Die Mess- und Energiedaten können, wie Abb. 92 zeigt, aus vielerlei Quellen kommen.

Abb. 92: Datenerfassung aus unterschiedlichen Quellen

Dementsprechend ist es eine erste Herausforderung, all diese Daten zentral auf den Server mit der Energiemanagementsoftware zu bringen, wozu auf mehrere verschiedene Technologien zurückgegriffen werden muss. Grundsätzlich kann aber zwischen einer manuellen und automatischen Datenerfassung unterschieden werden.

In der Praxis stellt sich dies nicht mehr als unlösbares Problem dar, da eine Reihe von Hardwarelösungen zur Verfügung stehen, die eine Einbindung der verschiedensten Messsignale und die Übergabe mit geeigneten Schnitt­stellen bewältigen.

Ist auf der Basis eines Messkonzeptes die laufend aufzuzeichnende Datenmenge festgelegt, ist die Datenorganisation zu klären. Für diese Entscheidung sind die folgenden Aspekte zu bedenken:

  • Sind die aufgezeichneten Daten in irgend­einer Form sicherheitsrelevant?
  • Ist eine Person im Unternehmen, die dauer­haft mit der Hard- und Software umgehen kann (technisch und zeitlich)?
  • Sind die Kosten intern vertretbar oder kann ein Hosting zu günstigen Preisen in Anspruch genommen werden?
  • Ist bei einem externen Service ein tech­nischer Support sichergestellt?

Die Entscheidung, wie das Datenmanagement organisiert werden soll, ist individuell abzu­wägen. Unternehmen, die Energiemanagement betreiben wollen, müssen sich losgelöst von der individuellen Datenmanagement­lösung bewusst sein, dass in jedem Fall mindestens eine Person im Unternehmen für das operative ­Management zuständig sein muss.

10.3.1 Manuelle Erfassung

Die Datenerfassung kann in einem groben Rahmen manuell erfolgen. Dabei liest ein Mit­arbeiter die verschiedenen Fühler und Zähler ab und trägt die Daten anschliessend über das ­Interface der Energiemanagementsoftware ein. Die Rechnungen der verschiedenen Energie­lieferanten werden dabei auch in das System übertragen. Dieser Prozess kann monatlich oder auch seltener geschehen, was in einer begrenzten zeitlichen Auflösung der erfassten Daten ­resultiert.

Eine manuelle Kontrolle wird im laufenden Prozess der Datenerfassung schon deswegen notwendig, da regelmässig geprüft werden muss, ob die erfassten Werte auch sinnvolle ­Resultate darstellen. Wenn sich unerklärliche Ausschläge bei einem Messwert zeigen, ist vor Ort zu prüfen, ob der Wert aus einer ungewöhnlichen Betriebssituation heraus resultiert, ob der Messfühler defekt ist oder ob auf dem Übermittlungsweg ein Fehler vorliegt. Diese Überprüfung kann sich aufwändig gestalten. Eine Sicht­kontrolle durch einen kundigen Mitarbeiter wird dann notwendig. Sind nun in einem Gebäude sehr viele (z.B. Hunderte) von Messstellen vorhanden, wird unter Umständen die Sichtprüfung häufiger durchzuführen sein, als zunächst gedacht. Diese Schwierigkeit ist bei der personellen Besetzung eines Energiemanagementteams zu beachten.

10.3.2 Automatische Erfassung

Im Gebäudebereich werden zukünftig Smart-Meter für die Erfassung des Stromverbrauchs zum Einsatz kommen. Solche Zähler bieten die Möglichkeit, Messdaten genauer auszulesen. Ein bidirektionales Datenhandling ist ebenfalls möglich. Eine Einbindung in eine allenfalls vorhandene Gebäudeleittechnik ist dann obligatorisch.

Die Gebäudeleittechnik bzw. Gebäudeautomation wird bei gewerblich genutzten Gebäuden eingesetzt für

  • Einhalten von definierten Komfortansprüchen (Behaglichkeitskriterien)
  • Gewährleisten von Sicherheitsanforderungen bzw. -bedürfnissen (Zutrittskontolle, Einbruchschutz)
  • Optimierung des Energieverbrauchs (belegungsabhängiger Betrieb, Lastmanagement)

Gemäss Aschendorf (2014) sind einfache Gebäudeautomationsmöglichkeiten bereits mit Einzelraumtemperaturregelungen direkt am oder als Stellantrieb oder fernsteuerbare Steckdosen möglich, die in Technik-Kaufhäusern oder Discountern günstig beschafft werden können. Durch Ersatz der manuell oder thermisch betätigten Ventile an den Heizkörpern durch elektronische, batteriebetriebene Stellantriebe in Verbindung mit Raumthermostaten (direkt im Stellantrieb integriert oder abgesetzt als Wandgerät) lässt sich die Temperatur in den Räumen stellen. Selbst preiswerte Systeme verfügen über Zeitprofile, mit denen die Sollwerte kalender- und zeitbasiert gestellt werden. Einige Systeme verfügen über die Möglichkeit der Anbindung von Fensterkontakten oder der Detektion von Temperaturänderungen, um während der Fensteröffnung die Sollwerte abzuregeln. Für das Gewerk Beschattung sind steuerbare Rohrmotoren oder Gurtwickler verfügbar, mit denen helligkeitsabhängig über Sensoren, die mit Saugnäpfen an der Fensterscheibe angebracht werden, und Zeitschaltuhren die Jalousien, Rollläden oder Markisen gefahren werden.

Es sind zahlreiche Gebäudeautomationssysteme verfügbar, die sämtliche Gewerke abdecken und auch Interoperabilität zwischen den Gewerken ermöglichen. So können durch Kombination einer Helligkeitsmessung mit Zeitsteuerung, Bewegungsmeldern und separater Schalt- und Fernbedienung Leuchtmittel helligkeitsmässig gesteuert werden. Kombiniert mit einer «Haus-ist-verlassen-Steuerung» können so Kosten elektrischer Energie eingespart werden. Die Heizungsanlage kann durch Einzelraumtemperaturregelungen optimiert werden, bei denen Fensterkontakte integriert werden. Durch Zentralisierung und Einbindung des «Haus-ist-verlassen-Zustandes» oder «I-come-back»-Sendens können bedarfsgerecht die Sollwerte gefahren und auch die Jalousien oder Rollläden angepasst gefahren werden. Weitere Beispiele zur Energieeinsparung sind generell das bedarfsgerechte Fahren der Jalousie oder das zeitbasierte Fahren des Heizkessels, meist als völlig unterschiedliche Systeme realisiert. Je mehr Teilsysteme in die Gebäudeautomation einbezogen werden, desto mehr Einsparpotenziale, damit aber auch Steigerung von Komfort und Sicherheit, werden realisierbar. Es wird klar, dass die Einbindung von Sensoren erforderlich ist und teilweise bereits in den einzelnen Komponenten, z. B. Temperaturmessung in den Raumthermostaten, realisiert ist.

Eine moderne Gebäudeleittechnik kann gemäss Aschendorf (2014) die folgenden Funktionen abdecken:

  • Smart Metering (elektronischer Haushaltszähler)
  • Überwachung des aktuellen Leistungszustands der Verbraucher
    • Überwachung des aktuellen Verbrauchs der Verbraucher
    • Überwachung der aktuellen Kosten der Verbraucher
    • Überwachung des aktuellen Leistungszustands des Gebäudes
    • Überwachung des aktuellen Verbrauchs des Gebäudes
    • Überwachung der aktuellen Kosten des Gebäudes
    • Überwachung des kalkulierten Verbrauchs der Verbraucher
    • Überwachung der kalkulierten Kosten der Verbraucher
    • Überwachung des kalkulierten Verbrauchs des Gebäudes
  • Heizungssteuerung
    • Sollwertabsenkung bei kurzzeitiger Abwesenheit (Stand-by)
    • Sollwertabsenkung bei längerer Abwesenheit (Frostschutz)
    • Sollwertabsenkung bei Nachtbetrieb
    • Heizungspumpensteuerung
    • Kesselsteuerung
  • Lichtsteuerung
    • Lichtzuschaltung bei Dämmerung
    • Lichtabschaltung bei Helligkeit
    • Konstantlichtregelung in Abhängigkeit der Helligkeit
  • Jalousien und Rollläden
    • Jalousieabsenkung zur Vermeidung von Überhitzung
    • Jalousieanhebung zur Nutzung von Sonneneinstrahlung
  • psychologisches Energiemanagement
    • Überwachung des aktuellen Leistungszustands des Gebäudes
    • Überwachung des aktuellen Verbrauchs des Gebäudes
    • Überwachung der aktuellen Kosten des Gebäudes
    • grafische Darstellung von Jahres- und Tagesgangkurven
  • aktives Energiemanagement
    • Information über nicht abgeschaltete Geräte bei verlassenem Haus
    • Information über zu hohe Sollwert- und Isttemperaturen
    • Information über geöffnete Fenster und Türen
  • Energieberatung
    • Überwachung des aktuellen Leistungszustands der Verbraucher
    • Überwachung des aktuellen Verbrauchs der Verbraucher
    • Überwachung der aktuellen Kosten der Verbraucher
    • Überwachung des aktuellen Leistungszustands des Gebäudes
    • Überwachung des aktuellen Verbrauchs des Gebäudes
    • Überwachung der aktuellen Kosten des Gebäudes
    • Überwachung des kalkulierten Verbrauchs der Verbraucher
    • Überwachung der kalkulierten Kosten der Verbraucher
    • Überwachung des kalkulierten Verbrauchs des Gebäudes
    • Überwachung der kalkulierten Kosten des Gebäudes
  • passives Energiemanagement
    • integrierte Gebäudeautomation
    • tarifgesteuertes Schalten von Verbrauchern
    • limitgesteuertes Schalten von Verbrauchern
    • automatisch angepasste Sollwert-
      temperaturen

Der Betrieb moderner, grösserer, komplexer Gebäude ist heute ohne den Einsatz einer Gebäudeautomation nicht mehr vorstellbar. Darum sind solche Systeme in derartigen Gebäuden standardmässig eingesetzt. Die Erfahrung bei aller beeindruckender Funktionalität sind jedoch uneinheitlich. Das Spektrum reicht von Gebäuden, in denen eine Gebäudeautomation eingebaut ist, die nicht in Funktion ist, bis zu perfekt (praktisch automatisch) betriebenen Gebäuden. Der erfolgreiche Betrieb eines Gebäudes auf der Grundlage einer Gebäudeautomation ist allerdings mit Aufwand verbunden. Bis ein solches System durch den Nutzer und häufig mit Unterstützung des jeweiligen Herstellers betriebsbereit eingerichtet ist, sind viele Wochen eingesetzt worden.

Im praktischen Betrieb ist auch nicht jede Funktion akzeptiert. Beispielsweise wird eine automatische Storensteuerung zur Verhinderung eines unnötigen Aufheizens von Räumen aufgrund der Solarstrahlung häufig wieder ausser Betrieb genommen, weil Nutzer unkontrolliert hoch- und runterfahrende Storen stören und weil doch viele Nutzer gerne Sonne sehen und spüren wollen.

Der Mitarbeiter, der sich mit der Gebäudeautomation auseinandersetzt, muss die Funktionalität beherrschen und sich daher intensiv dort einarbeiten. Nur so lassen sich auch gezielt Funktionalitäten einsetzen, die für den individuellen Gebäudebetrieb von Nutzen sind. Die laufende Betreuung ist im Sinne des Energiemanagements eine Daueraufgabe. So komplex wie die Gebäude mit deren Technik sind, so komplex sind die Softwaresysteme der Gebäudeautomationen ebenfalls. Dies kann auch tückisch sein, z. B. wenn eine jahrelang optimierte Anlage ihren Einstellwerte durch ein Softwareupdate zugunsten von Standardwerten verliert.

Literatur

Bernd Aschendorf. Energiemanagement durch Gebäudeautomation: Grundlagen- Technologien-Anwendungen. Springer, 2014.

10.3.3 Überprüfung der Daten

Teil der Aufgabe der Software ist es, die Daten aus vielen unterschiedlichen Quellen, unterschiedlichen Formaten und unterschiedlichen Auflösungen zu vereinheitlichen. Diese Daten sollen dann weiter auf Konsistenz und Plausibilität überprüft und anschliessend in der zentralen Datenbank abgelegt werden. Der softwareseitige Umgang bzw. die Nutzerfreundlichkeit sind wesentliche Akzeptanzfaktoren, da sich ohne eine zufriedenstellende Verarbeitbarkeit die Frustration schnell einstellt.

Der Automatisierungsgrad, mit welchem eingehende Messdaten «automatisch» auf deren Plausibilität geprüft werden, ist ein Qualitäts­kriterium. Wird eine hinreichend grosse Unregelmässigkeit festgestellt, sollte direkt eine Warnmeldung an die im System hinterlegten Mitarbeiter oder Stellen verschickt werden. Diese Funktionalität ist einfach zu realisieren. Anspruchsvoller ist es, aus den eingehenden Daten aufgrund einer (automatisierten) Auswertung eine Prognose bzw. Handlungsanleitung abzuleiten. Verschiedene Softwareprodukte bieten grundsätzliche Möglichkeiten, solche Prognosen aus den Daten abzuleiten. Die Schwierigkeit ist eher, dass hierfür ein tiefes Verständnis des überwachten Gebäudes und dessen Nutzung notwendig ist. Der Energiemanager muss, um sinnvolle Prognosen treffen zu können, die eigene Organisation (Unternehmung) sehr gut kennen, damit die voraussichtliche Nutzung treffend eingeschätzt werden kann. Letztlich ist diese Auswertungsmöglichkeit also nicht so sehr abhängig von den IT-Möglichkeiten, sondern viel mehr von den bedienenden Personen.