Komfort durch smarte Technik

Batterielose Funklösungen in der Gebäudeautomation

Gebäudeautomation in Aktion: Sensoren und Schalter können den Alltag deutlich vereinfachen.

Mit dem 2,4-GHz-Angebot beispielsweise können OEM-Partner von EnOcean batterielose Schalteranwendungen umsetzen.

Im Bereich Gebäudeautomatisierung entwickeln sich Produkte und Techniken rapide weiter. Die „Bastellösungen“ der Vergangenheit sind passé, zahlreiche Unternehmen liefern professionelle Produkte und die passende Support-Infrastruktur. Das passt ideal mit den gestiegenen Anforderungen an intelligente Gebäude zusammen. Denn mehr Intelligenz im Gebäude bedeutet, dass das Haus intelligenter auf Einflüsse von außen und innen reagieren kann.

Ein smartes Zuhause setzt voraus, dass die zentrale Steuerung weiß, was vor sich geht. Sensoren und Schalter sind die Augen und Ohren der Gebäudesteuerung. Je mehr Input diese Systeme liefern, des­to besser kann das zentrale System entscheiden, welche Aktionen durchzuführen sind.

Vorteile durch Funktechnik
Wenn möglichst viele Sensoren und Schalter verfügbar sein sollen, eignen sich kabelgebundene Systeme kaum. Es wäre zu aufwendig und unflexibel, jeden Sensor mit einer eigenen Leitung zu bestücken. Funksysteme sind hier kabelgebundenen Lösungen überlegen. Rauchmelder, Sensoren für Anwesenheit, Temperatur, Luftqualität und Licht oder Schalter: Ohne Kabelzwang lassen sich diese Systeme mit wenig Aufwand genau dort anbringen, wo sie gebraucht werden. Zeitgleich behält man die Flexibilität, das System nachträglich um neue Produkte und zusätzliche Sensoren zu erweiterten, ohne dass Wände aufgebrochen werden müssen.
Dank funkbasierter Sensoren und Schalter ist die Abstimmung verschiedener Gewerke minimiert, ebenso wie der Eingriff in bereits bestehende Bausubstanz. Wird ein Bürogebäude für einen neuen Zweck umgebaut, müssen weder Kabelkanäle in Wände gebrochen noch Stromleitungen an eigentlich unpassenden Stellen gelegt werden. Das minimiert die Kosten und erhöht die Akzeptanz beim Bauherren oder dem künftigen Besitzer. Idealerweise lässt sich so von Beginn an planen, dass sämtliche Kabel- und Netzwerkanschlüsse in der Decke oder im Boden verlaufen. Senkrechte Wände wären dann größtenteils „nur“ noch Raumtrenner – gerade bei Zweckbauten schafft man so eine größtmögliche Flexibilität für die Nutzung.

Komfortabel ohne Batterie
Der Nachteil vieler Lösungen: Wenn kein Strom von außen zugeführt wird, setzt ein Großteil der Produkte auf Batterien, um die notwendige Energie für Sensoren und Schalter zu produzieren. Das wirkt sich negativ auf die Kosten für Wartung und die Umwelt aus. Alkaline-Batterien, wie sie in den meisten Endkunden-Produkten zum Einsatz kommen, bieten eine theoretische Laufzeit von mehreren Jahren. In der Praxis ist es oft deutlich weniger. Dazu kommt der Arbeitsaufwand für den Austausch einzelner Batterien und – nicht zu vernachlässigen – der ökologische Aspekt. Batterien sind giftig und dürfen nicht in den normalen Abfallkreislauf eingebracht werden. Selbst Akkus sind keine wirkliche Alternative, auch diese sind zu giftig für den Hausmüll. Die Entsorgung über spezielle Sammelstellen ist zwar einfach, allerdings muss auch hier der Aufwand einberechnet werden, der für die Entsorgung anfällt. Bei einer großen Anzahl von Funksensoren, kann der Vorgang schnell mehrere Mannstunden pro Jahr binden. Tatsächlich hat der Hersteller EnOcean in der Studie „The True Cost of Batteries“ herausgefunden, dass bei einem großen Komplex mit etwa 10 000 Funkeinheiten pro Tag durchschnittlich 30 Batterien gewechselt werden müssen – ein unglaublicher Zeitaufwand.
Die EnOcean-Technik geht einen anderen Weg: Sensoren können selbst geringste Ener­giemengen aus der Umwelt sammeln und speichern. Das Drücken eines Schalters beispielsweise aktiviert einen elektromechanischen Energiewandler, der jegliche Bewegung in seiner Nähe nutzt, um Energie bereitzustellen. Das Signal kann Haushaltsgeräte oder ein Licht ein- und ausschalten oder auch Licht­szenen steuern. Überall dort, wo es Licht gibt – selbst bei geringen Stärken von 200 Lux oder weniger – können kleine Solarzellen diese Energiequelle für eine Vielzahl von Sensoren nutzen. Dazu gehören beispielsweise Temperatur-, CO2- und Anwesenheitssensoren, aber auch solarbasierte Fensterkontakte oder Feuchtigkeitssensoren. Selbst ohne Licht lassen sich Sensoren ohne Batterien betreiben: Bereits ein Temperaturunterschied von 2 °C liefert etwa genug Energie für die Bedienung eines energieautarken Heizventils. Möglich macht das die Kombination aus einem DC/DC-Wandler und einem Peltier-Element. Sämtliche EnOcean-basierte Produkte sind zudem inter­operabel. So können in einem System problemlos Lösungen verschiedener Hersteller miteinander kommunizieren.

Automatisierung senkt Betriebsaufwand
2016 bezogen 1900 Mitarbeiter von Microsoft die neue, von der Argenta Unternehmensgruppe entwickelte und realisierte Deutschlandzentrale des IT-Unternehmens in München. Neben der energieeffizienten Betreibung des Gebäudes galt es, auch ein optimales und komfortables Raumklima für die Mitarbeiter des Unternehmens zu schaffen. Bei der Auswahl der Überwachungs- und Steuerungslösung war u. a. die einfache und direkte Handhabung des Gebäudemanagementsystems entscheidend.
In den Räumlichkeiten kommt deshalb die modulare, skalierbare Automationslösung von Sauter zum Einsatz. Bürobenutzer können mithilfe der Visualisierungs- und Steuerungslösung „Sauter Vision Center“ Raumbedingungen wie die Temperatur, Beleuchtung und Beschattung unkompliziert und individuell steuern. Auf der Ebene des Gesamtsystems nutzt das Facility Management die Lösung für eine orts- und zeitunabhängige Kontrolle aller HLK-Anlagen. Um den individuellen Anforderungen der Mitarbeitenden Rechnung zu tragen, werden u. a. kabellose Raumbediengeräte des Typs „ecoUnit110“ mit EnOcean-Funktechnologie eingesetzt. Für das optimale Raumklima in den rund 800 Räumen auf zwei unter- und sieben oberirdischen Stockwerken sorgen 350 Raumautomationsstationen „ecos504“ und „ecos500“ über BACnet/IP.
Die Gebäudeverwaltung kann sich dank dieser Lösung auch auf eine bedarfs- und präsenzgesteuerte Beleuchtung verlassen: Rund 1600 in das System integrierte Dali-Lichtsensoren regeln das Ein- und Ausschalten der energiesparenden Leuchten. So ist – bei niedrigem Energieverbrauch – stets für ausreichend Licht gesorgt. Die integrierte Raumautomationslösung regelt auch den Betrieb der Heiz- und Kühldecken und sorgt für eine sonnenstandgeführte Verschattung. Die durchgängig automatisierte Steuerung aller Gewerke unterstützt den Gebäudebetreiber somit bei der Reduktion der Betriebskosten.

Fazit
Moderne Gebäudeautomation hat zahlreiche große Vorteile. Da die Intelligenz nicht mehr in den einzelnen Komponenten, sondern einem zentralen System steckt, können die sichtbaren Produkte auf ein Minimum reduziert werden – sie sammeln im Grunde lediglich Daten und schicken diese an die zentrale Verwaltung oder setzen Anweisungen um. Das spart nicht nur Energie, sondern verringert auch die Komplexität und damit die Fehleranfälligkeit. Neue Funktionen lassen sich über Software-Updates vom zentralen System aus verteilen und müssen nicht an jedem Endpunkt manuell eingespielt werden. Funksysteme mit eigener Energieversorgung lassen sich zudem flexibel positionieren, ohne dass etwa Wände aufgerissen werden müssen.
Wer das Thema Gebäudeautomation angeht, der muss sich oftmals auf einen Standard festlegen – auch wenn er anschließend eine große Auswahl an möglichen Produkten hat. Neben der aktuellen Situation sollte daher mit Blick auf den Investitionsschutz auch die Zukunft der gewählten Lösung im Auge behalten werden. Das bedeutet nicht nur neue Produkte, sondern auch die zusätzlichen Kos­ten wie sie bei Batterien oder Akkus u. a. durch die notwendige Arbeitszeit für den Austausch entstehen.
Es empfiehlt sich daher auf Systeme zu setzen, die offene Standards unterstützen und ein flexibles Ökosystem bieten. Nur dann ist garantiert, dass man auch nach Jahren der Nutzung einfach neue, bessere Produkte nachrüsten oder bestehende Funktionen erweitern kann. Wer sich bei einem vermeintlich günstigeren Anbieter festlegt, kann langfristig gesehen das Nachsehen haben, etwa wenn dieser eine Produktlinie aufgibt oder den Betrieb ganz einstellt.

Bilder: EnOcean GmbH

www.enocean.com

 

 

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Die EnOcean GmbH ist der Entwickler der patentierten batterielosen Funktechnologie, die unter der Marke Dolphin vertrieben wird. Die Module nutzen das Energy-Harvesting-Prinzip, bei dem Energie aus der Umgebung für die Versorgung energieautarker Funksensornetze gewonnen wird. Eine Besonderheit der Technologie sind miniaturisierte Energiewandler, die Bewegung, Licht oder Temperaturdifferenzen in elektrische Energie umwandeln. Zahlreiche Produkthersteller setzen für ihre Systemlösungen seit 15 Jahren auf die Funkmodule und haben weltweit bereits mehrere Hunderttausend Gebäude ausgestattet. Sie finden das Unternehmen in Halle 10.3 am Stand B 69.

 

 

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