Sind Sie schon fit für die Vernetzung von Gebäuden?

Die Planungsaufgaben der technischen Gebäudeausstattung gehen weg von der Bereitstellung einzelner Funktionen, hin zur Erzeugung eines idealen Umfelds zum Leben, Arbeiten und nicht zuletzt zum optimalen Energiemanagement. Aktuelle Positionen und künftige Perspektiven zeigt hier exemplarisch die Lüftungstechnik.

Auf die technische Gebäudeausstattung (TGA) rauscht eine Datenflut zu – und zwar aus den unterschiedlichsten Richtungen. Aus der des Gesetzgebers genauso wie aus der Richtung der Energieversorger, vor allem aber aus der der Konsumenten. TGA-Fachplaner sollten die verbleibende Zeit, bis das heutige „Datenrinnsal“ zu einer „Big-Data-Flut“ anschwillt, nutzen, um sich auf die neuen Herausforderungen vorzubereiten.

Datenflut von Anwendern

Ob die Cyborgs in Science Fiction-Spielfilmen, implantierte Sensorik in Menschen mit Behinderungen und Wearables als Lifestyle-Accessoire mit Erfassung von Vitaldaten eine Entwicklungslinie bilden? Darüber darf gestritten werden. Muss aber nicht, denn deutlich erkennbar ist daran auf jeden Fall: In immer kürzeren Zeiträumen geben Technikfantasien den Anstoß zu massentauglichen Gegenständen. Dabei generieren Konsumenten bereitwillig eine Unmenge persönlicher Daten, die sie durch Vernetzung auch mehrfach nutzen wollen. Warum beispielsweise nicht über die GPS-Ortung am Smartphone oder der Smartwatch dem Wohnhaus ankündigen: „Ich komme gleich. Fang schon mal an zu heizen, zu lüften oder das Badewasser einzulassen.“?

Fakt ist, dass der Markt für Smarthome-Produkte wächst. Das Marktforschungsinstitut Strategy Analytics prognostiziert, dass in Westeuropa etwa 30 Prozent der Haushalte bis 2019 ein Smarthome-System installiert haben werden. Die jährlichen Umsätze aus Hardware, Dienstleistungen und Installation rechnet das Institut dann auf über 15 Mrd. Euro hoch [1].

Datenschleusen vom Gesetzgeber

Auch der Gesetzgeber öffnet Schleusen, um die Datenflut zu lenken. Das deutsche eHealth-Gesetz aus dem Jahr 2015 scheint beispielsweise zunächst nicht mit der TGA zusammenzulaufen. Doch dass seit dem 1. April 2017 Ärzte eine Videosprechstunde mit den Krankenkassen abrechnen können, ist nur einer von vielen Schritten, das Gesundheitswesen zu digitalisieren. Vitaldaten wie Blutzuckerspiegel, Blutdruck und Puls an den Arzt über ein schickes Armband zu melden, ist technisch bereits ebenfalls möglich. Sogar der Stresspegel kann über den Hautwiderstand quantifiziert werden. Um diese sensiblen Daten für die medizinische Betreuung nutzbar zu machen, schafft der Gesetzgeber die rechtlichen Rahmenbedingungen. Aber wo besteht die Schnittstelle zur TGA? Bestenfalls wird derzeit beispielsweise die Lüftung über Feuchte- oder CO₂-Sensoren bedarfsgerecht gesteuert. Noch dichter am tatsächlichen Bedarf ist das Raumklima allerdings herzustellen, wenn das gefühlte Befinden der Gebäudenutzer gemäß den Vitaldaten in Echtzeit in die Regelung einfließt. Ein Szenario, das bereits durchgespielt wird.

Unmittelbar auf die TGA wirkt sich hingegen schon der Vorschlag der Europäischen Kommission zur Überarbeitung der Gebäudeeffizienzrichtlinie (EPBD) [2] aus. Darin wird gefordert, einen Intelligenzindikator einzuführen, „mit dem die technologische Fähigkeit eines Gebäudes bewertet wird, mit den Bewohnern und dem Netz zu kommunizieren und seinen Betrieb eigenständig effizient zu gestalten“. Die Diskussion, welche Gebäudefunktionen der Intelligenzindikator einschließen sollte, läuft derzeit auf Hochtouren. Eine ausreichende Lüftung und Klimatisierung wird vor dem Hintergrund des Klimawandels und der Entstehung von urbanen Wärmeinseln aber wohl auf jeden Fall dazu zählen.

Darüber hinaus ist es das erklärte Ziel der EPBD-Überarbeitung, „smarte“ Gebäude als Voraussetzung für Smart Citys voranzutreiben. Zunächst sollen Gebäude auf Quartiersebene interagieren, um ein optimales Management bei der Einspeisung und Nutzung dezentraler Energiegewinne zu erreichen, sowie die Versorgungssicherheit über zentrale Netze zu gewährleisten. Die Interaktion von Quartieren ist der nächste Schritt hin zu Smart Grids.

So bereiten Sie sich schon heute vor

Ungeachtet dieser visionären Ziele kann jeder Fachplaner, der seine Karriere am Zeichenbrett begonnen hat, bestätigen, dass die Digitalisierung die Welt der TGA bereits verändert hat. Und der digitale Wandel wird die Tools und Methodik der Planungsarbeit weiterhin verändern – Stichwort Building Information Modeling (BIM) –, aber auch die planerische Aufgabenstellung an sich:

• statt einer Heiz- und Kühllastberechnung ist die thermische Behaglichkeit zu planen,
• statt der Berechnung des Luftaustauschs steht die Gewährleistung der Raumluftqualität im Fokus,
• statt originärer Maßnahmen zur Energieeinsparung ist ein interaktives Energiemanagement zu realisieren,
• statt der Auslegung autark arbeitender Geräte muss die intelligente Vernetzung von Sensoren, Aktoren und Motoren geplant werden.

Doch wie können sich Planer heute schon darauf einstellen, wenn sich noch keine Systemstandards herausgebildet haben? Zunächst einmal mit der Grundhaltung, Trends nicht vorschnell als „Spinnerei“ abzutun, sondern die Entwicklungen aufmerksam zu beobachten. Doch auch konkretes Handeln ist jetzt schon erforderlich. Dazu gehört:

• Die Voraussetzungen schaffen und den Willen zeigen, durch vergleichsweise einfache BIM-Projekte Expertise aufzubauen. Denn intelligent vernetzte Gebäudestrukturen und die Einbindung in Smart Grids wird über sogenannte Digital Twins geplant, also ein virtuelles Gebäude, das Planungsdaten für die Erstellung liefert und gleichzeitig Simulationen für den optimierten Betrieb über den gesamten Lebenszyklus ermöglicht.
• Heute bereits Messstellen vorsehen, die Energiedaten aus dem laufenden Betrieb liefern. Dazu zählen bei raumlufttechnischen Anlagen beispielsweise die elektrische Energieaufnahme von Ventilatoren und Verdichtern, die thermische Leistung und der Wasserbedarf von Heiz- und Kühlregistern sowie die Bilanzierung der Wärmerückgewinnung.
• Sensorik für Raumfunktionen vorsehen, die mit einer intelligenten Regelung korrespondieren können. Bei der Lüftung und Kühlung von Räumen steht dabei die Raumluftqualität im Vordergrund (Indoor Air Quality, IAQ). Sensoren für die CO₂- und VOC-Konzentration, den Gehalt der Luftfeuchtigkeit und die Anwesenheit von Personen sind für eine raumweise, bedarfsgerechte Konditionierung die Voraussetzung. Später lassen sich in solch regelbare Anlagen gegebenenfalls die Vitaldaten der Raumnutzer einbeziehen.
• Geräte und Anlagen auswählen, die für den Teillastbetrieb optimiert geregelt werden können wie Ventilatoren mit EC-Motoren, dimmbare Lampen und Leuchten, modulierende Heizungen etc.
• Geräte und Anlagen mit offenen Schnittstellen bzw. Protokollen zur Kommunikation mit der Gebäudeleittechnik (GLT) oder dem Smarthome den Vorzug geben. Beispiele sind die Bus- bzw. Funksysteme Bacnet und Modbus für die Anbindung an die GLT sowie WIFI oder Z-Wave für Smarthome-Lösungen.

Was bringt die Zukunft noch?

Der Lebenszyklus vieler haustechnischer Anlagen ist länger als der Zeitabstand bis zu den nächsten Meilensteinen auf dem Weg zum Smart Building. Deshalb sind heute schon Weichenstellungen erforderlich. Die nächste Streckenmarkierung wird wohl bereits in der näheren Zukunft auftauchen: ein Label, das die Konnektivität einer gebäudetechnischen Anlage ausweist und so zum künftigen Intelligenzindikator eines Gebäudes beiträgt.

Bereits jetzt werden von den installierten Kompaktlüftungsgeräten 60 bis 70 Prozent in eine GLT eingebunden. Das wird sich auch im Smarthome durchsetzen – allerdings mit höheren Ansprüchen an die vereinfachte Bedienung über endverbrauchergerechte Apps. Somit wird neben den üblichen Qualitätsmerkmalen gebäudetechnischer Anlagen die Kompetenz der Hersteller in puncto Regelungstechnik und Systemintegration immer entscheidender.

Zukunftsorientierte TGA-Planer beobachten daher aufmerksam den Markt, um auf Hersteller zu setzen, die heute Pionierarbeit leisten, um morgen nicht von der rasanten Entwicklung der Digitalisierung in der Haustechnik abgehängt zu werden. Zahlreiche Beispiele namhafter Unternehmen aus dem Consumer-Bereich belegen, wie schnell sich eine solche Marktbereinigung vollzieht.

www.systemair.de

Dieser Artikel von Harald Rudelgass ist zuerst erschienen in: KK 4-2018.