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10.1 Aufgaben der Gebäudeautomation

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Unter Gebäudeautomation (GA) versteht man die Gesamtheit der Mess-, Steuer-, Regel-, Optimierungs- und Überwachungseinrichtungen in Gebäuden. Sie wird deshalb auch als MSR-Technik bezeichnet.

10.1.1 Komfort und Energieeffizienz

In der Gebäudetechnik sind folgende Tendenzen festzustellen.

Zunehmende Anforderungen

  • Steigende Komfortansprüche der Nutzer
  • Höhere Energieeffizienz
  • Rasche Störungsbehebung

War noch vor wenigen Jahren die Heizungsregelung die wichtigste Funktion, so stehen heute zunehmend die Kühlung der Räume und die Regelung der Elektroverbraucher im Vordergrund.

Bei der Steigerung der Energieeffizienz kann die Gebäudeautomation einen wesentlichen Beitrag leisten. Dies jedoch nur, wenn bei der Planung die Funktionen präzis beschrieben werden.

Die Gebäudeautomation sorgt dafür, dass die Anlagen nur dann laufen, wenn ein Bedarf vorhanden ist. Deutlich wird dies am Beispiel einer Beleuchtung mit Tageslichtnutzung und einer Regelung, die nur so viel Kunstlicht einsetzt wie notwendig.

Qualität in Technik und Planung

Die Qualität der Regelung bei der Wärme- und Kälteerzeugung spielt für die Energieeffizienz eine entscheidende Rolle. Ob eine Kaltwassertemperatur auf beispielsweise 16 °C anstatt 10 °C betrieben wird, kann 20 % weniger Primärenergie bedeuten. Gerade solche «kleinen» Unterschiede von Heiz- und Kaltwassertemperaturen verlangen eine seriöse Planung der Regelung, der hydraulischen Schaltung und der Wärmeübertragungsflächen.

10.1.2 Genauigkeit der Temperaturregelung

Genauigkeit ist zentral

Der Mensch reagiert sensibel auf Temperaturunterschiede (hingegen kann er die Luftfeuchtigkeit weit weniger verlässlich bestimmen). Daher ist eine genauere Regelung von Raumtemperaturen wichtig: Waren bisher 2 K Toleranzwert zulässig, so bedeutete dies bei einem Sollwert von 21,5 °C, dass der Regler in einem Bereich von 20,5 °C bis 22,5 °C regelt. Dies entspricht dem optimalen Temperaturbereich gemäss [EN ISO 7730], Kategorie A. Diese Toleranz kann dazu führen, dass die momentan empfundene Temperatur nicht behagt und der Nutzer den Sollwert manuell nach oben schiebt – mit Folgen für den Energiebedarf. Eine dauernd um 1 K erhöhte Temperatur bedeutet einen um 6 % höheren Energieverbrauch, 1 K tiefere Kühlung erfordert sogar 8 % mehr Energie. Die Genauigkeit der Temperaturregler ist deshalb entscheidend für eine Reduktion des Energieverbrauchs.

Toleranzbereich

Wenn im Toleranzbereich die Zufriedenheit gross ist, dann spricht alles dafür, aus energetischen Gründen an die untere Grenze zu gehen und diese auch möglichst exakt einzuhalten. Ungenaue Regler verpulvern mit dem Über- und Unterschwingen des Sollwerts zu viel Energie. Aus diesen Gründen hat die EU die in der [EN 15500] geforderte minimale Regelgenauigkeit von 2 K auf 1,4 K reduziert. Gute Einzelraumregler erreichen heute Toleranzwerte für Heizen von 0,5 K und Kühlen von 0,3 K. Bild 10.1 veranschaulicht, dass dies eine anspruchsvolle Aufgabe geworden ist.

Tagesgang der Wärmeströme in einem Wohngebäude im Winter

Bild 10.1 Tagesgang der Wärmeströme in einem Wohngebäude im Winter

10.1.3 GA-Effizienzklassen

Die [EN 15232] klassiert die verschiedenen Funktionen einer Gebäudeautomation und bewertet diese in Bezug auf die Energieeffizienz. Das Bild 10.2 zeigt die vorhandenen Funktionen in den Klassen A bis D. Als besonders energieeffizient gelten die bedarfsabhängigen und vernetzten Funktionen im GA-System. Jedoch führt die Klasse A nicht in jedem Fall zu einem Niedrigenergiehaus mit hohem Nutzerkomfort. Die Klassierung soll deshalb bei der Planung zwischen Besteller, Nutzer, Elektro- und HLK-Planer besprochen und auf ihre Zweckmässigkeit beurteilt werden.

GA-Effizienzklassen

Bild 10.2 GA-Effizienzklassen [EN 15232]

10.1.4 Mitwirkung in der Projektierung

Komfort und Konsequenzen

Die Behaglichkeit des Einzelnen sollte zunächst mit einer persönlichen Regelung angestrebt werden wie beispielsweise durch Anpassen der Bekleidung. Der Hauptwunsch vieler Benutzer liegt dann bei der Verstellmöglichkeit. Der «Sollwertknopf» wird gar für jeden Arbeitsplatz gefordert. Diese Forderung zu erfüllen, bedeutet aber eine komplexe Anlagentechnik. Wichtig wird damit das Engagement der Bauherrschaft in der Planung.

Beziehung Bauherrschaft – Nutzer-Betreiber

Die Bauherrschaft sollte sich zu Beginn der Planung Gedanken machen über die Beziehung der Betreiber (Hauswart, technischer Dienst) und der Nutzer (Bewohner, Belegschaft). Diese Beziehung, oder ihr Fehlen, beeinflusst das Anlage- und Regelkonzept. Die Bauherrschaft überlegt sich, wie sie die Nutzer informieren und aktiv in den Betrieb des Gebäudes einbeziehen will. Für den Betreiber sind das Kennen und Verstehen der Anlage wichtig. Dann kann er bei Reklamationen erklären, wie die Anlage läuft. Die Nutzer werden so auch mehr Verständnis bei Energiesparmassnahmen aufbringen. Das Vorhandensein einer bestimmten Anlage verpflichtet den Eigentümer oder die Verwaltung aber auch, Betriebspersonal in genügender Anzahl und Qualifikation einzusetzen. In dieser Hinsicht bestehen vielerorts Probleme. Das Berufsbild des Hauswarts – um ein Beispiel zu nennen – bedarf dringend einer Aufwertung.

Nutzer nimmt Einfluss

Wo der Nutzer Einfluss nehmen will, sind die Eingriffsmöglichkeiten zu schaffen und bedienungsfreundlich zu gestalten. Beispiele:

  • Einzelraumregelung mittels Thermostatventilen oder programmierbarer Regelgeräte
  • automatisches Abschalten bei Nichtbenötigung von elektrischen Verbrauchern, automatisches Wiedereinschalten
  • manuelles Einschalten bei Bedarf, automatisches Ausschalten

Der Nutzer kann zum Eingreifen gezwungen werden, indem man ihm den gewünschten Komfort nur für eine begrenzte Zeit gewährt. Nach deren Ablauf muss er erneut eingreifen, wenn er den Komfort beibehalten will. Beispiel: obligatorische Komfort-Vorwahl der nächsten Lektion in jedem Zimmer eines Schulhauses. Bei Unterlassung fällt das System automatisch in den Absenkzustand zurück. Bezüglich Energieeinsparung ist das Einschalten bei Bedarf dem Abschalten bei Nichtbenötigen vorzuziehen. Eine Analyse der psychologischen Gegebenheiten und der Schadenrisiken wird im Einzelfall zeigen, wo die Grenzen eines solchen Konzepts liegen.

Projektierung GA

Die Planung der Gebäudeautomation wird oft vernachlässigt. Der Bauherr oder der Architekt verlässt sich oft auf die Planer der Gewerke HLK, Sanitär oder Elektro, dass diese die richtigen Systeme der Gebäudeautomation evaluieren. Dabei wird verkannt, dass die Gebäudeautomation eine Integration aller Systeme ins Gebäude bezweckt.

Bei grösseren oder komplexeren Bauten soll ein GA-Planer beauftragt werden (Bild 10.3). Dieser analysiert die Funktionen aller vorgesehenen Anlagen und erstellt daraus ein GA-Konzept [SWKI BA101-01]:

  • Systemaufbau (Vernetzung der verschiedenen Automatisierungsebenen)
  • Bedienkonzept (Was kann wo bedient werden)
  • Alarmkonzept (Wo werden die Alarme und Störmeldungen angezeigt)
  • Datenpunktkonzept (Funktionen der digitalen und analogen Meldungen)
  • Mengengerüst (Übersicht aller Datenpunkte im Gebäude)
  • Managementfunktionen (Visualisierung, Energiemonitoring usw.)
  • Kostenvoranschlag
  • Realisierungskonzept
Organigramm Planungsteam

Bild 10.3 Organigramm Planungsteam


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2016-12-12T14:38:35+00:00
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