Regelungstechnik 5.0

Everything. Connected. - Der Expertenblog von THING TECHNOLOGIES zur digitalen Immobilie
Marc Gille-Sepehri - Founder and CEO
10.05.2021

Wie Digitalisierung beim Energiesparen hilft

Angesichts der globalen Klimasituation hat der Druck zum energieeffizienten und nachhaltigen Betrieb von Gebäuden und Flächen in den letzten Jahren signifikant zugenommen. Neben regulatorischen Vorgaben wirken hier wirtschaftliche Faktoren (z.B. die Maßgabe von Investoren nur ‚grün‘ zu investieren) oder die Sorge um die Reputation des eigenen Unternehmens bei Mitarbeitern und in der Öffentlichkeit.

 


Intuitiv ist klar, dass Digitalisierung hier unterstützen kann. Wie genau, möchte ich im Folgenden kurz umreißen. Dabei wird die zentrale Rolle deutlich, die hier dem Gebäudebetriebssystem zukommt.


Klassische Regelungstechnik – nur schlauer


Regelungstechnik hilft uns seit jeher, einen gewünschten Zustand (z.B. hinreichend warme oder beleuchtete Räume) so einzustellen, dass er genau zu den festgestellten Bedürfnissen (z.B. einem Temperatursollwert) passt.

Was bei der Beleuchtung noch unmittelbar über Lichtschalter oder Bewegungsmelder funktioniert, benötigt bei der Lüftung und noch mehr beim Heizen einen gewissen ‚Anlauf‘, bis der Regelkreis den gewünschten Zustand erreicht hat. Diesen Vorgang zu optimieren heißt Energieverbrauch zu optimieren. Hier hat die Regelungstechnik in den letzten Jahrzehnten mit adaptiven Regelsystemen, Grey Box-Modellen (z.B. für die zu heizenden Flächen) und Anderem große Fortschritte gemacht – und das auch unabhängig von IoT und Digitalisierung. Sicher hilft auch ein für die Digitalisierung unerlässliches, umfassendes BIM-Modell des Gebäudes mit Informationen über Raumgeometrie, Fensterflächen und das verbaute Material bei der Verbesserung von Grey Box-Modellen und damit der Kalibrierung der ‚Sprungantwort‘ des Regelsystems, die der Regelungstechniker zum Optimieren des Regelkreises annehmen muss.


Ganzheitliche Energietransparenz


Über die Digitalisierung, speziell den ‚Digitalen Zwilling‘ des Gebäudes und die Ablage von Anlagen-, Sensor- und Nutzungsdaten im ‚Data Lake‘ ist es heute überhaupt erst möglich Daten verschiedener Systeme und Technologien miteinander zu Vergleichen. Wie war die Auslastung der Fläche und der Personenstrom im Gebäude und wie wurden dagegen Heizung. Lüftung und Klima ausgesteuert? Was sind überhaupt die wesentlichen Treiber im Verbrauch? Ist meine Vorlauftemperatur richtig eingestellt? Kann Nutzerverhalten zur Regelung eingesetzt werden oder sogar selbst hin zu einer energetisch besseren Nutzung verändert werden? Werden meine Büro- und Parkflächen wirklich benötigt, oder ggf. über den Bedarf hinaus beheizt, beleuchtet oder belüftet. Das Gebäudebetriebssystem liefert hier Dashboards und Analysewerkzeuge für den Asset oder den Corporate Real Estate Manager und ermöglicht die Definition von KPIs und Scorecards zu einer stetigen Verbesserung einmal definierter Ziele. Über Analysen des Gesamtbestands an gemieteten oder betriebenen Flächen lassen sich ‚Best Practices‘ ermitteln und im Retrofit oder beim Neubau ausrollen.



Präventive Wartung


Die Analyse auf dem ‚Data Lake‘ des ‚Digitalen Gebäudezwillings‘ zeigt auch, ob die konzipierten Anlagen überhaupt so funktionieren wie geplant. Ist deren Konfiguration korrekt? Sind Komponenten vielleicht fehlerhaft? Hier können Produkte wie aedifion für Primäranlagen in der Gebäudetechnik oder Simplifa für Aufzuganlagen das Verhalten der Systeme analysieren und suboptimal konfigurierte oder fehlerhafte Anlagenteile identifizieren und dem Gebäudebetriebssystem melden. Das Gebäudebetriebssystem initiiert wiederum Wartungsaufgaben, leitet diese an die Servicetechniker weiter und hilft den Technikern bei der Behebung der Probleme, indem es dem Techniker Problembeschreibung und unterstützende Dokumente bereitstellt, ihn durch Indoor-Navigation zu den entsprechenden Anlagen führt und ihm ggf. über elektronische Zutrittskontrolle Zutritt zu den Anlagen gewährt.


Neue Regelmechanismen


Bei Analysen über Dashboards und bei der präventiven Wartung muss immer noch der Mensch eingreifen – entweder bei der Analyse selbst oder wenigstens bei der Behebung maschinell erkannter Probleme. Wünschenswert ist allerdings so viel als möglich vollautomatisierte und daher ostengünstige und verlässliche Regelung mit schneller Wirkung. Das Gebäudebetriebssystem kann hier Regelstrecken in Bereichen aufbauen, die der klassischen Regelungstechnik nicht zugänglich sind. Wenn etwa eine Parkschranke oder eine Vereinzelungsanlage die Ankunft eines Mitarbeiters oder Gasts mit einem bestimmten Zielstockwerk im Gebäude registriert, kann nicht nur zur Erhöhung des Komforts für den betreffenden der Aufzug mit entsprechender Zielwahl gerufen werden, sondern auch das Lüftungssystem für die betreffende Fläche aktiviert werden, sollte der oder die Eintreffende die erste Person auf der Fläche sein. Viel breiter kann über Raum- oder Arbeitsplatzbuchungen vorhergesagt werden, in welchen Zeiträumen eine Fläche genutzt wird und die Vorlauftemperatur des Heizsystems entsprechend angepasst werden. Hier gibt es Optimierungs- und Einsparpotentiale im zweistelligen Prozentbereich. Dabei muss man sich nicht ausschließlich auf Buchungsdaten verlassen: über dauerndes Beobachten von Nutzungs-, Buchungs- und Wetterdaten und in Abhängigkeit von Tages- und Jahreszeit, kann ein neuronales Netz noch bessere Voraussagen treffen und Systeme noch besser ausregeln.


Skalierbarer Rollout von Maßnahmen in den Bestand


Trotz des hohen Handlungsdrucks im Bereich Energieeffizienz fürchtet der Bestandshalter die mit den Optimierungen verbundenen Kosten. Dem kann man nur entgegenwirken, indem man skalierbare und kostengünstige Ansätze für einen Rollout des gesamten Maßnahmenpakets über den Bestand ermöglicht. Bausteine hierzu sind ein leistungsfähiges Gebäudebetriebssystem, auch im Retrofit einfach zu verbauende zusätzliche Sensorik (z.B. zur Auslastungsmessung oder zum Sub-Metering) und schließlich Integratoren, die solche Ansätze effizient und kostengünstig umsetzen können. Thing-it führt mit seinen Hardware-, Software- und Integrationspartnern solche Rollouts skalierbar durch - sei es an den weltweiten Standorten von Unternehmen oder im Bestand eines Asset Managers.