Vorsprung: eingebaut - Integrale Gebäudeautomation für Investoren, Planer und Techniker - Beckhoff
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Vorsprung: eingebaut.
Integrale Gebäudeautomation für Investoren, Planer und Techniker
© Simon Bauer
2
Integrated Building Kapitel 1 Integrated Building Automation
Automation 04 Gebäudeautomation als Zukunftsfaktor
06 Energieeffizienz ist das Kriterium Nr. 1
08 Das leistungsfähige Beckhoff-Automationssystem
10 Bausteine für die intelligente Gebäudeautomation
Mit diesem Katalog möchten wir Investoren, Planern und Tech-
12 Meilensteine für die Gebäudeautomation
nikern Lösungen an die Hand geben, um sowohl bei Neubau- als
auch bei Modernisierungsprojekten zukunftssichere Entschei- 14 Offene Kommunikationsplattform
dungen treffen zu können. Wir erklären detailliert intelligente 16 Cloudbasierte Analyse von Gebäudedaten
Gebäudeautomationskonzepte, welche den aktuellen globalen mit TwinCAT IoT und Analytics
und demografischen Entwicklungen gezielt Rechnung tragen: 18 Integration externer Systeme
wachsende Bevölkerungszahlen, zunehmende Urbanisierung, 20 Referenzen
steigende Umweltbelastung und zugleich immer knapper wer-
dende Energieressourcen, die dringend ein Umdenken erfordern. Kapitel 2 30 Planung l Gewerke l Lösungen
Kapitel 3 60 Produktdaten
3
Energieverbrauch weltweit Energieverbrauch in Gebäuden
elektrische
Energie
15 %
Transport
28 % Gebäude
41 %
Heizen, Kühlen
85 %
Industrie
31 %
Quelle: Arbeitsgemeinschaft für sparsamen
und umweltfreundlichen Energieverbrauch e. V.
Gebäudeautomation als Zukunftsfaktor
Weltweit entfallen 41 % des gesamten Primär- zu 30 % erschließen, das sich unmittelbar auf die
energiebedarfs auf Gebäude. Etwa 85 % davon Rentabilität eines Investments auswirkt.
werden für das Heizen und Kühlen der Räume
aufgewendet, 15 % für die Beleuchtung. Damit Wie lässt sich dies realisieren? Die Antwort lautet:
wird sofort klar, dass die Frage eines Investments mit einer gewerkeübergreifenden, ganzheitlichen
in Neubau- oder Modernisierungsprojekte vor Automationslösung, die zu jedem Zeitpunkt über
allem eine Frage der optimalen Energieeffizienz alle Informationen aller Gewerke verfügt und diese
ist – und zwar aus mehreren Gründen: Die früh- Informationen gezielt zur Effizienzoptimierung
zeitige Bedarfsermittlung bei der Planung eines nutzt. Ob Beleuchtung oder Fassade, ob Klima
Gebäudes aus ökologischer Sicht entscheidet oder Zugang: Mit der intelligenten Automations-
darüber, ob es heute schon die gewünschte lösung von Beckhoff werden alle Gewerke
Energieeffizienzklasse erfüllt. Aus ökologischer aufeinander abgestimmt und feinjustiert. Die
Perspektive lässt sich mit der Wahl eines hoch- Möglichkeit der kontinuierlichen Optimierung
effizienten Gebäudeautomationssystems von des Systems gewährleistet darüber hinaus eine
Beckhoff ein Energieeinsparpotenzial von bis maximale Reduktion des Energieverbrauches über
4 Technische Änderungen vorbehalten
Bereich Maßnahmen Einsparpotenzial Amortisation
in % in Jahren
den gesamten Lebenszyklus des Gebäudes.
In Kombination mit der kostengünstigen Betrieb Nutzerverhalten, Energiesparen, 5 – 20 0–5
Implementierung ergeben sich zwei entschei- „aktives Energiemanagement“
dende Vorteile: zum einen die Möglichkeit
einer besonders schnellen Amortisation der
Gebäudeautomation im Vergleich zu anderen Anlagentechnik HLK, Kälte, Beleuchtung, 10 – 60 2 – 10
Energieeffizienz-Investitionen. Und zum zwei- Regelung, Motoren, Antriebe,
ten Zukunftssicherheit: Mit einer Gebäudeau- Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung
tomation von Beckhoff können Sie sich nicht
nur auf die Technologie verlassen, sondern Gebäudehülle Dämmung, Fenster, > 50 10 – 60
auch auf die Langzeitverfügbarkeit der Kom- Wärmebrücken, Bauphysik
ponenten.
Quelle: VDMA
Technische Änderungen vorbehalten 5
So baut man klassisch:
So baut man flexibel: mit Ziegelsteinen. So baut man sicher:
mit Beton. mit Stahl.
So baut man intelligent:
mit Automatisierungskomponenten von Beckhoff.
Energieeffizienz ist das Kriterium Nr. 1
Die ökologischen Anforderungen an moderne Jede Beckhoff-Steuerungslösung wird deshalb auf
Gebäude sind immer identisch: Es gilt, ein Maxi- die spezifischen Ansprüche des Gebäudes maß-
mum an Energieeinsparung zu erreichen, den Aus- geschneidert. Aber das ist nicht alles: Funktions-
stoß klimaschädlicher Gase so weit wie möglich erweiterungen oder -änderungen sind − auch zu
zu verringern und neben den gesetzlichen Vorga- einem späteren Zeitpunkt − aufgrund der Modula-
ben auch den verschiedenen Zertifizierungen für rität der Beckhoff-Lösung einfach zu realisieren.
nachhaltiges Bauen (DGNB, LEED, BREEAM, Green Mit dem Softwaretool TwinCAT 3 Building Auto-
Building etc.) gerecht zu werden. Damit enden mation deckt Beckhoff alle Gewerke ab: von Hei-
aber die Gemeinsamkeiten, denn die Anforderun- zung, Lüftung und Klima über die Verschattung bis
gen an die Automationslösung eines Gebäudes hin zur Beleuchtung und Energiedatenerfassung.
werden durch drei individuelle Parameter defi- Über IoT-Produkte in Soft- und Hardware wird die
niert: seine Lage, die Art seiner Nutzung und seine lückenlose und zyklussynchrone Erfassung von
bauliche Gestaltung; hier gleicht kein Gebäude Gebäudedaten und ihre cloudbasierte Analyse
dem anderen. direkt in die Steuerung integriert. Hersteller,
Systemintegratoren und Betreiber profitieren
6 Technische Änderungen vorbehalten
dabei von schnellem Engineering, optimiertem Energie-
management und erhöhter Ausfallsicherheit.
Mit einer Steuerungslösung von Beckhoff lässt sich nicht nur
..
maximale Energieeffizienz erzielen, sondern auch:
Wirtschaftlichkeit: Die Beckhoff-Steuerungsplattform
erfüllt alle technischen und ökonomischen Anforderungen
und bietet aufgrund ihrer offenen Systemarchitektur
.. Herstellerunabhängigkeit.
Verfügbarkeit: Die Beckhoff-Technologiekomponenten
.. sind langfristig verfügbar und bieten Investitionssicherheit.
Durchgängigkeit: Mit Beckhoff werden alle
.. Datenpunkte in einem System zusammengefasst.
Flexibilität: Variabel kombinierbare Softwaremodule
gewährleisten die optimale individuelle Anpassung.
Technische Änderungen vorbehalten 7
Schulung
Nutzung
Inbetriebnahme
Realisierung
Design
Konzept
Idee
Das leistungsfähige Beckhoff-Automationssystem
Die gewerkeübergreifende Gebäudeautomation
von Beckhoff bringt alle Eigenschaften mit, die
.. Die Lastoptimierung für die Energieerzeuger,
die Aufschaltung auf ein Gebäudemanage-
für ein energieeffizientes Gebäude erforderlich mentsystem und die Übertragung von zen-
..
sind:
Zur Aufschaltung aller Sensoren und Aktoren
tralen Informationen, wie die einer Wetter-
station, werden auf Basis einer schnellen und
..
eines Gebäudes steht ein breit gefächerter
Mix an Ein- und Ausgängen zur Verfügung.
Ein umfangreiches Portfolio skalierbarer,
.. offenen Kommunikation realisiert.
Mit steigender Interoperabilität des Systems
ist interdisziplinäres Wissen über alle Berei-
leistungsfähiger Controller erfüllt die Anfor- che der technischen Gebäudeausrüstung
derungen von rechenintensiven Gebäudeau- erforderlich: Unsere Spezialisten verfügen
tomationsfunktionen, wie beispielsweise die über dieses Know-how und vermitteln
Verschattungskorrektur und die Lamellen- es praxisgerecht in Schulungen für die
nachführung. Gebäudeautomation.
8 Technische Änderungen vorbehalten
.. TwinCAT 3 Building Automation erlaubt die
durchgängige Strukturierung der TwinCAT-
.. Architekten erhalten maximale Planungs-
freiheit, um Nutzungsänderungen flexibel
Projektdateien und ist damit Grundlage für
eine wartbare Anlage. Zentraler Gedanke
hierbei ist das Anlagenkennzeichnungs-
.. realisieren zu können.
Fachingenieure gewinnen Planungssicherheit
auf Basis der Offenheit und Flexibilität der
system, das jedem Datenpunkt und jedem
Programmbaustein nach fest vorgegebenen
Regeln einen Namen zuordnet.
.. Beckhoff-Gebäudeautomation.
Systemintegratoren profitieren von einem
vereinfachten Engineering, da alle Gebäude-
funktionen in einer durchgängigen Software
Beckhoff Building Automation erfüllt alle Anfor-
derungen der an einem Gebäude beteiligten .. zum Ablauf kommen.
Gebäudebetreiber werden beim Betrieb ihrer
..
Partner:
Investoren können durch eine zukunfts-
fähige Gebäudeautomation ihr Investment
Anlage durch zentrales Anlagenmonitoring,
vorbeugende Wartung und laufende Energie-
optimierung optimal unterstützt.
absichern.
Technische Änderungen vorbehalten 9
Bausteine für die intelligente Gebäudeautomation
Der I/O-Automatisierungsbaukasten Skalierbare Steuerungstechnik
Das Beckhoff-Busklemmensystem für die Aufgrund seiner Skalierbarkeit und Modularität
Anbindung der Datenpunkte unterstützt mit bietet das PC-basierte Steuerungssystem von
400 verschiedenen I/O-Klemmen alle gängigen Beckhoff für jede Aufgabenstellung die passende
Sensoren und Aktoren. Die feine Granularität Lösung: vom leistungsstarken Industrie-PC für
des Systems ermöglicht, immer nur so viele die Management- und Bedienebene über die
Ein- oder Ausgänge zu stecken, wie in dem Embedded-PCs für die Automationsebene bis
Projekt erforderlich sind. Nachträgliche System- zu den Raum-Controllern BC9191 für die Feld-
erweiterungen sind problemlos realisierbar. Die ebene. Die hohe Rechenleistung der PC-basierten
feine Granularität der Busklemmen ermöglicht Steuerungstechnik sowie der hohe industrielle
außerdem die bitgenaue Zusammenstellung der Qualitätsstandard aller Komponenten hat sich
benötigten I/O-Kanäle. auch in der Gebäudeautomation bei zahlreichen
Projekten bewährt. Häufig wird die benötigte
Rechnerleistung für Gebäudeautomationsanwen-
dungen unterschätzt, z. B. bei der synchronen
Positionierung aller Jalousien einer Fassade. Für
die hier erforderliche hohe Reaktionsgeschwin-
digkeit bietet PC-based Control ausreichende
Performance.
10 Technische Änderungen vorbehaltenOffene Kommunikationssysteme TwinCAT 3 Building Automation – Beckhoff unterstützt alle in der Gebäudeauto- effizientes Engineering für alle Gewerke mation etablierten Kommunikationsprotokolle, Die Programmierung bzw. Parametrierung wie BACnet, OPC UA, Modbus TCP (Automati- der SPS erfolgt durchgängig mit der Auto- onsebene), DALI, DMX, EnOcean, LON, EIB/KNX, matisierungssoftware TwinCAT 3 gemäß der SMI,MP-Bus, M-Bus, Modbus RTU (Feldebene) Norm IEC 61131-3. Durch Nutzung dieses wodurch sich die Controller nahtlos in eine vor- weltweit verbreiteten Programmierstandards ist handene Automationstopologie integrieren. Die sichergestellt, dass entsprechend qualifizierte Busklemmen Controller und PCs kommunizieren Techniker für Wartungs- und Instandsetzungs- bis in die Raumautomationsebene über Ethernet- arbeiten zur Verfügung stehen. Die Funktions- Netzwerk. Unterlagerte Feldbustechnik ist des- bausteine der Gebäudeautomationsbibliothek halb in vielen Projekten nicht nötig. Zusätzliche – die Templates – sind in der gleichen Sprache Gateways für das Mapping der Daten unterlager- programmierbar und ermöglichen das einfache ter Feldbusse können damit entfallen. Über die Erkennen der Steuerungslogik und die langfri- IoT-Protokolle AMQP, MQTT und OPC UA (over stige Wiederverwendbarkeit. Lebenszykluskosten AMQP) werden alle gängigen Cloud-Systeme werden reduziert, weil sich der Aufwand für die unterstützt: Microsoft Azure™, Amazon Web Pflege auf dieselbe Programmiersoftware kon- Services™ (AWS) und auch Private-Cloud- zentriert. Systeme im unternehmenseigenen Netzwerk. Technische Änderungen vorbehalten 11
1980 1986 1995 1996 1999 2000 2002 2004 2006
Unternehmens Erste PC- Busklemmen TwinCAT BC9000 KL2722 CX10xx KL6023 KL6771
gründung basierte Bustechnik im Echtzeit- Ethernet- Jalousie-Klemme Modularer Wireless- MP-Bus-Klemme
Maschinen- Reihenklemmen- Software-SPS Busklemmen- Embedded-PC Adapter für
steuerung format Controller EnOcean KL6401
KL6811 LON-Klemme
DALI-Klemme KL6301
EIB/KNX-
KL3403 Klemme
3-Phasen-
Leistungs-
messklemme
Meilensteine für die Gebäudeautomation
Nachhaltigkeit im Sinne einer effizienten Nutzung nologie große Vorteile: Alle neuen Beckhoff-IPCs
von Ressourcen gehört zu den Kernaufgaben sind kompatibel zu denen älterer Bauart. Daher
von Gebäudeautomation. Beckhoff legt seinem lassen sich ältere Geräte problemlos austauschen.
PC-basierten Gebäudeautomatisierungssystem Die bestehenden Applikationsprogramme sind
ebenfalls Nachhaltigkeit zugrunde und fasst den ohne Softwareanpassungen auf die neuesten
Begriff damit noch weiter. Bei der Entwicklung Industrie-PCs umsetzbar. Die Busklemmen bzw.
neuer Industrie-PCs nutzt Beckhoff immer die Ein- und Ausgabebaugruppen bleiben erhalten.
neuesten und leistungsfähigsten Prozessoren Während des Lebenszyklus eines Gebäudeau-
namhafter Hersteller. Damit unterliegt das Pro- tomationssystems ändern sich die Anforderungen
duktportfolio einem kontinuierlichen Innovations- des Gebäudebetreibers häufig. So wünscht er
prozess, sodass der Anwender bei der Installation beispielsweise nachträglich die Einführung des
von Beckhoff-Komponenten nicht nur auf dem standardisierten Kommunikationsprotokolls
neuesten technischen Stand ist, sondern eine BACnet. Bei vielen klassischen DDC (Direct Digital
zukunftsfähige Lösung erhält. Control)-Systemen ist dies jedoch im Nachhinein
Auch bei Revitalisierungen und Erweite- nicht möglich. Die Offenheit der PC-basierten
rungen bestehender Anlagen hat die IPC-Tech- Steuerungstechnologie von Beckhoff erlaubt hin-
12 Technische Änderungen vorbehalten2007 2009 2012 2013 2014 2015 2017 2018
TwinCAT- C6915 KL85xx BC9191 TwinCAT KL2602 EK9160 TwinCAT 3
HVAC-Library kompakter Handbedien BA-Raum- Building 2-Kanal-Relais- IoT-Buskoppler Building
Schaltschrank- module Controller Automation Ausgangsklemme Automation
KL2751, IPC EL6861 Microsoft Visual
KL2761 CX8090 CX9020 KL6831, KL1704 BACnet MS/TP Studio Integration
Dimmer-Klemme CX50xx, Embedded-PC Embedded-PC KL6841 4-Kanal-Digital- TwinCAT HMI BA
CX90xx im Buskoppler- SMI-Klemme Eingangsklemme EL/KL26x2-0010 TwinCAT Scope
Embedded-PC format 120/230 V AC Schalten im
CP6606 Spannungs-
EL6851 TwinCAT Einbau-Panel-PC nulldurchgang
DMX-Klemme BACnet/IP
CX8091 KL6821
KL6781 CP2xxx Embedded-PC DALI/DALI 2
M-Bus-Klemme Multitouch- für BACnet/OPC UA
Einbau-Control-
Panel
gegen, dass sich ein Gebäudebetreiber auch Jahre umfangreichsten I/O-Systeme weltweit. Seine
nach der Erstinbetriebnahme z. B. für das BACnet- Modularität erlaubt außerdem den problemlosen
Protokoll entscheiden kann, ohne dass dies die Austausch einzelner Busklemmen oder einer
Installation eines neuen Industrie-PCs erfordert. Erweiterung.
Durch den modularen Gebäudeautoma- Die Vielzahl der verschiedenen Feldbuskopp-
tionsbaukasten, bestehend aus Prozessoren ler erlaubt es, die Beckhoff Busklemmen, via
unterschiedlicher Leistungsklassen, Windows- Modbus, PROFIBUS oder anderer Protokolle, auch
Betriebssystemen und Software-Bibliotheken, ist an DDC- oder Steuerungssysteme von Fremdher-
es über einen langen Zeitraum hinweg möglich, stellern anzuschließen. Damit besteht auf Seiten
den Industrie-PC an die sich ändernden Anforde- des Kunden Herstellerunabhängigkeit und ein
rungen des Eigentümers bzw. Gebäudebetreibers hohes Maß an Investitionssicherheit bezüglich
anzupassen. Ein weiterer Garant für die Nach- der installierten Ein- und Ausgabebaugruppen.
haltigkeit der Beckhoff-Lösung ist die langfristige
Verfügbarkeit des Busklemmensystems. Es ist
seit über 20 Jahren auf dem Markt und mit über
400 Signalarten eines der erfolgreichsten und
Technische Änderungen vorbehalten 13Offene Kommunikationsplattform
Die PC-basierte Automatisierungsplattform Durch Ethernet bis in die Feldebene besteht für
übernimmt Steuerung, Datenverarbeitung, Inbetriebnahme und Wartung ein transparentes
Konnektivität, Visualisierung und Fernwartung. Netzwerk, auf dem, je nach Anforderung, das
Aufgrund der offenen Schnittstellen in Soft- und entsprechende IP-basierte Protokoll zur Kommu-
Hardware eignet sie sich optimal zur zentralen nikation genutzt werden kann.
oder dezentralen Steuerung aller Gewerke: von
der Heizungs-, Lüftungs- und Klimaregelung über Die Integration der standardisierten Protokolle
die Raumautomation, die Mediensteuerung bis BACnet/IP und OPC UA gewährleistet Unab-
zum Bedienen und Beobachten. Zur Verbindung hängigkeit vom Hersteller und somit hohen
der Gebäudeautomation mit gängigen Daten- Investitionsschutz:
banken kann der TwinCAT Database Server in die
Projektierung eingebunden werden.
14 Technische Änderungen vorbehalten.. BACnet/IP
Die internationale BACnet-Norm, welche
.. OPC Unified Architecture (UA)
OPC UA hat seinen Ursprung in der Automa-
die Interoperabilitat in der Gebäudeauto- tisierungstechnik, ist aber branchenneutral
mation zwischen Geräten verschiedener und wird auch in den Bereichen Building-
Hersteller gewährleistet, gewinnt zunehmend Automation und Smart-Metering zunehmend
an Bedeutung und wird ständig um neue als durchgängige Kommunikationsplattform
Funktionen ergänzt. BACnet/IP kann auf allen eingesetzt. OPC UA bietet Plattformunabhän-
PC-basierten Beckhoff-Hardwareplattformen gigkeit vom Betriebssystem und der Program-
– bis in die Feldebene – als durchgängiges miersprache sowie Skalierbarkeit vom Sensor
Ethernet-Protokoll eingesetzt werden. bis in die ERP-/Cloud-Ebene.
Technische Änderungen vorbehalten 15Cloud Service s
Microsoft Azure™ Amazon Web
Storage Analytics Storage
Connectivity Service Connectivity
AMQP
MQTT
OPC UA
TwinCAT IoT
Data Agent
ADS
TwinCAT 3 Controller TwinCAT 2 Controller
I/O-Signale I/O-Signale
vorverarbeitete Daten aus vorverarbeitete Daten aus
Beckhoff-Steuerung Beckhoff-Steuerung
Cloudbasierte Analyse von Gebäudedaten
mit TwinCAT IoT und Analytics
Für die Kommunikation zwischen der Gebäude- Sicherheitsmechanismen verhindern den Miss-
steuerung und cloudbasierten Diensten hat brauch von Daten durch unbefugten Zugriff und
Beckhoff die Softwarebibliothek TwinCAT IoT schützen das geistige Eigentum des Unterneh-
entwickelt. Sie unterstützt die standardisierten mens. Auf TwinCAT 3 basierende Systeme können
Protokolle OPC UA, AMQP und MQTT zur Kom- mit TwinCAT 3 IoT Communication den Cloud-
munikation mit den gängigen Cloud-Systemen, Plattformen ihre SPS-Variablen direkt ohne wei-
wie Microsoft Azure™, Amazon Web Services tere Umsetzung bereitstellen. Bestandssysteme
sowie Private-Cloud-Systemen im unter- mit TwinCAT 2 oder Fremdsysteme lassen sich mit
nehmenseigenen Netzwerk. Integrierte der Gateway-Funktionalität des TwinCAT 3 IoT
16 Technische Änderungen vorbehaltenServices Beckhoff
Analytics Storage Analytics
Service Connectivity Service
IoT-Buskoppler TwinCAT Analytics
Standrad-I/O-Signale Systeme für Wartung und Analysen
ohne SPS
Data Agent ohne Änderungen im Anwendungs- Performance-Benchmark miteinander verglichen
programm aufschalten. Ein- und Ausgangssignale werden. Mit Hilfe beliebiger Endgeräte wie
lassen sich mit dem IoT-Buskoppler EK9160 kom- Smartphone, Tablet, Notebook- oder Desktop-PC
fortabel mit Cloud-Systemen verbinden. Die Kon- kann der Zugriff auf die Anlagen von jedem Ort
figuration erfolgt dabei ohne Programmierung; der Welt erfolgen.
die Parametrierung der I/O-Daten erfolgt in einem
einfachen Konfigurationsdialog des integrierten Außergewöhnliche Ereignisse im Betriebsablauf,
Webservers über einen beliebigen Browser. wie z. B. ein sprunghafter Anstieg des Wasser-
verbrauchs, können als Alarm an den Bediener
In der Cloud werden die bereitgestellten Daten gemeldet werden. Ein Rohrbruch kann auf diese
dann z. B. für Analysezwecke in Form von Ener- Weise frühzeitig erkannt und Folgeschäden ver-
gieberichten bereitgestellt. Gebäude ähnlicher mieden werden.
Größe und Nutzungsart können dabei in einem
Technische Änderungen vorbehalten 17BACnet
OPC UA
DALI/DALI 2
SMI
EnOcean
Modbus
M-Bus, MP-Bus
LON, EIB/KNX
DMX
FIAS
Crestron
Integration externer Systeme
Beckhoff stellt verschiedene Softwarebibliotheken problemlose Kommunikation zwischen Hotel-
zur Verfügung, die eine optimale Vernetzung managementsystem und SPS ermöglicht.
mit externen Komponenten und Systemen
ermöglichen. So lassen sich beispielsweise Crestron – zur Ansteuerung von AV- und
Hotelbuchungssysteme in die Gebäudeautoma- Multimediageräten
tion integrieren. Darüber hinaus unterstützt die Crestron Electronics ist einer der Marktführer für
PC-Plattform unterschiedliche Schnittstellen zur Mediensteuerungssysteme. Neben der Steuerung
Ansteuerung von AV- und Multimediakomponen- von Audio- und Videoanlagen lassen sich auch
ten und erlaubt damit die Realisierung vielfältiger gebäudetechnische Komponenten integrieren.
Anwendungen in den Bereichen Medien-, Büh- Über Ethernet werden die Daten zwischen der
nen- und Showtechnik. Crestron-Steuerung und der Beckhoff-Hardware
ausgetauscht.
FIAS – für Anwendungen im Hotel Für die Crestron-Steuerungen stehen Soft-
Das Protokoll Fidelio FIAS (Fidelio Interface and warebausteine, sogenannte User-Modules, zur
Application Specification) nimmt eine weltweit Verfügung. Der Crestron-Controller kann Schreib-
führende Position bei der Hotelmanagement- und Lesebefehle aufrufen; der Beckhoff-Controller
software ein. Da der Anspruch an vernetzte kann, mit Hilfe des TwinCAT Crestron Servers,
Systeme und an die Raumautomation in Hotels Daten in die Crestron-Steuerung schreiben oder
stetig wächst, steht mit dem TwinCAT FIAS Server herauslesen.
eine direkte Schnittstelle zur Verfügung, die die
18 Technische Änderungen vorbehaltenSchnittstellen zur Bühnen- und Showtechnik Integration weiterer Systeme Zur Kopplung der PC-Steuerungsplattform mit In Zusammenarbeit mit innovativen Unternehmen Geräten und Systemen aus dem Bereich der lassen sich immer mehr Systeme und Geräte, bei- Bühnen- und Veranstaltungstechnik stehen spielsweise zur Bedienung, zum Brandschutz oder verschiedene Busklemmen und Softwarebiblio- zur Zugangskontrolle sowie die gesamte Aktorik theken zur Verfügung. Die Automatisierungssoft- und Sensorik in die Beckhoff-Steuerungsplattform ware TwinCAT lässt sich dadurch z. B. mit den integrieren. EtherCAT-Klemmen EL6851 (DMX-Master) und EL6851-0010 (DMX-Slave) sehr einfach in die Bühnentechnik integrieren. Über Schnittstellen zu AES70 (OCA), PJLink, DMX, SMPTE-TimeCode, Art-Net™, Streaming ACN (sACN) und PosiStageNet lassen sich alle für die Medien- und Bühnentechnik wichtigen Geräte und Systeme mit der Beckhoff-Automatisierungsplattform ansteuern. Bühnensteuerung, Licht-, Sound- und Videoeffekte, kinetische Installationen oder animierte Figuren sowie Interaktionen werden damit auf einer durchgängigen Plattform zum Ablauf gebracht. Technische Änderungen vorbehalten 19
Anton Bruckner Privatuniversität, Sky Tower, Bukarest,
Österreich Rumänien
© RPHI/Bernd Steingruber
© Simon Bauer
Karolkowa Business Park, Zayed University,
Polen Abu Dhabi, VAE
Limtec, Diepenbeek, Tower 185, Frankfurt a. Main,
Belgien Deutschland
20 Technische Änderungen vorbehaltenMicrosoft, Köln,
Deutschland
Referenzen für Bürogebäude und Bildungseinrichtungen, Auswahl
....
Bürogebäude .... Schüco Technology Center, Bielefeld, Deutschland
..
Allianz-Zentrale, Stuttgart, Deutschland
BNP Paribas Fortis, Hasselt, Belgien .... Sky Tower, Bukarest, Rumänien
Tower 185, Frankfurt am Main, Deutschland
BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH im „Aviva“,
....
München, Deutschland .... WesBank, Johannesburg, Südafrika
Westpac Headquarters, Sydney, Australien
Bürogebäude Esplanade Theresienhöhe, München, Deutschland
....
Campus Dornbirn, Dornbirn, Österreich .. Widex A/S, Lynge, Dänemark
Zentrum für Virtuelles Engineering, Fraunhofer Institute for
Diamant Software, Bielefeld, Deutschland
....
Etech-Center/AMS Engineering, Linz, Österreich
Euro Plaza, Wien, Österreich
.. Industrial Engineering IAO, Stuttgart, Deutschland
Zukunftsmeile Fürstenallee, Paderborn, Deutschland
Eurotheum (Europäische Zentralbank), Frankfurt am Main,
....
Deutschland ....
Bildungseinrichtungen
Anton Bruckner Privatuniversität, Linz, Österreich
Fifth Light Technology, Oakville, Kanada
....
Internorm, Traun, Österreich ....
AUA Training Center, Schwechat, Österreich
Collegio San Giuseppe Istituto De Merode, Rom, Italien
Karolkowa Business Park, Warschau, Polen
....
KölnTriangle, Köln, Deutschland ....
Kea Copenhagen School of Design and Technology, Dänemark
Leuphana Universität Lüneburg, Deutschland
Microsoft, Köln, Deutschland
..
Microsoft, München, Deutschland ....
Limtec+, Schulungszentrum, Diepenbeek, Belgien
Lufthansa Training Center, Schwechat, Österreich
Miele Verwaltungsgebäude Elektronikentwicklung,
....
Gütersloh, Deutschland ....
Staatliche Feuerwehrschule Würzburg, Deutschland
Stelzhamer Schule, Linz, Österreich
MOE A/S, Søborg, Dänemark
....
Nardini, Bassano, Italien
New Energy Research Institute, Peking, China
....
Unipark Nonntal, Universität Salzburg, Österreich
Universität Antwerpen, Belgien
Zayed University, Abu Dhabi, Vereinigte Arabische Emirate
..
Nordea Bank, Oslo, Norwegen
One BKC, Mumbai, Indien www.beckhoff.de/building
Technische Änderungen vorbehalten 21Referenzen für Gewerbe- und
Industriebauten, Auswahl
.... AEC Pole Division, Italien
......
Algorab, Lavis, Italien
Eurospin Lebensmitteldiscounter, Italien
AMAG Automotive, Buch, Schweiz
.... Bank of Communication, Schanghai, China
Broschek Tiefdruck, Hamburg, Deutschland
....Carheal+, Støvring, Dänemark
Cummins India Ltd., Pune, Indien
....
Daimler, Stuttgart, Deutschland
dSPACE, Paderborn, Deutschland
....
F-eins, Wien, Österreich
Friedrich Wenner, Versmold, Deutschland
....
Heroal, Verl, Deutschland
Holzwerke Weinzierl, Vilshofen, Deutschland
....
Internorm, Traun, Österreich
Liebherr Werk, Nenzig, Österreich
Miele Verwaltungsgebäude Elektronikentwicklung,
....
Gütersloh, Deutschland
nobilia-Werke J. Stickling GmbH & Co. KG, Verl, Deutschland
....
Pirelli Deutschland GmbH, Breuberg, Deutschland
Philip Morris International, Lausanne, Schweiz
....
Sensirion, Stäfa, Schweiz
SOLON SE, Berlin, Deutschland
....
Stahlwerke Bremen, Deutschland
Tekloth GmbH, Bocholt, Deutschland
ZF-Lemförder Fahrwerk technik, Dielingen, Deutschland
www.beckhoff.de/building
Tekloth GmbH, Bocholt,
Deutschland
22 Technische Änderungen vorbehaltenAEC Pole Division, Subbiano, Sensirion,Stäfa,
Italien Schweiz
nobilia-Werke J. Stickling GmbH & Co. KG, Verl,
Holzwerke Weinzierl, Vilshofen,
Deutschland
Deutschland
Technische Änderungen vorbehalten 23Palais Hansen Kempinski, Wien,
Österreich
Holiday Inn, Lodz, Queen Mary II, Cunard Cruises Line,
Polen Southampton, UK
Hotel Aurelio, Lech, Quality Pond Hotel, Sandnes,
Österreich Norwegen
24 Technische Änderungen vorbehaltenPark Hotel Vitznau, Schweiz
Referenzen für Hotels und
Kreuzfahrtschiffe, Auswahl
.... Cosmopolitan Twarda, Warschau, Polen
.... Dolder Grand Hotel, Zürich, Schweiz
Grand Tirolia, Kitzbühel, Österreich
.... Holiday Inn, Lodz, Polen
Holiday Inn, Samara, Russland
.... Hotel Aurelio, Lech, Österreich
Hotel Aviva, St. Stefan am Walde, Österreich
.... Hotel Grischa, Davos, Schweiz
Hotel Krallerhof, Leogang, Österreich
.... Hotel Rasmushof, Kitzbühel, Österreich
Hotel Sonne, Mellau, Österreich
.... Leonardo Royal Hotel, München, Deutschland
Palais Hansen Kempinski Vienna, Wien, Österreich
.... Park Hotel Vitznau, Schweiz
Quality Pond Hotel, Sandnes, Norwegen
.... Queen Mary II, Cunard Cruises Line, Southampton, United Kingdom
Royal Spa Kitzbühel, Österreich
.... St. Martins Therme, Frauenkirchen, Österreich
Therme Laa, Laa an der Thaya, Österreich
.... Tschuggen Bergoase, Arosa, Schweiz
Vestlia Resort, Gailo, Norwegen
Zirbenhütte, Fiss, Österreich
www.beckhoff.de/building
Technische Änderungen vorbehalten 25Nordtangente Basel, Frankfurt Airport,
Schweiz Deutschland
©Fraport AG
Marmaray-Tunnel, Istanbul,
Türkei
Therme Wien,
Österreich
Nürnberg Messe, Halle 3A,
Deutschland
KLIA 2 Control Tower, Sepang,
Malaysia
©Cathrine Stukhard/Therme Wien
26 Technische Änderungen vorbehaltenAllianz Arena,
Deutschland
Referenzen für technische und soziale Infrastruktur, Auswahl
....
Technische Infrastruktur .... SNAM (Netzsicherheit), Mailand, Italien
Acciona S.A., Spanien
....
Aparcaments i Mercats de Reus, Reus, Spanien
Envac Optibag, Stockholm, Schweden
.. Terna (Netzsicherheit), Rom, Italien
Zweckverband Wasser und Abwasser Vogtland, Deutschland
....
e2watch, Regio IT, Aachen, Deutschland
Frankfurt Airport, Deutschland ....
Soziale Infrastruktur
Akrykarium, Zoo Wroclaw, Polen
....
Gatwick Airport, London, U.K.
Hydro-Systemtechnik, Deutschland ....
Allianz Arena, München, Deutschland
Anima-Care-Seniorenheime, Belgien
....
KLIA 2 Control Tower, Sepang, Malaysia
Marmaray-Tunnel, Istanbul, Türkei ....
Armonea-Seniorenheime, Mechelen, Belgien
ESPRIT arena, Düsseldorf, Deutschland
....
Metro M2, Lausanne, Schweiz
Nordtangente, Basel, Schweiz ....
Gran Casino Aranjuez, Madrid, Spanien
Grundfos Kollegiet, Aarhus, Dänemark
....
Offis, Institut für Informatik, Universität Oldenburg, Deutschland
Stadtwerke Konstanz/ Cegelec, Deutschland ....
Messe Basel, Halle 2, Basel, Schweiz
Nürnberg Messe, Halle 3A, Nürnberg, Deutschland
....
Stadtwerke Lingen, Deutschland
Vitrociset, Rom, Italien ....
Onkologisches Zentrum, Samara, Russland
Rathaus, Oslo, Norwegen
....
Äquadukt, Maghnia, Algerien
Brenner-Autobahn, Italien ....
Ryhov Hospital, Jönköping, Schweden
Therme Wien, Österreich
..
ENAV (Flugsicherheit), Rom, Italien
Fernüberwachung diverser Radartürme ..
Vitrociset, Rom, Italien
EXPO 2015, Mailand, Italien
..
der Italienischen Luftwaffe
Fernsteuerung der Radiostationen des
Italienischen Innenministeriums
www.beckhoff.de/building
Technische Änderungen vorbehalten 27Bregenzer Festspiele,
Spiel auf dem See 2015-16,
„Turandot“, Österreich
© Bregenzer Festspiele/Karl Forster
Referenzen für Theater, Kongress-
hallen und Museen, Auswahl
.... Bregenzer Festspiele, Spiel auf dem See, 2015-16, Österreich
.... Carré-Theater, Amsterdam, Niederlande
Design Center Linz, Österreich
.... Deutsches Museum, München, Deutschland
Ferry Porsche Congress Center, Zell am See, Österreich
.... Hagia Sophia, Istanbul, Türkei
Helsinki-Stadttheater, Helsinki, Finnland
.... Helsinki Music Center, Helsinki, Finnland
Imatra-Theater, Imatra, Finnland
.... Janacek-Theater, Brünn, Tschechische Republik
Königlich Dänisches Theater, Kopenhagen, Dänemark
.... Kuopio-Stadttheater, Kuopio, Finnland
Magical Production, Dubai, UAE
.... People’s Grand Theatre, Jilin City, China
Ronacher-Theatre, Wien, Österreich
.... Rovaniemi-Theater, Rovaniemi, Finnland
Scala di Milano, Mailand, Italien
.... Schauspielhaus Nürnberg, Deutschland
Schloss Charlottenburg, Berlin, Deutschland
.... Serlachius Museum, Mänttä, Finnland
Sisi-Museum, Wiener Hofburg, Wien, Österreich
.... Staatliches Museum für Archäologie, Chemnitz, Deutschland
Stadtmuseum Dresden, Deutschland
.... Sibelius Hall, Lahti, Finnland
Stage Theater an der Elbe, „Das Wunder von Bern“, Hamburg, Deutschland
Tampere Hall, Tampere, Finnland
www.beckhoff.de/building
28 Technische Änderungen vorbehaltenStaatliches Museum für Archäologie, Chemnitz,
Deutschland
© ATELIER BRÜCKNER/Michael Jungblut
Hagia Sophia, Istanbul, Serlachius Museum, Mänttä,
Türkei Finnland
© Altiparmak Mimarlik
Technische Änderungen vorbehalten 2930 Technische Änderungen vorbehalten
Planung, Gewerke, Kapitel 1 02 Integrated Building Automation
Lösungen für Planer Kapitel 2 Planung l Gewerke l Lösungen
und Techniker 32 Grundlagen und Normen der Gebäudeautomation
38 Integrale Gebäudeautomation im Detail
40 Raumautomation Büro
Unter Anwendung der aktuellen Normen und Standards ergeben 44 Raumautomation Hotel
sich neue Möglichkeiten für die Planung von Neubauten und die
48 Automation von Industriegebäuden
Renovierung von Gebäuden. Durch die interdisziplinäre Zusam-
52 Zentrale für Heizung, Lüftung, Klima
menarbeit von Fachplanern, Architekten, Errichtern, Inbetrieb-
56 Systemtopologie
nehmern und Betreibern kann sowohl der ökologische als auch
58 Bedienen und Beobachten
der ökonomische Wert einer Immobilie deutlich gesteigert werden.
Die Umsetzung einer gewerkeübergreifenden, energieeffizienten
Gebäudeautomation ist nur mit einer durchgängigen Steuerungs- Kapitel 3 60 Produktdaten
technik möglich.
Technische Änderungen vorbehalten 31Grundlagen und Normen der Gebäudeautomation
Um die Funktionalitäten der Gebäudeautomation messbar zu machen und effizient einsetzen zu können, wurden in den letzten Jahren Standards
für die Gebäude- und Raumautomation von internationalen Gremien definiert. Die Energieeffizienz eines Gebäudes beschreibt das Verhältnis zwi-
schen der aufgewendeten Energie und dem aus ihr resultierenden Nutzen. Letzterer ist immer in Relation zur Funktion eines Gebäudes zu sehen
und stellt bei der Bewertung der Energieeffizienz einen wichtigen Faktor dar.
DIN EN 15232: Energieeffizienz von eine strukturierte Liste aller Gebäudeauto- der Automationsgrad, desto höher ist die
Gebäuden mationsfunktionen, welche Einfluss auf die Energieeinsparung.
Die europäische Norm EN 15232 beschreibt Energieeffizienz eines Gebäudes nehmen.
den Einfluss von Gebäudeautomation und Außerdem bietet die EN 15232 methodische
Gebäudemanagement auf die Energie- Unterstützung bei der Definition von Min-
effizienz und ermöglicht erstmalig eine destanforderungen an die Gebäudeautoma-
standardisierte Darstellung. Sie umfasst tion. Grundsätzlich lässt sich sagen: Je höher
Entspricht hoch energieeffizienten GA-Systemen und TGM A
Entspricht weiterentwickelten GA-Systemen und einigen speziellen TGM-Funktionen B
Entspricht Standard-GA-Systemen C
Entspricht GA-Systemen, die nicht energieeffizient sind. Gebäude mit derartigen Systemen sind
zu modernisieren. Neue Gebäude dürfen nicht mit derartigen Systemen gebaut werden. D
Gebäudeautomationssystem (GA), Technisches Gebäudemanagement (TGM)
32 Technische Änderungen vorbehaltenBeispielhafte Anwendung der EN 15232
Definition der Klassen
Automatische Steuerung und Regelung Wohngebäude Nicht-
des Heizbetriebes Wohngebäude
D C B A D C B A
Regelung der Übergabe
Die Regeleinrichtung wird auf der Übergabe- oder Raumebene installiert; im Fall 1 kann eine Einrichtung mehrere Räume regeln
0 Keine automatische Regelung x x
1 Zentrale automatische Regelung x x x
2 Automatische Einzelraumregelung mit Hilfe von Thermostatventilen oder durch elektronische Regeleinrichtungen x x x x
3 Einzelraumregelung mit Kommunikation zwischen den Regeleinrichtungen und GAs x x x x x x
4 Integrierte Einzelraumregelung einschließlich bedarfsgeführter Regelung (durch Nutzung, Luftqualität usw.) x x x x x x x x
Regelung der Warmwassertemperatur im Verteilungsnetz (Vor- oder Rücklauf)
Vergleichbare Funktionen können auf die Regelung von Netzen für die elektrische Direktheizung angewendet werden
0 Keine automatische Regelung x x
1 Witterungsgeführte Regelung x x x x
2 Regelung der Innentemperatur x x x x x x x x
Regelung der Umwälzpumpen
Die geregelten Pumpen können im Netz auf unterschiedlichen Ebenen installiert werden
0 Keine Regelung x x
1 Ein-/Aus-Regelung x x x
2 Regelung der variablen Pumpendrehzahl nach konstantem ∆ p x x x x x x x x
3 Regelung der variablen Pumpendrehzahl nach proportionalem ∆ p x x x x x x x x
Regelung der Übergabe und/oder der Verteilung bei intermittierendem Betrieb
Eine Regeleinrichtung kann verschiedene Räume/Zonen regeln, die die gleichen Belegungsmuster aufweisen
0 Keine automatische Regelung x x
1 Automatische Regelung mit feststehendem Zeitprogramm x x x
2 Automatische Regelung mit optimiertem Ein-/Ausschalten x x x x x x x x
Regelung der Erzeuger
0 Konstante Temperatur x x
1 Von der Außentemperatur abhängige variable Temperatur x x x x x x x x
2 Von der Last abhängige variable Temperatur x x x x x x x x
Betriebsabfolge der verschiedenen Erzeuger
0 Prioritätensetzung ausschließlich auf der Last beruhend x x x x
1 Prioritätensetzung auf der Last und der Erzeugerleistung beruhend x x x x x x
2 Prioritätensetzung auf dem Erzeugernutzungsgrad beruhend (weitere Normen überprüfen) x x x x x x x x
Quelle: DIN EN 15232
Die Tabelle verdeutlicht exemplarisch den Zusammenhang zwischen den Gebäudeauto-
mationsfunktionen und den Energieeffizienzklassen für die Regelung des Heizbetriebes.
Technische Änderungen vorbehalten 33Durch Anwendung der EN 15232 ergeben Building Automation and Control (BAC) Effizienzfaktor Effizienzfaktor
sich unterschiedliche Energieeffizienzfaktoren Effizienzklassen EN 15232 für thermische für elektrische
für verschiedene Gebäudetypen hinsichtlich Energie Energie
des Einsatzes thermischer und elektrischer
Schule
Schule
Energie. Bei der Bewertung von Gebäuden
Hotel
Hotel
Büro
Büro
gilt die Effizienzklasse C als Bezugsklasse für
die Umsetzung von Maßnahmen zur Energie- A Hocheffiziente Gebäudeautomation und Regelsystem 0,70 0,80 0,68 0,87 0,86 0,90
optimierung. (BACS) und technisches Gebäudemanagement (TGM)
B Erweitertes BACS und TGM 0,80 0,88 0,85 0,93 0,93 0,95
In dem roten Feld, in der Tabelle rechts, C Standard BACS 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00
ist zu erkennen, dass der thermische Energie- D Nicht effizientes BACS 1,51 1,20 1,31 1,10 1,07 1,07
verbrauch des Gebäudes mit der Effizienz-
klasse A bei einem Faktor von 0,7 um bis Quelle: DIN EN 15232, Tabelle 9, Tabelle 11
zu 30 % reduziert werden kann.
Anwendung in der Raumautomation
VDI 3813 – Raumautomation GA-Effizienz-
Die VDI 3813 beschreibt die integrale Raum- klassen nach
automation, unter besonderer Berücksichti- Anwendungsfunktion DIN EN 15232
gung der Interoperabilität unterschiedlicher
Gewerke, auf der Basis von Nutzungsanfor- D C B A
derungen. Zur Schaffung einer einheitlichen Basisfunktionen mit Einfluss auf die Energieeffizienz
Beurteilungsgrundlage für Bauherren, Planer Belegungsauswertung x x
und Systemintegratoren sind in der Norm ein- Zeitprogramm x x
deutige Begriffe und Funktionen definiert. Beleuchtungsfunktionen mit Einfluss auf die Energieeffizienz
Die derzeitige Herausforderung besteht Lichtschaltung x
darin, dass Raumautomationsfunktionen Automatiklicht x x
getrennt von den Gewerken des technischen Tageslichtschaltung x x
Ausbaus ausgeschrieben werden. Dies führt Konstantlichtregelung x x
in der Praxis oft dazu, dass vorhandene Ener- Sonnenschutzfunktionen mit Einfluss auf die Energieeffizienz
gieeinsparpotenziale ungenutzt bleiben. Sonnenautomatik x
Die VDI 3813 stellt eine Ergänzung zur Lamellennachführung x x
EN 15232 dar, indem sie die dort genann- Verschattungskorrektur x x
ten Raumautomationsfunktionen präzise Thermoautomatik x x
beschreibt. Wichtig ist, dass die EN 15232 Raumklimafunktionen
und die VDI 3813 schon bei der Grundlagen- Energieniveauwahl x x
ermittlung und Vorplanung eines Gebäudes Energieniveauwahl mit Startoptimierung x x
Anwendung finden. Sollwertermittlung x x
Funktionswahl x x
Die Tabelle rechts zeigt die Raumautomations- Temperaturregelung (Heizen/Kühlen) x x x
funktionen der VDI 3813 bezogen auf die Raum-Zulufttemperatur-Kaskadenregelung x x
Energieeffizienzklassen der EN 15232 an. Ventilatorsteuerung x x
Sequenzsteuerung x x
Stellwertbegrenzung x x
Luftqualitätssteuerung/-regelung x
Nachtkühlung x x
Lastoptimierung x x
Quelle: VDI 3813 Teil 2
34 Technische Änderungen vorbehaltenIn der Raumautomation werden die Sensoren anlagen berücksichtigt werden, welcher
in Abhängigkeit von ihrer Funktion und unab- Bedarf aus der spezifischen Nutzung der Zusammenspiel Sensorik
hängig vom einzelnen Gewerk eingesetzt. Immobilie voraussichtlich generiert wird. der Gewerke
Hierdurch lassen sich schon während der Ein weiterer Vorteil ist, dass ein Großteil
Sonnenschutz
Anlagenerrichtung Hardware- und Verkabe- der Optimierungsfunktionen, während der
Beleuchtung
Monitoring
Sicherheit
lungskosten sparen. Ganz nebenbei bringt die Inbetriebnahme und des laufenden Betriebes,
Global
Reduktion des Verkabelungsaufwandes einen innerhalb der Software auf einem System
HLK
positiven Nebeneffekt in Bezug auf Brand- realisiert werden kann. Das führt dazu, dass
lasten und Statik eines Gebäudes mit sich. keine Umbaumaßnahmen den Betrieb behin- Lichtintensität x x x
Um die Energieeffizienzklasse A nach dern und auch der zeitliche Aufwand durch Raumtemperatur x x x
EN 15232 zu erreichen, bietet Beckhoff eine die Softwareanpassung überschaubar bleibt. Präsenz x x x x x
Softwarebibliothek – in Anlehnung an die Für viele Änderungen muss unter Umständen Fensterkontakt x x x x
Raumautomationsrichtlinie VDI 3813 – an. nicht einmal ein Servicetechniker anreisen, Raumbediengerät x x x
Die durchgängige Raumautomation nutzt da sie über den Remote-Zugriff auf die Witterung x x
die wechselseitigen Einflüsse von Fassaden- Anlage erfolgen können. (Wind/Regen)
steuerung, Beleuchtung und Klimaregelung, Außentemperatur x x x
um ein angenehmes Raumklima zu schaffen. Aus der nebenstehenden Matrix wird das Sonnen- x x x x
Gleichzeitig wirkt sich eine effiziente Raum- Zusammenspiel der einzelnen Gewerke im einstrahlung
oder Zonenregelung auch auf die Primär- Hinblick auf die verwendete Sensorik deut-
anlagen aus: Der Heiz- bzw. Kühlbedarf und lich. Zur energieeffizienten Automatisierung
die Luftmengen werden bedarfsabhängig müssen alle Einzelgewerke von einem System
geregelt. Daher muss schon bei der Ausle- gesteuert bzw. geregelt werden.
gung der Heiz-, Kühl-, Lüftungs- und Klima-
Büro nach Energieeffizienzklasse A
Zur besseren Veranschaulichung, was sich über eine Kühldecke. Am Radiator und an der „Protection“, geschaltet, um Schäden durch
hinter den Gebäudeautomationsfunktionen Kühldecke ist je ein Stellantrieb angebracht. Frost oder Überhitzung vorzubeugen. Bei
verbirgt und wie die Energieeinsparung Die Erfassung der Raumtemperatur und die kürzeren Abwesenheitszeiten, wie z. B. nachts
erreicht werden kann, werden die Gebäude- lokale Verstellung des Raumtemperatursoll- oder an Wochenenden, wird das Büro in den
automationsfunktionen eines Büros mit der wertes erfolgen über EnOcean-Funktechno- „Economy“-Betrieb versetzt. Erst zu Beginn
Energieeffizienzklasse A im Folgenden exem- logie. der Kernarbeitszeit erfolgt eine Anhebung
plarisch beschrieben. Zur Be- und Entlüftung ist das Büro an des Energieniveaus auf das Level „Pre-Com-
eine raumlufttechnische Anlage angeschlossen. fort“. Die Raumtemperatur befindet sich
Technische Ausstattung des Büros Der Volumenstrom ist variabel. Der Offen- jetzt nahe an dem Komfort-Sollwert. Erst
Die Beleuchtung besteht aus je einem flur- und Zustand des Fensters wird über einen digi- wenn der Präsenzmelder die Anwesenheit
einem fensterseitigen Lichtband. Die Leuchten talen Eingang erfasst; ebenso der Taupunkt- von Personen im Raum meldet, wird in den
werden tageslichtabhängig über DALI auf einen wächter an der Kühldecke. „Comfort“-Betrieb geschaltet und der ent-
konstanten Raumhelligkeitssollwert geregelt sprechende Sollwert kurzfristig erreicht.
(Kostantlichtregelung). In der Decke befindet Das Umschalten vom „Economy“- in
sich ein Raumhelligkeitsfühler. Zur bedarfsab- Heiz-/Kühlfunktion den „Pre-Comfort“-Betrieb erfolgt über die
hängigen Steuerung und Regelung des gesamt- Zur Minimierung des Energie- Funktion Energieniveau-Wahl mit Startopti-
en Raumes ist ein Präsenzmelder montiert. bedarfs für die Raumheizung und -kühlung mierung so spät wie möglich. Der optimale
Die Verschattung des Büros erfolgt über wird der Raumtemperatursollwert über Einschaltzeitpunkt wird vom Gebäudeauto-
zwei außen liegende Lamellenjalousien mit eine zeitschaltplanabhängige Energieniveau- mationssystem errechnet.
Motorantrieb. Zur manuellen Ansteuerung wahl bestimmt (siehe Abb. 1, Seite 30 und Das Öffnen des Fensters wird von einem
der Jalousie sind zwei Taster installiert. Abb. 2, Seite 31). Bei langen Abwesenheits- Fensterkontakt überwacht. Ist das Fenster
Für die Beheizung des Raumes ist ein zeiten, z. B. während der Betriebsferien, wird offen, wird automatisch auf das Energie-
Radiator vorhanden. Gekühlt wird das Büro das Büro in das niedrigste Energieniveau, niveau „Protection“ herunter geschaltet.
Technische Änderungen vorbehalten 35Beleuchtung
Luftqualität
Präsenzmelder
Temperatur
EnOcean
Kühldecke
Taupunktfühler
Lüftung
Verschattung
Fensterkontakt
EnOcean
Heizung
Somit wird unnötiger Energieverbrauch durch eine Fensterlüftung entladen, so dass sich der Energieaufwand zum Kühlen der Räume am
automatisch unterdrückt. nächsten Tag reduziert. Bei motorisch betätigten Fenstern können auch
Die Raumtemperatursollwerte für alle vier Energieniveaus werden diese für die automatische Sommernachtkühlung genutzt werden.
von der Raumklimafunktion Sollwertermittlung für den Heiz- und
Kühlbetrieb zur Verfügung gestellt. Die „Funktionsauswahl“ steuert
die Freigabe der Regler für den Heiz- oder Kühlbetrieb und vergleicht Lastoptimierung
die aktuelle Raumtemperatur mit dem Sollwert. Ist der aktuelle Wert Die Kommunikation zwischen Systemen zur Automation
kleiner als der Sollwert des Energieniveaus „Comfort“-Heizen, erfolgt der Energiezentralen und Systemen zur Erzeugung und Verteilung von
eine Freigabe des Heizreglers. Ist der aktuelle Raumtemperaturwert Heiz- und Kühlwasser ermöglicht eine bedarfsabhängige Anpassung
höher als der Sollwert für das Energieniveau „Comfort“-Kühlen, der Vorlauftemperaturen. Damit können die Übertragungsverluste
erfolgt die Freigabe des Kühlreglers. Gleichzeitiges Heizen und Kühlen minimiert und der Gesamtwirkungsgrad der Anlagen erhöht werden.
ist ausgeschlossen.
Luftqualität
Lüftung Je nach gemessener Luftqualität wird, mittels der Volumen-
Im Sommer trägt die natürliche Nachtabkühlung zur Reduk- stromregler, mehr oder weniger Frischluft in den Raum eingebracht.
tion des Energieverbrauches bei: Das Nachtkühlprogramm schaltet Bei guter Luftqualität wird die Luftzufuhr auf einen minimalen Volu-
die raumlufttechnische Anlage ein und durchspült die Büroräume menstrom reduziert. Das Zentralklimagerät für die Be- und Entlüftung
mit kühler Außenluft. Auf diese Weise werden Wärmespeicher nachts passt seine Förderleistung aufgrund der Kommunikation zwischen der
36 Technische Änderungen vorbehaltenSonnenschutzfunktionen: Thermoautomatik und Verschattung
Raumautomation und den Primäranlagen automatisch an. Auf diese unterstützt die Heiz- und Kühlfunktion des Raumes bei Abwesenheit.
Weise kann der Energieverbrauch der Ventilatoren um bis zu 45 % ver- Bei Sonneneinstrahlung im Winter wird der Sonnenschutz nach oben
ringert werden. Präsenzabhängig wird der Volumenstrom bei Abwe- gefahren, um die Heizung durch die Energieeinträge der Sonne zu
senheit auf ein Minimum reduziert. unterstützen. Im Sommer wird der Sonnenschutz automatisch akti-
viert, um den Energieeintrag durch die Sonne zu reduzieren und die
Kühlfunktion zu unterstützen.
Konstantlichtregelung Bei Anwesenheit im Raum und starker Sonneneinstrahlung wird
Bei der Unterschreitung einer Mindestlichtstärke im Raum der Sonnenschutz automatisch aktiviert. Die Lamellennachführung
und bei gleichzeitiger Personenpräsenz schaltet sich die Konstantlicht- sorgt für eine sonnenstandsabhängige Optimierung des Lamellen-
regelung automatisch ein. Umgekehrt wird bei steigendem Außenlicht winkels. Dabei werden die Lamellen so positioniert, dass eine Blend-
der Kunstlichtanteil automatisch verringert bzw. bei Erreichen einer wirkung durch direkt einfallendes Sonnenlicht ausgeschlossen ist,
ausreichenden Lichtstärke abgeschaltet. Wenn durch den Präsenz- und die Zunahme des Energieverbrauches durch künstliche Beleuch-
melder Abwesenheit erkannt wird, schaltet die Konstantlichtregelung tung möglichst gering gehalten wird.
zeitverzögert ab. Die Verschattungskorrektur berechnet den Schattenverlauf auf den
Fassaden des Gebäudes, in Abhängigkeit vom Sonnenstand, der Fas-
sadenausrichtung sowie der Position und der Koordinaten der umlie-
Sonnenschutzfunktionen genden Schattenobjekte. Auf diese Weise wird eine unnötige Aktivie-
Die Steuerung des Sonnenschutzes ist direkt in das Raum- rung des Sonnenschutzes unterdrückt und erhöhter Energieverbrauch
automationssystem integriert. Die Funktion „Thermoautomatik“ durch den Einsatz von Kunstlicht innerhalb des Gebäudes vermieden.
Technische Änderungen vorbehalten 37Integrale Gebäudeautomation im Detail
Zur Realisierung von Gebäudeautomationslösungen bietet Beckhoff einen umfangreichen Baukasten an Hard- und Softwaremodulen,
der sowohl in einzelnen Gewerken als auch systemübergreifend genutzt werden kann. Die folgenden Seiten sollen beispielhaft den
Einsatz einzelner Komponenten in den entsprechenden Anwendungsfeldern – von der Raumautomation in Büros und Hotels über die
Automation von Industriegebäuden bis zur Automation von HLK-Zentralen und zum Bedienen und Beobachten – veranschaulichen.
Mediensteuerung
Verschattung/Fassade
Beleuchtung
Heizung, Lüftung, Klima
Bewässerung
38 Technische Änderungen vorbehaltenSicherheit/Überwachung
Raumautomation
Bedienen und Beobachten
Energiedatenerfassung
Daten-Logging
Fernwartung
Technische Änderungen vorbehalten 39Raumautomation Büro
Durch das intelligente Zusammenspiel aller Die Kommunikation zwischen den einzelnen
Gewerke in einer integralen Gebäudeautomati- Automationsstationen erfolgt über Ethernet TCP/
onslösung steht einer effizienten Raumautoma- IP. Der Automatisierungsgrad eines Raumes lässt
tion, entsprechend der Energieeffizienzklasse A, sich durch die freie Konfiguration der einzelnen
nichts mehr im Wege. Heizung, Lüftung und Klima Busklemmen individuell anpassen. Alternativ
werden bedarfs- und zeitgerecht gesteuert. Die integriert der Raum-Controller BC9191 diese
Beleuchtungsregelung erfolgt abhängig vom Funktionen in einem Modul: Räume bzw. Zonen
Bedarf, von Tageslicht und Anwesenheit. Die Ver- mit sich wiederholenden Anforderungen müssen
schattungseinrichtungen werden in Abhängigkeit nur einmal programmiert und – je nach Anzahl –
vom Sonnenstand und Windanfall gesteuert. vervielfältigt werden.
Mediengeräte und -systeme in Konferenz-, Schu-
lungs- und Seminarräumen werden in die Gebäu-
deautomationsplattform integriert.
40 Technische Änderungen vorbehaltenEmbedded-PC,
Busklemmen
HLK Beleuchtung Fassade/Tür
Mechanische Lüftung Dämmerungsautomatik Thermoautomatik
Lüftung Präsenzmelder Verschattung
Luftqualität Konstantlichtregelung Zutritt
Heizung DALI
Klimaanlage Beleuchtung schalten Bedienen und Beobachten
Temperatur Bedienfeld
Luftfeuchtigkeit Mobile Steuerung
TwinCAT 3 Building Automation umfasst vorgefertigte Softwarebausteine, welche die verschiedenen
Funktionen der Raumautomation objektorientiert abbilden:
.... Belegungsauswertung .... Funktionswahl
.... Zeitprogramm
Automatiklicht .... Temperaturregelung (Heizen/Kühlen)
Sequenzsteuerung
.... Farbtemperaturregelung HCL
Konstantlichtregelung .... Stellwertbegrenzung
Luftqualitätsregelung
.... Lamellennachführung
Verschattungskorrektur
Nachtkühlung
.... Thermoautomatik
Energieniveauwahl mit Startoptimierung
Sollwertermittlung
Technische Änderungen vorbehalten 41Sie können auch lesen
