Energiemanagement bedeutet nicht nur, die Energieversorgung zu organisieren. Ob im Wohnmobil, im Ferienhaus oder im eigenen Heim: Die optimale Energieversorgung lässt sich sinnvollerweise durch eine geeignete Gebäudeautomation erreichen wie luckx – das magazin recherchierte.
Gebäudeautomation
Steigende Energiepreise, neue gesetzliche Anforderungen und die fortschreitende Elektrifizierung verändern den Betrieb von Gebäuden grundlegend. So wird nach Lösungen gesucht, die Energieflüsse transparent machen, technische Anlagen intelligent miteinander vernetzen und sich flexibel an zukünftige Anforderungen anpassen lassen. Offene Gebäudeautomationssysteme schaffen die Voraussetzungen dafür. Wie sich Energiemanagement und KNX in der Praxis sinnvoll verbinden lassen, zeigen Beispiele aus der Praxis. So haben sich die Anforderungen an die technische Gebäudeausrüstung in den vergangenen Jahren deutlich verändert. Photovoltaikanlagen, Wärmepumpen, Batteriespeicher, Ladeinfrastruktur und intelligente Messsysteme erhöhen die Zahl der vernetzten Komponenten und damit die Komplexität der Gebäudetechnik. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an Energieeffizienz und einen wirtschaftlichen Gebäudebetrieb. Damit diese Systeme ihr Potenzial ausschöpfen können, müssen sie nicht nur einzeln effizient arbeiten, sondern auch miteinander kommunizieren und koordiniert gesteuert werden. Eine zentrale Rolle übernimmt dabei die Gebäudeautomation. Sie vernetzt unterschiedliche Gewerke, stellt Betriebsdaten bereit und schafft die Grundlage für ein bedarfsgerechtes Energiemanagement. Dadurch werden Gebäude nicht nur zu Energieverbrauchern, sondern zu aktiven Bestandteilen eines vernetzten Energiesystems, in dem Erzeugung, Speicherung und Verbrauch aufeinander abgestimmt werden können.
Gebäude und Energieflüsse
Als offener Kommunikationsstandard bildet KNX die Basis für die Integration unterschiedlicher Anwendungen innerhalb eines Gebäudes. Heizung, Lüftung, Beleuchtung, Verschattung sowie weitere technische Anlagen lassen sich über eine gemeinsame Infrastruktur miteinander verbinden. Die herstellerunabhängige Systemarchitektur ermöglicht einen schrittweisen Ausbau der Gebäudeautomation und die Ergänzung bestehender Anlagen um weitere Funktionen. Für das Energiemanagement schafft diese Vernetzung die notwendigen Voraussetzungen. Energieverbräuche lassen sich erfassen und auswerten, Lastprofile werden transparent und technische Anlagen können bedarfsgerecht gesteuert werden. Dadurch entstehen Optimierungsmöglichkeiten, die über die Betrachtung einzelner Komponenten hinausgehen. Insbesondere in Gebäuden mit wechselnden Nutzungsprofilen können automatisierte Abläufe dazu beitragen, Energie nur dort bereitzustellen, wo sie tatsächlich benötigt wird. Das Ziel besteht darin, Energieflüsse transparent darzustellen und technische Systeme so zu verknüpfen, dass Betriebsabläufe effizienter gestaltet und Energie bedarfsgerecht eingesetzt werden kann. Wie groß das Potenzial eines systematischen Energiemanagements ist, zeigen auch externe Erkenntnisse. Das Digitalzentrum Franken verweist auf eine Befragung von rund 250 Unternehmen, darunter 62 % kleine und mittlere Unternehmen. Betriebe, die seit mehr als zehn Jahren ein Energiemanagementsystem einsetzen, berichten von kontinuierlichen Effizienzsteigerungen und Einsparungen von 3 % bis 4 % pro Jahr. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass sich Effizienzpotenziale insbesondere dann dauerhaft erschließen lassen, wenn Energieverbräuche kontinuierlich erfasst, ausgewertet und optimiert werden.
Bedarfsgerechte Heizungsregelung
Die Modernisierung der Fichtelnaabtal-Grund- und Mittelschule in Ebnath-Neusorg zeigt, wie sich Energiemanagement und KNX im Gebäudebestand miteinander verbinden lassen. Das Schulgebäude aus den 1970er-Jahren steht exemplarisch für zahlreiche kommunale Bestandsgebäude, deren technische Infrastruktur den heutigen Anforderungen an Energieeffizienz und Transparenz nicht mehr vollständig entspricht. Gesucht wurde eine Heizungsregelung, die den tatsächlichen Wärmebedarf präzise abbildet, zentral verwaltet werden kann und zugleich genügend Flexibilität für zukünftige Erweiterungen bietet. Bauherr und Planer entschieden sich für eine offene Heizungsregelung auf KNX-Basis mit dem Clima-ECO-System von ABB. Zum Einsatz kommen verschiedene Komponenten wie Logik- und Applikationscontroller, der Heizungscontroller sowie Ventilsteuerungen. Die durchgängige Systemarchitektur ermöglicht eine herstellerunabhängige Gebäudeautomation und schafft die Grundlage für spätere Erweiterungen. „Schulen gehören zu den anspruchsvollsten Gebäuden bei der Heizungsregelung, weil sich Nutzung und Wärmebedarf ständig verändern. Unser Ziel war deshalb eine Lösung, die transparent, einfach bedienbar und langfristig wirtschaftlich ist“, sagt Ralph Christoph, Projektleiter bei ABB.
Im Mittelpunkt steht eine bedarfsgerechte Einzelraumregelung. Raumtemperaturfühler erfassen kontinuierlich die Temperaturen in den relevanten Bereichen des Gebäudes. Die Ventilsteuerungen regeln die Heizkörper zonenweise, während sämtliche Messwerte im Logik- und Applikationscontroller zusammenlaufen. Dort werden die Regelstrategien verarbeitet und sämtliche Betriebsdaten zentral erfasst. So wird Wärme nur dort bereitgestellt, wo sie tatsächlich benötigt wird. Leerstehende Räume müssen nicht unnötig beheizt werden, während genutzte Bereiche ein konstantes Temperaturniveau erhalten.
Auch die Vorlauftemperatur wird nicht statisch vorgegeben. Stattdessen werden Sollwerte dynamisch auf Basis der Außentemperatur sowie des aktuellen Wärmebedarfs der einzelnen Räume berechnet und anschließend an den Heizungscontroller übertragen. Sinkt der Wärmebedarf, reduziert sich automatisch die Vorlauftemperatur. Dadurch lassen sich Energieverluste vermeiden und die Heizungsanlage kann bedarfsgerecht betrieben werden.
Betrieb im Schulalltag
Für den täglichen Betrieb spielt neben der eigentlichen Regelung auch die Bedienbarkeit eine wichtige Rolle. Die Steuerung erfolgt zentral über ein SmartTouch-Display. Betriebsarten und Zeitprogramme können angepasst sowie der Anlagenstatus überwacht werden. Über den Control-Server ist zusätzlich ein Fernzugriff möglich. Störmeldungen werden direkt auf mobile Endgeräte übertragen. Die einheitliche Visualisierung erleichtert Service und Wartung und vereinfacht den Anlagenbetrieb. So ist es nicht nur für den Betreiber so einer Einrichtung von Bedeutung, wie Energiemanagement erfolgt. Auch die Nutzer, in dieser Fall Schülerinnen und Schüler, werden für Energienutzung sensibilisiert. Darüber hinaus erhalten sie ein Gebäude, welches sich nicht durch unterkühlte oder überhitzte Klassenräume auszeichnet.
Offene Systeme schaffen Zukunftssicherheit
KNX bildet die Grundlage dafür, Gebäudeautomation und Energiemanagement im Bestand miteinander zu verbinden. Die Offenheit des Standards erleichtert spätere Erweiterungen und schafft die Grundlage, um Photovoltaik, Wärmepumpen, Speicher oder Ladeinfrastruktur schrittweise in die Gebäudeautomation einzubinden. So entstehen vernetzte Systeme, die Energie bedarfsgerecht bereitstellen und sich flexibel an zukünftige Anforderungen anpassen lassen.