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Digital Services für die Gebäudetechnik
Datenanalytik für den optimalen Gebäudebetrieb
In jeder Sekunde erzeugen Aktoren, Sensoren, Zähler, Geräte, Anlagen und Systeme der Gebäudetechnik riesige Mengen an Daten. Bisher wurde nur ein kleiner Teil davon für Optimierungen im Gebäudebetrieb genutzt. Mit der zunehmenden Digitalisierung ist es möglich, Gebäude mit Hilfe dieser Daten zum Sprechen zu bringen. Für Betreiber und Facility-Manager ergeben sich damit enorme Optimierungschancen. Voraussetzung ist, dass sie verstehen, was das Gebäude mitzuteilen hat. Hier bieten digitale Services wie technisches Monitoring die notwendige Unterstützung.
Bild: Siemens AG

Wenn es um die Optimierung der Gebäudetechnik geht, sind die wesentlichen Treiber seit jeher die Steigerung von Effizienz, Wirtschaftlichkeit, Komfort und Verfügbarkeit. Um hier Verbesserungen zu erreichen, ist die Nutzung der generierten Daten bewährter Standard – z.B. die Erfassung von Energiewerten. Doch der Steigerung der Performance waren bislang Grenzen gesetzt. Denn zum einen wurden die Daten der einzelnen Gewerke isoliert voneinander betrachtet. Zum anderen konnte die Analyse und Auswertung der Daten aufgrund fehlender technischer Voraussetzungen nur in eingeschränktem Umfang erfolgen. Das hat sich grundlegend geändert: Die verfügbare Rechenleistung ist durch Cloud-Technologien innerhalb weniger Jahre enorm gestiegen. Damit können Datenmengen jetzt tatsächlich verarbeitet und zueinander in Beziehung gesetzt werden. Intelligente Algorithmen ermöglichen dabei eine umfassende Datenanalytik, die die Trennung der Gewerke aufhebt. Damit geht ein Paradigmenwechsel einher: Bei der Optimierung von Gebäuden steht heute ein ganzheitlicher Ansatz im Fokus. Denn nur wenn sämtliche Systeme vom Keller bis zum Dach ineinandergreifen, bietet das Gebäude seinem Betreiber die größte Nachhaltigkeit.

Digitalisierung von Gebäuden

Das Potenzial der Digitalisierung ist enorm und die Entwicklung ausgesprochen dynamisch. Mit den neuen technischen Möglichkeiten entstehen ständig neue Ideen und Anforderungen, die über die klassischen Themen wie Raumklima oder Zutrittskontrollen hinausgehen. Beispiele sind IoT-Sensoren, die mit Heatmaps für eine optimale Flächenausnutzung sorgen, oder Apps auf dem Smartphone, die die Navigation durch ein Gebäude erleichtern. Doch wenn es darum geht, die Chancen der Digitalisierung zu ergreifen, ist in aller Regel professionelle Unterstützung gefragt. Denn sowohl die Bereitstellung des Personals als auch der Infrastruktur ist mit hohem zeitlichen Aufwand verbunden und erfordert technisches Know-how. Vor diesem Hintergrund hat Siemens ein Portfolio von digitalen Services entwickelt, das es erlaubt, die Potenziale der Digitalisierung auszuschöpfen. Der erste Schritt in eine digitale Zukunft ist für Gebäudebetreiber die Vernetzung der Gebäudetechnik mit den cloudbasierten Plattformen von Siemens. Im Anschluss werden in Abstimmung mit dem Kunden die benötigten Datenpunkte erfasst. Über standardisierte Schnittstellen, wie BACnet oder Modbus, können alle Systeme Hersteller-unabhängig angebunden werden. Ausgewertet und visualisiert werden die übertragenen Daten durch eine webbasierte Analyseumgebung. Mit Datenanalysetools lassen sich so Ineffizienzen und Optimierungsmaßnahmen identifizieren. Das Spektrum der verfügbaren Digital Services reicht vom technischen Monitoring aller HLK-Anlagen bis zum Energiemanagement auf Basis aktueller Verbrauchsdaten mit einem datenbasierten Analyse- und Optimierungsservice und dem Fernzugriff auf die gebäudetechnischen Anlagen. Diese Services sind je nach Anforderung miteinander kombinierbar und lassen sich über ein Managed-Services-Konzept nahtlos in die Serviceumgebungen integrieren. Dank Cloud-Technologie können die digitalen Services für alle Arten von Liegenschaften genutzt werden. Das Unternehmen bietet auch nachgelagerte Services an, die auf den individuellen Bedarf von Betreibern abgestimmt sind. So werden z.B. bei einem definierten kritischen Ereignis, wie dem Ausfall einer Kühlung, automatisch alle erforderlichen Maßnahmen ergriffen, um das Problem zu beheben. Die Kombination von 24/7 verfügbaren Digital und Managend Services ist damit für Gebäudebetreiber angesichts von Fachkräftemangel und immer komoplexerer Technik eine interessante Option.

Technisches Monitoring

Etwa 35 Prozent des gesamten deutschen Endenergieverbrauchs entfallen laut Dena auf Gebäude – der mit Abstand größte Teil wird für die Bereitstellung von Raumwärme aufgewendet, gefolgt von Warmwasser, Beleuchtung und Klimakälte. Entsprechend hoch ist das Potenzial für Energieeinsparungen, das hier mit Hilfe datenbasierter Dienstleistungen realisiert werden kann. Denn Realität ist, dass viele Gebäude die gewünschte Performance ihrer HLK-Anlagen nicht erreichen. Gründe sind z.B. durch eine unzureichende Einregelungsphase aufgrund von Zeit- und Kostendruck oder Veränderungen im Gebäudebetrieb. Dies kann mit einer gezielten Überwachung der HLK-Anlagen auf Basis von Grenzwertbetrachtungen vermieden werden (nach VDI6041). Technisches Monitoring heißt das Stichwort. Siemens bietet diesen Digital Service zur automatisierten Anlagenüberwachung unter der Bezeichnung Performance Observer an. Als digitaler Assistent überwacht er das Anlagenverhalten permanent und deckt Schwachstellen auf. Das Ergebnis wird rund um die Uhr in einem Dashboard visualisiert und per Mail zur Verfügung gestellt. Konkret werden für das technische Monitoring alle relevanten Betriebsdaten der HLK-Anlagen automatisiert erfasst und in die Siemens IoT-Cloudplattform übertragen. Die Daten werden gespeichert und mit Hilfe eines komplexen Regelwerks in einer webbasierten Analyseumgebung ausgewertet. Mehr als 200 Regeln haben die Anlageningenieure bereits aufgestellt – und die Liste wird permanent erweitert. Die Regeln beziehen die Bereiche Wärmeerzeugung und -verteilung, Kälteerzeugung und -verteilung und Raumlufttechnik ein. Das Betriebsverhalten der Anlagen wird entsprechend fortlaufend mit den definierten Überwachungsregeln verglichen. Regelverletzungen werden mit Kenngrößen und KPIs in einem Dashboard visualisiert. Eine Ampelfunktion zeigt, wo Ineffizienzen auftreten. Auf Basis dieser Analysen können Betreiber den Energieverbrauch, den Instandsetzungsaufwand und die Gefahr von Folgeschäden reduzieren. Zudem lässt sich auf dieser Basis der Raumkomfort für die Nutzer verbessern. Bei kritischen Fehlern erfolgt eine Benachrichtigung per E-Mail. Zusätzlich wird einmal im Quartal ein Bericht über aufgetretene Abweichungen erstellt. Über das technische Monitoring hinaus bietet Siemens Unterstützung bei der Umsetzung von Optimierungsmaßnahmen sowie dem nachhaltigen Betrieb, sowohl durch Servicetechniker vor Ort als auch per remote. So wie Datenpunkte der MSR und HLK analysiert werden, können auch die Daten unterschiedlichster Gebäudetechniksysteme wie z.B. der Brandmeldetechnik, Zutrittskontrollen oder Gefahrenmanagementsysteme ausgewertet und in einen neuen Kontext gebracht werden.

BIM als Single Source of Truth

Die Möglichkeiten der Datenanalytik und Konnektivität werden mit dem Voranschreiten der Digitalisierung stetig erweitert. Das zeigt sich besonders deutlich in Bezug auf BIM. Dieses statische digitale Gebäudemodell entfaltet seine Möglichkeiten, wenn zusätzlich die dynamischen Live Daten integriert werden. Dieser digitale Gebäudezwilling kann über die Planungsphase hinaus als sogenannter Performance Twin einen wertvollen Beitrag zum effizienten und sicheren Betrieb eines Gebäudes leisten. Mit dem digitalen Zwilling ist es möglich ein semantisches Modell für das gesamte Gebäude zu erstellen – eine Single Source of Truth. Anders als bisher existiert so nur ein Ausgangspunkt, auf den sich alle Anwendungen stützen. Dadurch eröffnen sich für Gebäudebetreiber und Facility-Manager neue Möglichkeiten die Betriebseffizienz ihrer Gebäude zu verbessern, prädiktiv Wartungsmaßnahmen durchzuführen und – ausgehend von dynamischen Simulationen – Verbesserungen vorzunehmen. Denn in Gebäuden, die über einen digitalen Zwilling verfügen, sprechen nicht nur die Mauern Bände, sondern auch Thermostate, Räume, HLK-Anlagen, Brandmeldesysteme – also das gesamte Gebäude.

Siemens AG
http://www.siemens.de

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