Gebäudeautomation: Digitale Technologien ziehen wie ein Tornado durch die Branche

Zweckgebäude werden heute mit immer mehr Technik am Laufen gehalten. Heizung, Klima, Lüftung und Kälte sollen zum Wohlbefinden, dem Erhalt der Gesundheit und der Leistungsfähigkeit der Menschen beitragen. Damit der Energieverbrauch und die Effizienz nicht auf der Strecke bleiben – übernimmt die Gebäudeautomation eine immens wichtige Aufgabe. Sie assistiert dem Menschen.

Draußen brennt die Sonne, das Thermometer hat die 30-Grad-Marke längst überschritten. Jede Betätigung ist eine Qual. Im Büro ist es dank technischer Unterstützung angenehm kühl. Beste Voraussetzungen für ein konzentriertes und produktives Arbeiten.

„Der Klimawandel führt dazu, dass mehr Kältetechnik in den Gebäuden Einzug hält. Weil unsere Sommer immer wärmer werden, hat das Thema Kälte in den letzten Jahren enorm an Bedeutung gewonnen“, sagt Dr.-Ing. Martin Höttecke Professor für MSR-Technik und Gebäudeautomation vom Fachbereich Energie-Gebäude-Umwelt an der Fachhochschule Münster.

Dr.-Ing. Martin Höttecke, Professor für MSR-Technik: „Die Gebäudetechnik ist moderner als man ihr zutraut.“ Foto: FH Münster

Immer mehr Unternehmensverantwortliche beschäftigten sich deshalb mit der Frage, wieviel Technik notwendig sei, um ihren Beschäftigten mehr Wohlbefinden am Arbeitsplatz zu verschaffen. „Räume mit schweißtreibenden Temperaturen reduzieren die Leistungsfähigkeit und damit die Produktivität eines Unternehmens“, so der Experte für Gebäudeautomation, der vor seiner wissenschaftlichen Tätigkeit selbst in der Industrie als technischer Geschäftsführer in einem 400 Mitarbeiter zählenden Unternehmen tätig war.

Neben dem Klima habe auch das Thema Lüftung an Bedeutung gewonnen. Menschen, die sich in Großraumbüros, in Schulen oder Hochschulen aufhalten, stoffwechseln und produzieren auf diese Weise das Abfallprodukt ist CO2. Wird hier nicht entsprechend belüftet, drohen gesundheitliche Schäden. Das gilt nicht erst seit Coronazeiten. „Eine normale Raumlüftung ist nicht in der Lage, diese sogenannten Lasten abzuführen. Deshalb rüsten immer mehr Unternehmen ihre Klima- und Lüftungsanlagen auf, um den Menschen einen höheren Komfort in geschlossenen Räumen anzubieten und damit das Wohlbefinden zu erhöhen. Gleichzeitig gilt es die Staubbelastung in der Außenluft zu beachten. Die Feinstaubbelastung ist eines der größten gesundheitsbelastenden Faktoren für uns Menschen. Die neuen Filternormen tragen dieser zunehmenden Belastung Rechnung. Dabei ist deren Betrieb und korrekte Wartung nur mittels MSR möglich.

Heizung, Klima, Lüftung und Kältetechnik im Gebäude sollen zum Wohlfühlen  des Menschen beitragen.  

Der Einsatz von immer mehr Technik macht sich auch beim Energieverbrauch bemerkbar. In Deutschland gibt es knapp zwei Millionen Zweckgebäude – vom Flughafen bis zum mittelständischen Produktionsbetrieb. Gut ein Drittel geht auf das Konto dieser Gebäude. Ihnen gegenüber stehen gut 18 Millionen Wohngebäude, die für Zweidrittel des Energieverbrauchs verantwortlich sind. Kein Wunder, dass der Ruf nach mehr Energieeffizienz immer lauter wird. Das hat auch die Europäische Union auf den Plan gerufen, die in ihrer Richtlinie von 2018 den verpflichtenden Einsatz von Gebäudeautomation in Zweckgebäuden sowie ein technisches Monitoring der Anlagen fordert. „Das bedeutet, alle Anlagen, die Kälteerzeuger, die Heizgeräte und die Verteilsysteme für das Wasser, mit denen Kälte oder Wärme transportiert werden, sind zu beobachten, zu kontrollieren und korrekt zu steuern“, erklärt Professor Höttecke.

Die Praxis zeigt, dass eine Überwachung der Technik dringend geboten ist, da viele Anlagen unbeabsichtigt gar nicht in Betrieb sind oder im falschen Betriebszustand. Und das aus dem einfachen Grund, weil der Mensch selbst nicht in der Lage ist, alles zu kontrollieren. Insbesondere in großen Zweckgebäuden, in denen 20 bis 40 große Lüftungsanlagen installiert sind, ist digitale Unterstützung notwendig – und hier kann die Gebäudeautomation helfen.

Ein Beispiel: In einer Klimaanlage, die 30 Jahre im Betrieb ist und rund um die Uhr läuft, können verschiedene technische Teile im Laufe der Zeit ausfallen. Mit Hilfe der Gebäudeautomation kann deren Zustand diagnostiziert und die Wartung bei Bedarf erfolgen.

„Hier fungiert die Gebäudeautomation als digitaler Assistent des Menschen“, so Höttecke.

Zusätzliche Sensoren erlauben darüber hinaus eine permanente Information, ob die Anlagen effizient laufen oder ob ein möglicher Stillstand droht.

Der Wissenschaftler erwartet angesichts des demografischen Wandels einen weiteren Anstieg der Automation in Gebäuden. „Der Anteil der Technik wird steigen, weil die Menschen mehr Komfort wünschen“, beschreibt der Professor einen weiteren Trend. Damit wachsen die Aufgaben im technischen Betrieb, aber die Anzahl der Menschen, die sich darum kümmern, wird demografisch bedingt nicht mitwachsen können. Da bietet die Gebäudeautomation viele Möglichkeiten die Menschen zu entlasten und sie mit digitalen Services zu unterstützen. Eine höhere Technisierung verlange auch nach mehr automatischer Überprüfung und Kontrolle. Die Gebäudeautomation sei hier das wichtigste Tool und damit der Werkzeugkasten für den Facility Manager.

Daten sind heute das besondere Pfund

Da mutet es nahezu nostalgisch an, wenn man auf die Anfänge der Gebäudeautomation Ende der 70er Jahre schaut. Stolz präsentierten damals, für uns heute wenig spektakulär, die Ingenieure, wie sich Heizung und Raumtemperatur präzise genau regeln ließen. In den folgenden Jahren zog immer mehr Technik in die Räume ein, die Einsatzfelder nahmen zu und umfassten auch Klima, Lüftung, Kälte und Beschattung. Gleichzeitig stieg auch die Abhängigkeit von der Gebäudeautomation, sodass heute ohne sie kein Zweckgebäude mehr „am Laufen“ gehalten werden kann. Mittlerweile besetzt sie ganz andere Felder. Daten sind heute das besondere Pfund, mit denen Ingenieure die Aufmerksamkeit auf ihre Arbeit ziehen. Denn es lassen sich Mengen an Informationen aus den Gebäuden ziehen, um Verbräuche zu ermitteln, diese zu regeln und so mehr Effizienz zu erzielen. Die Auswertung aller aus den Gebäuden zu ermittelnden Daten kann niemand mehr von Hand erledigen. Data Analytics und künstliche Intelligenz werden zunehmend wichtiger. Sie beschleunigen den Wandel, führen zu nachhaltigen Veränderungen und neuen Geschäftsmodellen. „Die digitalen Technologien ziehen wie ein Tornado durch die Branche. Wir können bereits heute auf Daten aus dem Gebäude in der Cloud zugreifen. Aktuelle Herausforderung ist es, diese Informationen noch besser zu nutzen. Wir verfügen mittlerweile über viel Wissen, setzen dieses jedoch noch zu wenig ein“, beschreibt Höttecke den Ist-Zustand.

Die moderne Gebäudeautomation beschäftigt sich zunehmend damit, was die Menschen in den Gebäuden machen, um sie zu unterstützen. 

Ein neuer Boom für die Gebäudeautomation, der durch die Möglichkeiten des Internet of Things (IoT) befeuert wird, liegt in den Räumen selbst oder besser gesagt bei den Dingen im Raum.
„Die Voraussetzungen sind gut, da in den einzelnen Räumen verschiedenste Geräte bereitstehen, lassen sich die Netze im Gebäude nutzen und eine Vernetzung mit den nächsten Dingen schaffen“, erklärt der Spezialist. Das „Schlachtfeld“ sei der Raum. Hier gebe es bereits beeindruckende Aktivitäten, so Dr. Martin Höttecke. Längst Realität seien zum Beispiel Roboterstaubsauger, die nach der Erledigung ihrer Tätigkeit eigenständig den Fahrstuhl ordern, um in der nächsten Etage weiterzuarbeiten. Auch die Anwesenheitserkennung von Mitarbeitenden und Gästen in Räumen gehört in dieses neue Themenfeld. So lasse sich über Lampen, die mit Sensoren ausgestattet sind, feststellen, wer sich wo im Gebäude aufhält und welche Flächen nur selten genutzt, aber dennoch beheizt oder gekühlt werden. Auf der anderen Seite ermittelt der Sensor auch den Hotspot im Gebäude, an dem viele Menschen zusammenkommen. „Auf diese Weise erfahren wir, welchen Komfort einzelne Räume benötigen. Flächen lassen sich so optimieren, so dass nur die bereitgestellt werden, die wirklich notwendig sind“, so der Wissenschaftler. Auch die Kommunikationswege ließen sich verbessern und mögliche Engpässe feststellen.

Der Wandel in der Branche erfordert auch neues Wissen

Während die klassischen Gebäudetechniker Bauspezialisten sind, deren Kompetenzen im Bereich Beton, Mechanik und Heizung liegen, wächst der Bedarf an völlig neuem Know-how. „Der Gebäudeinformatiker, der sich ausschließlich mit den Daten rund ums Gebäude beschäftigt, ist ein gefragter Spezialist, der sich um seine berufliche Zukunft keine Sorgen machen muss. Hier eröffnen sich riesige Chancen für die nächste Generation“, so der Wissenschaftler. Schließlich werde es Gebäude immer geben, ihre „Bewirtschaftung“ mit Hilfe von Datenanalyse, KI, Monitoring und Automation seien die Themen der Zukunft. „Unsere Studierenden profitieren heute bereits von diesem Trend. Sie haben in der Regel schon während des Studiums einen Arbeitsplatz in der Tasche, können oftmals zwischen mehreren Angeboten wählen. Der Markt nimmt mehr Bewerber auf als wir zurzeit überhaupt ausbilden können“, sagt der Professor. Der aktuelle Mangel an entsprechenden Fachkräften sei darauf zurückzuführen, das nur wenige Menschen sich der Attraktivität des Arbeitsplatzes bewusst seien. Die Branche gelte oftmals noch als ein wenig angestaubt, die Patina der vergangenen Jahre hafte an ihr. „Wenn man darunter schaut, sieht man wie es dynamisch nach vorne geht. Die Gebäudetechnik wird künftig mit einem digitaleren Gesicht auftreten, sie ist moderner als man ihr zutraut“, ist der Wissenschaftler überzeugt. Diese Entwicklung werde in den nächsten Jahren eine Vielzahl an neuen Berufen hervorbringen.

Über ihre Verantwortung, die sich durch die zunehmende Digitalisierung ergibt, sind sich die Münsteraner Wissenschaftler bewusst. Vernetzte Gebäude und das Erfassen von Mengen an Daten sowie deren Auswertung könnten auch negative Folgen haben. Kritiker sprechen von Überwachung und Kontrolle.

„Wir beschäftigen uns in der Forschung auch mit den Risiken der Technik und vermitteln den Nachwuchsfachkräften, diese nur zum Wohle der Menschen und nicht zu deren Nachteil einzusetzen“, so Höttecke.

Die Ausbildung der Ingenieure an der FH erfolge deshalb nicht nur auf der technischen Ebene, sondern auch unter ethischen Gesichtspunkten. Die Beschäftigung mit dem Gebäude und seinen Funktionalitäten bleibt künftig weiter spannend. „Sie werden uns künftig immer mehr assistieren. Jeder einzelne Raum liefert uns genaue Informationen, weil die Dinge im Raum befähigt werden, diese zu kommunizieren. Die Sichtbarmachung der Bewegungen ist die Basis und der Beweis für die Alltagstauglichkeit der Gebäudeautomation“, ist Professor Höttecke vom Nutzen überzeugt. Das sieht dann zum Beispiel so aus: Ist der Kollege nicht an seinem Arbeitsplatz, teilt die „Technik“ mit, ob er sich vielleicht gerade im Besprechungsraum aufhält. Hilfreich sind diese Möglichkeiten auch in der Logistik, beim innerbetrieblichen Materialtransport oder bei der Teileversorgung des Handwerkers. Wo befindet sich gerade Stapler XY? Welche Werkzeuge liegen im Fahrzeug, welche im Betrieb? Das heißt weniger suchen, mehr Zeit für wirklich Wichtiges – und wieder einmal ist die Gebäudeautomation als Unterstützer des Menschen im Einsatz.

Beitragsbild: Urheber eteimaging 123rf

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