Intelligentes Gebäudemanagement senkt den Energieverbrauch

Vernetzte Klimatechnik

Die Digitalisierung der technischen Ausstattung gewinnt auch in Gebäuden kleiner und ­mittlerer Größe immer mehr an Bedeutung. Denn sie bietet Anwendern gute Möglichkeiten zur Energieeinsparung und Kostenoptimierung. Die Reuko Systems und Reuko Klima-Service GmbH & CO. KG hat ihr neues Bürogebäude mit einem intelligenten Energiemanagement und können Standards gemäß Gebäudeautomationsklasse A entsprechend DIN EN 15232 ausgestattet.

Moderne Steuerungs- und Regelsysteme ermöglichen einen schnellen Zugriff und Austausch von Daten zwischen den unterschiedlichen Bereichen der Gebäudetechnik. Intelligente Gebäudemanagement-Systeme werden deshalb immer öfter zur Reduzierung des Energieverbrauchs und der Betriebskosten eingesetzt. Zielsetzung ist die vernetzte und nachhaltige Regelung der einzelnen technischen Komponenten mithilfe einer übergeordneten Planung der Gebäudeautomation. Durch die Vernetzung von standardisierten Informations-Technologien ist die Optimierung von Regelsystemen im Zusammenspiel möglich geworden. Dafür stehen zahlreiche Automatisierungstechniken zur Verfügung, die bis zur Fernwartung und Fehlerdiagnose via Internet reichen.

Interdisziplinäres Arbeiten sowohl der Heizungs- und Kältetechnik als auch moderner Regelsysteme erhöht die Wirtschaftlichkeit, Energieeffizienz und Nachhaltigkeit im Gebäude. Mit Hilfe von Sensoren und Aktoren sowie der Programmierung entsprechender Parameter können die gebäudetechnischen Systeme automatisch den jeweils optimalen Betriebspunkt einnehmen. Bei Anwendungen wie Heizung, Klima oder Licht eignen sich übergeordnete Leit-systeme gut, um den Energieverbrauch dauerhaft zu senken. Voraussetzung hierfür ist, dass Technologien eingesetzt werden, die sich regelungstechnisch in übergeordnete Gebäudeleitsysteme integrieren lassen.

Das neue Bürogebäude des Unternehmens Reuko in Bretzfeld, ist mit einer intelligenten Gebäudeautomation nach DIN EN 15232 und der Gebäudeautomationsklasse A ausgestattet. Eine zentrale Rolle nimmt hier die Klimatechnik ein, die vollständig in die Gebäudeleittechnik integriert ist. Reuko ist beratend, planend und ausführend in den Bereichen Klima-, Lüftungs-, Kälte- und Reinraumtechnik, der VDI 6022 sowie der zugehörigen Gebäudeautomation tätig. Zum Einsatz kommen moderne Standardtechnologien, die in Verbindung mit gewerkeübergreifender Automation ein optimales Ergebnis hinsichtlich Energieverbrauch und Komfort gewährleisten.

Luft/Wasser-Wärmepumpen als optimale Energieerzeuger

In dem Neubau, der mit seiner starken Dämmung und einer Fußbodenheizung mit niedrigen Vorlauftemperaturen nur wenig Wärme benötigt, bieten sich Luft/Wasser-Wärmepumpen als Wärmeerzeuger an. Unter den angesprochenen Bedingungen arbeiten sie sehr effizient und können die gesetzlichen Vorgaben der Energieeinsparverordnung (EnEV) problemlos einhalten. Darüber hinaus erfüllt die Technologie das Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG), nach dem der Wärmenergiebedarf von Neubauten durch die anteilige Nutzung von erneuerbaren Energien zum Beispiel durch Umweltwärme, Geothermie oder solare Strahlungsenergie gedeckt werden muss. Das Unternehmen setzt für die Beheizung bzw. Kühlung des neu erstellten Bürogebäudes auf zwei Zubadan ­City Multi Wärmepumpensysteme von Mitsubishi Electric.

Dank der weltweit patentierten Zubadan-Technologie können die hier verwendeten Wärmepumpen auch bei Minustemperaturen von bis zu -15 °C noch 100 % Heizleistung erreichen. Die einwandfreie Funktion gewährleistet der Hersteller bis zu einer Außentemperatur von minus 28 °C. Die Anlage wird monovalent betrieben. Der Einsatz eines Elektroheizstabes oder eines Spitzenlastgeräts auf Basis fossiler Brennstoffe ist dabei nicht erforderlich. Die Luft/Wasser-Wärmepumpen entziehen der Außenluft Wärmeenergie und bereiten diese für die Raumheizung auf.

Für den reibungslosen Wärmeübertrag vom Außengerät auf die Fußbodenheizung ist eine Wärmetauscher-Einheit vom Typ „PWFY“ zwischengeschaltet, mit der Wassertemperaturen bis zu 45 °C für den Heizbetrieb erreicht werden können. Die Zuordnung der beiden Außengeräte ist eng mit dem Gebäudekonzept verbunden: Während eine der beiden Wärmepumpen das Erdgeschoss mit Raumwärme versorgt, ist die andere für das Obergeschoss zuständig. Die beiden Wärmepumpensysteme übernehmen auch die Klimatisierung der Büros. Dafür sind alle Räume mit Personenbelegung mit 4-Wege-Deckenkassetten der neuesten Generation im Euro-Raster-Maß aus der PLFY-Modellreihe mit unterschiedlichen Leistungen ausgestattet.

Energiemanagement mit moderner Gebäudeleittechnik

Da die Einbindung der Klimaanlage großes Potenzial bietet, um ein optimales Raumklima bei geringstmöglichem Energieaufwand zu schaffen, ist sie vollständig in die übergeordnete Gebäudeleittechnik integriert. Die Aufschaltung erfolgt über eine BACnet-Schnittstelle vom Typ BAC-HD150. Diese ermöglicht die komplette Steuerung der Anlage über die GLT, die Bedienung der Inneneinheiten über ein Bedientableau der GLT oder über eine entsprechende PC-Oberfläche am Arbeitsplatz. Die Steuerung des gesamten Gebäudes basiert auf einem Beckhoff Automatisierungssystem sowie einer Atvise Gebäudeleittechnik mit deren Web-Technologie die Bedienung von jedem PC aus möglich ist. Die Einrichtung und Programmierung des Systems hat Reuko selbst ausgeführt.

Um das interdisziplinäre Arbeiten zu vereinfachen, misst und verarbeitet das moderne Regelsystem eine Vielzahl von Einflussfaktoren. Das Anwendungsspektrum der installierten Gebäudeleittechnik umfasst die Systemsteuerung, Helligkeits-, Anwesenheits- und Temperatursensoren in allen Räumen, ­Kontakte in allen Fenstern und Türen, Wetterstation, energiesparende LED-
Beleuchtung, Videoüberwachung und Verknüpfung zur Alarmanlage. Sämtliche Störmeldungen werden über die GLT ermittelt; angezeigt und bei Bedarf an zuständige Mitarbeiter weitergeleitet.

Darüber hinaus findet eine energetische Erfassung und Auswertung durch die GLT statt. Dies beinhaltet die Bereiche Stromaufnahme, Energieverbrauch, Wirkstrom und Scheinleistung. Mit Hilfe von Sensoren und Aktoren sowie der Programmierung entsprechender Parameter können die gebäudetechnischen Systeme automatisch den jeweils optimalen Betriebspunkt einnehmen. So kontrolliert die GLT unter anderem den Sonnenstand und die Sonneneinstrahlung, die Helligkeit im Raum sowie die Anwesenheit von Personen (Präsenzmelder). Die Präsenzerkennung von Personen sorgt für ein Absenken in ­entsprechende Energielevel.

Sind Personen im Raum, sorgt die GLT für die nötige Beleuchtung. Die Jalousien verfügen über eine Licht reflektierende Beschichtung. Diese werden bei Sonneneinstrahlung automatisch heruntergefahren und soweit geneigt, dass eine Blendung durch die Sonne vermieden und gleichzeitig über die Beschichtung das Sonnenlicht an die Decke reflektiert wird. Falls dies nicht ausreicht, sorgt die Leittechnik über das Dimmen der LED-Beleuchtung für genügend Helligkeit. Durch die Tageslichtsteuerung der Jalousien und das optimale Nachführen der Lamellen wird Beleuchtungsenergie gespart und eine ­optimale Beleuchtung an den Arbeitsplätzen bei geringstmöglichem Energieeinsatz erreicht. Die ohnehin höhere Lebensdauer der LED-Beleuchtung wird durch die gedämmte Betriebsweise zudem erhöht.

Zielvorgabe: geringstmöglicher
Energieeinsatz

Die Klimatisierung im Sommer erfolgt über vorprogrammierte Einstellungen. Ein- und Ausschaltzeiten der Klimaanlage sind durch die GLT voreinstellbar. Eine individuelle Bedienung der einzelnen Inneneinheiten kann zusätzlich über Bedieneinheiten oder PC-Steuerung direkt am Arbeitsplatz vorgenommen werden. Bei zu großer Wärmeeinstrahlung wird die Neigung der Jalousien verstellt. Befinden sich keine Personen mehr im Raum, wird der Sollwert angehoben. Wird in einem Raum ein Fenster geöffnet oder gekippt, wird die entsprechende Inneneinheit automatisch ausgeschaltet.

Auch das Heizen im Winter wird über die Leittechnik überwacht und gesteuert. Die Vorlauftemperatur, sowie Zeitvorgaben für Nachtabsenkung der Fußbodenheizung werden dabei durch die GLT vorgegeben. Eine individuelle Bedienung der einzelnen Inneneinheiten kann zusätzlich über Bedieneinheiten oder PC-Arbeitsplätze erfolgen. Wird ein Fenster geöffnet, wird der Sollwert in dem entsprechenden Raum auf 12 °C gesenkt. Besteht in einem Raum Wärmebedarf, entscheidet die GLT, ob die Jalousie weiter aufgefahren wird oder ob der Heizkreisregler für diesen Heizkreis weiter geöffnet wird. In beiden Szenarien ist die Zielvorgabe, ein optimales Arbeitsklima mit geringstmöglichem Energieaufwand zu schaffen.

Die Verknüpfung der unterschiedlichen gebäudetechnischen Komponenten über eine übergeordnete Gebäudeleittechnik ermöglicht auch das Programmieren von Sonderfunktionen. Unter anderem kann die Raumbeheizung während der kritischen Übergangszeit im Frühjahr und Herbst über die relativ träge Fußbodenheizung noch von den Deckenkassetten raumweise mittels Boost-Betrieb unterstützt werden. So wird etwa die 4-Wege-Deckenkassette im Flur als „Schnellheizfunktion“ zusätzlich zur vorhandenen Fußbodenheizung zugeschaltet, wenn die Verbindungstür vom Büro zum (kühleren) Lager längere Zeit offensteht. Da sowohl der Heiz- als auch der Klimafunktion hohe Priorität beigemessen wird, ist bei dem Bauvorhaben noch eine Zentralfernbedienung verbaut. Diese dient als zusätzliche übergeordnete Steuerung für Heizung bzw. Klima.

Fazit

Intelligente Gebäudemanagement-­Systeme werden zur Reduzierung des Energieverbrauchs und der Betriebskosten eingesetzt. Dabei ermöglichen sie einen schnellen Zugriff und Austausch von Daten zwischen den unterschiedlichen Bereichen der Gebäudetechnik und erhöhen so die Wirtschaftlichkeit, Energieeffizienz und Nachhaltigkeit im Gebäude. Die Integration der Heizungs- und Kältetechnik in Regel- und Steuerungssysteme eignet sich besonders gut, um den Energieverbrauch zu senken und in Abstimmung mit anderen gebäudetechnischen Anlagen einen optimalen Betriebspunkt zu erzielen.

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