus­ge­führt werden. Deshalb wandelt sich in der Abbil­dung der Begriff GLT zu BMS (Buil­ding Manage­ment System). BMS-Systeme sind deut­lich viel­sei­ti­ger, stellen Visua­li­sie­run­gen auch für den nor­ma­len Nutzer zur Ver­fü­gung und unter­stüt­zen umfang­rei­che Nutzer- und Grup­pen­ver­wal­tun­gen. Sie können selber Daten aus­wer­ten, Ent­schei­dun­gen treffen und Con­trol­ler zur Aus­füh­rung von Aktio­nen anwei­sen. Auch unter­stüt­zen BMS-Systeme eine Viel­zahl an IT-Protokollen, um Anbin­dun­gen zu Daten­ban­ken, Waren­wirt­schafts­sys­teme, Raum­bu­chungs­sys­teme etc. zu ermög­li­chen. Der Nutzen der ent­spre­chen­den Dienste glie­dert sich in unter­schied­li­che Aspekte. Zum einen lassen sich Gebäude ener­gie­ef­fi­zi­en­ter betrei­ben und eine Inves­ti­tion amor­ti­siert sich meist inner­halb von wenigen Jahren. Über Strom­ver­brauchs­werte kann auf die „Gesund­heit“ von Kom­po­nen­ten geschlos­sen und somit eine prä­dik­tive Wartung zur Aus­fall­re­duk­tion durch­ge­führt werden. Zum anderen stellen die vielen Anwen­dungs­fälle einen Mehr­wert in Bezug auf die Attrak­ti­vi­tät des Arbeits­plat­zes dar und sind somit ein wich­ti­ger Aspekt bei der Mit­ar­bei­ter­ge­win­nung bzw. –bindung. Aber auch beim exis­ten­ten Per­so­nal­be­stand können diese Anwen­dungs­fälle zu einer höheren Mit­ar­bei­ter­pro­duk­ti­vi­tät führen – ein Aspekt der monetär schwer zu bewer­ten ist, aber Quer­be­züge sind nach­weis­bar und haben schnell eine höhere finan­zi­elle Aus­wir­kung als die des ener­ge­ti­schen Einsparpotenzials.

Top 12“ der Mehrwertdienste

Wenn nun die Auto­ma­tion der ein­zelne Gewerke ganz­heit­lich ver­netzt und an ein BMS ange­bun­den ist: Welche sinn­vol­len Mehr­wert­dienste lassen sich damit umset­zen? Im Detail muss das auf­grund von indi­vi­du­el­len Prä­fe­ren­zen im Ein­zel­fall geklärt werden, aber die erwähnte Studie hat zumin­dest eine Über­sicht an beson­ders inter­es­san­ten Mehr­wert­diens­ten ergeben. Aus­ge­hend von den 85 Thesen sind das ins­be­son­dere die, die sowohl einen hohen Mehr­wert dar­stel­len, als auch bereits heute umsetz­bar sind (d.h. mit gerin­ger Kom­ple­xi­tät ver­bun­den sind).

Kon­se­quen­zen für Fach­be­triebe und den Raumautomations-Planungsprozess

Auch wenn nicht in jedem Gebäude solche Mehr­wert­dienste gefor­dert sind – wer im Umfeld von Raum­au­to­ma­tion tätig ist, sollte bei ent­spre­chen­den Anfra­gen kom­pe­tent reagie­ren können. Denn solche Anfra­gen werden über kurz oder lang ein­ge­hen. Somit sollte man sich früh­zei­tig am Markt nach Sys­te­men umsehen, wie sie zur Umset­zung solcher Mehr­wert­dienste erfor­der­lich sind.

Somit ist zu beach­ten, dass es sich dabei übli­cher­weise um IT-basierte Systeme handelt. D.h. die Kom­po­nen­ten eines Bus-Systems oder klei­nere (Raumautomations-)Controller sind nicht aus­rei­chend, sondern müssen über Ethernet-basierte Pro­to­kolle wie BACnet IP, OPC UA, MQTT, RESTful web­ser­vices oder „not­falls“ Modbus TCP oder KNX IP an ent­spre­chende Server ange­bun­den werden. Allein zu dieser Inte­gra­tion sollte ein Know-How im Umgang mit solchen Pro­to­kol­len auf­ge­baut werden – sei es im All­ge­mei­nen zur Softwarearchitektur-Planung als auch im Spe­zi­el­len in Bezug auf eine spätere Umset­zung. Alter­na­tiv sollte man Kontakt zu ent­spre­chend ver­sier­ten Sys­tem­in­te­gra­to­ren auf­bauen, mit denen man ent­spre­chende Anfra­gen bzw. Pro­jekte bei Bedarf gemein­sam durch­füh­ren kann.

Letzt­lich ist es auch von Vorteil, sich mit den kon­kre­ten BMS-Systemen zur Umset­zung solcher Mehr­wert­dienste zu befas­sen. BMS-Systeme können über Soft­ware­pro­dukte wie z.B. die Niagara-Software der Fa. Tridium oder B‑Con der Fa. Iconag im eigenen Rechen­zen­trum auf­ge­baut werden. Par­al­lel for­mie­ren sich auch hier bereits cloud-basierte Platt­form­an­bie­ter wie z.B. Micro­soft mit der Platt­form „Azure“ oder AWS von Amazon. Auch die Deut­sche Telekom bietet mit „AppA­gile“ einen soge­nann­ten Dienst „PaaS – Platt­form as a Service“. Dass dieser Trend ernst zu nehmen ist, zeigen die Ent­wick­lun­gen von großen nam­haf­ten Unter­neh­men der Gebäu­de­au­to­ma­tion. Bei­spiel­haft sei die „WAGO-Cloud“ als auch das „Sauter Vision Center“ genannt. In Summe for­mie­ren sich derzeit diese BMS-Systeme und es ist noch viel Wandel zu erwar­ten. Aber man sollte den Trend im Auge behal­ten und ebenso hier ent­we­der eigene Kom­pe­tenz auf­bauen oder den Kontakt zu ent­spre­chen­den Sys­tem­in­te­gra­to­ren oder IT-Firmen aufbauen.

Fazit

Klas­si­sche Raum­au­to­ma­tion war gestern – derzeit halten zusätz­lich „Mehr­wert­dienste“ Einzug in moderne Büro­ge­bäude. Zur Auswahl ist der kon­krete Nutzen zu bewer­ten und die Umset­zungs­kom­ple­xi­tät zu beach­ten. Dabei ist zur Planung und Aus­füh­rung zu berück­sich­ti­gen, dass diese nur in Ver­bin­dung mit IT-basierten BMS-Systemen möglich ist, was eine ent­spre­chende pro­to­koll­ba­sierte Anbin­dung der Raum­au­to­ma­tion an diese Systeme erfordert.

Die Trend­stu­die umfasst über 100 Seiten und bietet somit viele weitere Infor­ma­tion im Ver­gleich zu den hier beschrie­be­nen Top12-Mehrwertdiensten. Bei Inter­esse zu dieser Trend­stu­die (IGT-Studie Nr. 2: „Trends von Raum­au­to­ma­tion und Buil­ding Manage­ment Sys­te­men in moder­nen Büro­ge­bäu­den“, Insti­tut für Gebäu­de­tech­no­lo­gie, 2020) kann hier bestellt werden.