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Effiziente Verknüpfung

Der Einsatz drahtloser Kommunikation macht bedarfsgesteuerte Lüftungs- und Klimasysteme flexibler

Das erste Pilotprojekt in der Stockholmer City, ein Geschäfts- und Bürohaus mit einer Gesamtnutzfläche von ca. 22 000 m², ist seit Mai 2016 in Betrieb. Zum Zeitpunkt der Planung und Installation waren noch nicht alle Bereiche vermietet, was die Flexibilität der raumlufttechnischen Anlagen auf die erste Probe gestellt hatte.

Alles andere als trivial ist die Regelung von RLT-Anlagen. Sensoren in unterschiedlichsten Bauteilen und Ebenen müssen ausgewertet und in die jeweilige Regelstrategie mit einbezogen werden.

In einem Mesh-Netzwerk kann jeder Knotenpunkt als Router/Repeater arbeiten. Das heißt, die Kommunikation erfolgt von Knoten zu Knoten, wobei auch immer die Qualität der Verbindung in Betracht gezogen wird.

 

Bedarfsgesteuerte Lüftungssysteme, die Temperatur, Luftfeuchte, -qualität und -menge den jeweiligen Raumanforderungen anpassen, benötigen eine erhebliche Anzahl verschiedener Sensoren und Aktoren für die Regelung des Systems. Mithilfe eines intelligenten Anlagenmanagements kann die Energieeffizienz und der Nutzerkomfort des gesamten Systems optimiert werden.

Die Regelung von RLT-Anlagen ist alles andere als trivial. Sensoren in unterschiedlichsten Bauteilen und Ebenen müssen ausgewertet und in die jeweilige Regelstrategie mit einbezogen werden. Zieht man dazu noch die Anwesenheit und die Luftqualität im Raum als Regelgrößen hinzu, wird’s kompliziert. Gleichzeitig bieten sich erhebliche Einsparpotenziale. Die Luftverteilung kann bedarfsgerecht angepasst (Volumenstrom, Temperatur) und so erheblich optimiert werden, bei gleichbleibendem Komfort für den Nutzer.
Der systeminternen Kommunikation kommt dabei ein erheblicher Stellenwert zu. Sicherheit und Zuverlässigkeit haben oberste Priorität. Bussysteme/Protokolle wie Modbus, BACNet oder auch LON haben sich in der Gebäudetechnik durchgesetzt. Diese werden in der Regel kabelgebunden und in verschiedenen Netzwerk-Topologien installiert. Hier liegt aber auch ein Problem. Heutige Gebäudetechnik muss mitunter flexibel auf die sich ändernden Anforderungen der Nutzer abgestimmt werden. Drahtgebundene Installationen stoßen dabei an ihre Grenzen, denn ein Umbau ist meist mit erheblichen Kosten verbunden.
Die Firma Swegon geht mit ihrem „WISE“-System einen anderen Weg. Sämtliche Sensoren und Aktoren sind mit Funkmodulen ausgestattet. Eine Busverdrahtung ist nicht erforderlich. Es wird lediglich eine Spannungsversorgung für die einzelnen Komponenten benötigt. Je nach Sensor oder Aktor benötigen diese 24 Volt AC oder sie sind ggf. batteriebetrieben. Die Funkmodule arbeiten im 2,4-GHz-Frequenzbereich. Dieses Frequenzband wird unter anderem von DECT-Telefonen, Blue­tooth-Geräten und WLAN-Netzwerken genutzt.

Hohe Reichweite dank Mesh-Netzwerktopologie
Das „WISE“-System hat eine Reichweite von bis zu 300 m im Gebäude. Durch die Verwendung der sogenannten Mesh-Netzwerktopologie sind aber in der praktischen Anwendung auch bei weit verzweigten Gebäuden nahezu keine Grenzen gesetzt. In einem Mesh-Netzwerk kann jeder Knotenpunkt als Router/Repeater arbeiten. Das heißt, die Kommunikation erfolgt von Knoten zu Knoten, wobei auch immer die Qualität der Verbindung in Betracht gezogen wird.
Bei Veränderungen in der Infrastruktur oder bei Ausfall eines Knotenpunktes wird die Kommunikation automatisch über andere Knoten umgeleitet. Dieses verleiht dem System eine gewisse Art der „Selbstheilung“. Auch muss bei der Konzeption und Platzierung der Komponenten nicht schon in Planungsphase auf die Reichweite geachtet werden.
Die drahtlosen Einheiten verursachen wie andere Funktechnologien Strahlung. Die maximal abzugebende Strahlungsleistung ist im 2,4 GHz Band in Deutschland auf 100 mW begrenzt. Durch automatische Anpassung und Optimierung der Übertragungswege (Mesh-Netzwerk) konnte diese beim „WISE“-System auf 50 mW herabgesetzt werden. Auch die Übermittlung der Daten erfolgt nicht ständig. Ein Temperatursensor zum Beispiel sendet seinen Wert nur alle 5 Minuten, es sei denn, der gemessene Wert ändert sich um mehr als 0,2 Kelvin, in diesem Fall erfolgt eine sofortige Übertragung. Dieses Intervall ermöglicht es bei mit Batterien betriebenen Sensoren eine Batteriestandzeit von bis zu 10 Jahren zu erreichen.

Datensicherheit oberstes Gebot
Immer wieder ist in den Medien von unsicheren IoT (Internet of Things) Netzwerken oder Komponenten zu lesen. Beim „WISE“-System hat sich Swegon für eine AES 128-Bit Verschlüsslung des Datentransfers entschieden. Diese Verschlüsslung Technologie ist für hochsensible Daten zugelassen und findet hauptsächlich im WLAN-Bereich Verwendung. Des Weiteren kommt ein proprietäres Netzwerk-Protokoll zum Einsatz. Damit ist zwar die direkte Nutzung der Swegon-Komponenten in fremden Applikationen nicht möglich, bringt aber eine erhebliche Steigerung der Daten-Sicherheit mit sich. Auf der Systemebene stellt das System Busprotokolle wie BACNet und Modbus zur Verfügung.
Das System beinhaltet immer auch einen Super-Wise-Kontroller, welcher unter anderem eine webbasierte Schnittstelle für den Nutzer und die Konfiguration des Systems zur Verfügung stellt. Auf der zugehörigen Webplattform können eigene Gebäudegrundrisse hochgeladen, entsprechend angepasst und beschriftet werden. Diese Webschnittstelle stellt dem Nutzer ein umfangreiches Interface zur Überwachung und Parametrierung seines Klimasystems zur Verfügung. Sämtliche Systemrelevanten Daten werden hier verarbeitet und angezeigt. Angefangen von Raumparametern bis hin zu Alarmmeldungen. Diese Informationen können grafisch angezeigt und ausgewertet werden. Hier stehen auch die Schnittstellen zu einer übergeordneten Gebäudeleittechnik zur Verfügung.  

Pilotprojekt in Stockholm
Das erste Pilotprojekt in der Stockholmer City, ein Geschäfts- und Bürohaus mit einer Gesamtnutzfläche von ca. 22 000 m², ist seit Mai 2016 in Betrieb. Es ist „Breeam“-zertifiziert mit dem Zusatz „hervorragend“. Interessant hierbei, zum Zeitpunkt der Planung und Installation waren große Bereiche noch nicht vermietet, was die Flexibilität der raumlufttechnischen Anlagen auf die erste Probe gestellt hatte. Die Installation umfasst hier ca. 1100 geregelte Luftauslässe in verschiedenen Größen, 26 Zonenregler sowie 360 Raumkontroll-Einheiten. Geplant und installiert wurde ein 100%iges Luftsystem. Das bedeutet, die Energieversorgung der Räume in diesem Gebäude erfolgt ausschließlich über die eingebrachte Luft, es stehen keinerlei weitere Heiz- oder Kühlsysteme zur Verfügung. Mit Stand Juli 2017 sind 17 Gebäude mit dem neuen „WISE“-System in Betrieb genommen worden. 15 davon in Schweden, je eines in Norwegen und Finnland. Weitere folgen in den nächsten Monaten, auch in Deutschland stehen einige Projekte kurz vor der Inbetriebnahme.

Autor: Olaf Harms, Productmanager Systems, Swegon AB
Bilder: Swegon

www.swegon.com

 


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