Das Smart Building Design wandelt grundlegend die Vorgehensweise, wie Gebäude geplant, gestaltet und betrieben werden. Daraus resultieren zahlreiche Vorteile, welche sich auf die Effizienz, Nachhaltigkeit, Flexibilität und den Benutzerkomfort in Gebäuden auswirken. Beim traditionellen Planungsprozess liegt der Schwerpunkt auf der physischen Gestaltung des Bauwerks, während das Smart Building Design die Technologie und Vernetzung von Anfang an in die Planung und Umsetzung einbezieht. Sensoren, Aktoren, IoT-Geräte und Netzwerke werden jetzt strategisch im Gebäude platziert, um Daten in Echtzeit zu erfassen und zu verarbeiten.
Auf diese Weise lassen sich Aspekte wie der Energieverbrauch, die Raumauslastung, Beleuchtung und das Raumklima kontinuierlich überwachen. Dabei kommt es entscheidend darauf an, dass die zum Einsatz kommenden Technologien bereits in der frühen Planungsphase integral gedacht werden. Beispielsweise ist die Automatisierung mit allen relevanten betriebs- und versorgungstechnischen Prozessen abzugleichen. Vom Raumbuchungssystem bis zur Hydraulik werden beim Smart Building Design die voneinander abhängigen Gewerke, Planungen und Leistungsverzeichnisse auf Vollständigkeit und Plausibilität geprüft. Im Ergebnis steht für den jeweiligen Anwendungsfall die richtige Technologie mit der passenden Topologie unter Berücksichtigung der am besten geeigneten Feldgeräte zur Verfügung.
Mit Echtzeitdaten fundierte Entscheidungen treffen
Die Realisierung des Smart Building Designs erfordert eine enge Zusammenarbeit zwischen den unterschiedlichen Fachdisziplinen, also den Architekten, Technologieexperten, Ingenieuren, Elektroinstallateuren, Datenanalysten und Facility-Management-Teams (Bild 1). Dabei bildet das Smart Building Design den Kitt zwischen den Planungsbeteiligten, Gewerken und Technologien (Bild 2).
Aufgrund des datenzentrierten Ansatzes des Smart Building Designs werden in den Gebäuden ununterbrochen Daten aus verschiedenen Quellen gesammelt und analysiert, um Erkenntnisse aus dem Gebäudebetrieb zu gewinnen. Eine solche datenbasierte Herangehensweise führt zu fundierteren Entscheidungen, die auf den realen Leistungs- und Nutzungsdaten basieren. Im Gegensatz dazu verlässt sich der traditionelle Planungsprozess häufig auf Annahmen und Erfahrungswerte aus der Praxis des entsprechenden Experten.
Flexibel auf Veränderungen reagieren
Auch im Hinblick auf die Flexibilität und Anpassungsfähigkeit steigen die Anforderungen an moderne Gebäude stetig. Ein Vorteil eines durch ein konsequent durchgeführtes Smart Building Design geplanten Gebäudes liegt in dessen Fähigkeit, sich an die sich ändernden Rahmenbedingungen zu adaptieren. Durch die Integration der jeweils passenden Technologien kann es flexibel auf Veränderungen im Bereich der Raumnutzung, Arbeitsabläufe oder Bedürfnisse der Nutzer reagieren. Zum Beispiel lassen sich Bürobereiche neu konfigurieren, wenn die Anzahl der Mitarbeiter steigt oder Ruhebereiche gewünscht sind. Ist es in einem Teil des Raums zu warm, passt der Nutzer die Temperatur in seinem Arbeitsumfeld in Echtzeit an. Im Vergleich dazu erweisen sich Veränderungen in der Raumnutzung traditioneller Gebäude oftmals als kostspielig und zeitaufwendig. Smarte Gebäude können hingegen sofort auf sich wandelnde Anforderungen reagieren. Das zeigt sich besonders in dynamischen Geschäftsumgebungen – etwa Ladenzeilen oder Co-Working-Spaces – als vorteilhaft, in denen kurzfristig umdisponiert werden muss.
Die beschriebene Flexibilität findet sich ebenfalls im Bereich der Energieeffizienz und Nachhaltigkeit wieder. Damit sich die von der Bundesregierung ausgegebenen Klimaziele erreichen lassen, ist die Wärmeerzeugung dringend zu dekarbonisieren. Öl und Gas werden durch regenerativ generierte Energie ersetzt, die wiederum ressourcenschonend genutzt wird. Entsprechende Lösungen gibt es schon seit einigen Jahren am Markt. Sie müssen allerdings über ein Integrationsmanagement – wie das Smart Building Design – durch die Automation an das Gebäude adaptiert werden. Smarte Gebäude setzen auf eine optimierte Energieeffizienz und nachhaltige Arbeitsweise. Als netzdienliche Bauwerke bilden sie die Grundlage für eine Sektorenkopplung, indem überschüssige Solarenergie, die nicht in das Netz eingespeist werden kann, beispielsweise zum Laden der Elektrofahrzeuge verwendet wird. Auf der Grundlage der erfassten Daten lässt sich außerdem der Energieverbrauch überwachen und optimieren. Dazu steuern intelligente Systeme die Beleuchtung sowie die Heizung / Kühlung gemäß der tatsächlichen Gebäudenutzung. Dies resultiert in erheblichen Einsparungen bei den Betriebskosten, dem vermehrten Einsatz regenerativer Energiequellen – wie Solaranlagen – und somit in der Reduzierung des ökologischen Fußabdrucks.
Durch mehr Benutzerkomfort die Produktivität steigern
Ohne Nutzer macht ein Gebäude wenig Sinn. Daher müssen bei der Realisierung neuer Bauwerke das Benutzererlebnis und der Komfort mehr in den Fokus rücken. An dieser Stelle kann das Smart Building Design ebenso zu einer Verbesserung beitragen. Je nach Vorliebe passt der Nutzer die Einstellungen für die Beleuchtung, Temperatur und das Raumlayout selbst an oder es erfolgt vollautomatisch. Dies mag im ersten Moment trivial klingen. In Anbetracht der bei der Planung einzubindenden Gewerke und der jeweils abzustimmenden Schnittstellen handelt es sich jedoch um ein komplexes Verfahren, das ein hohes Maß an Koordination erfordert. Mit smarten Gebäuden lässt sich darüber hinaus die Produktivität der Mitarbeiter steigern. Durch die Analyse der Raumauslastungsdaten können Unternehmen effizientere Arbeitsplatzlayouts erstellen. Ein wenig verwendeter Besprechungsraum kann zum Beispiel zu einem Lager für Büromaterial umfunktioniert werden, das ansonsten im Keller des Gebäudes lagert. Durch eine derartige Adaption der Arbeitsumgebung an die Bedürfnisse der Nutzer erhöht sich die Arbeitszufriedenheit und damit deren Output.
Gebäude werden errichtet, um sie zu betreiben. Ein nutzerzentrierter und datenorientierter Fokus auf den Betrieb hebt das Smart Building Design deutlich von der konventionellen Planungsmethodik ab (Bild 3). In herkömmlichen Planungsprozessen werden Ressourcen oft aufgrund eines nicht optimalen Einsatzes verschwendet. Warum ist das Licht an, obwohl die Besprechung längst beendet wurde? Oder warum verbraucht der Aufzug mehr Energie, wenn sich die Fahrleistung nicht geändert hat? Die Stärke des Smart Building Designs liegt in der Möglichkeit, strategische Entscheidungen auf der Grundlage von fundierten Daten zu treffen. Sie bieten wertvolle Einblicke in die Gebäudeleistung, die Nutzungsmuster und den Energieverbrauch. Durch die kontinuierliche Überwachung von Gebäudesystemen lassen sich potenzielle Probleme frühzeitig erkennen, bevor sie beispielsweise kostspieligen Reparaturen nach sich ziehen. Denn eine vorbeugende Instandhaltung trägt zur Reduzierung von Ausfallzeiten und einer höheren Zufriedenheit der Nutzer bei.
Fazit
Das Smart Building Design eröffnet folglich eine neue Dimension der Gebäudeplanung und -nutzung. Die Integration von Technologie und Daten erlaubt eine effizientere, nachhaltigere, komfortablere und flexiblere Gestaltung von Gebäuden. Der Ansatz bedingt eine proaktive Herangehensweise an die Planung, Implementierung und Nutzung der relevanten Technologien, sodass bestmögliche Ergebnisse erzielt werden. Im Zeitalter der Digitalisierung wird das Smart Building Design zweifellos eine immer wichtigere Rolle in der Architektur und im Bauwesen spielen und die Betrachtungsweise von Gebäuden grundlegend verändern.
Systemintegration mit dem IoT-basierten Framework »Emalytics«
Bei der Umsetzung eines smarten Gebäudes wird oftmals der zweite vor dem ersten Schritt gemacht. Der Schlüssel zum effizienten Gebäudebetrieb liegt hier in der Systemintegration. Nur wenn alle Gewerke durchgängig miteinander kommunizieren, kann Energie eingespart und zukunftsfähig automatisiert werden. Mit dem IoT-basierten Framework »Emalytics« von Phoenix Contact lässt sich eine intelligente Vernetzung sämtlicher Systeme, Anlagen und Komponenten der technischen Gebäudeausstattung (TGA) realisieren. »Emalytics« vereint die Management- und Bedieneinrichtung sowie das Energie-Monitoring auf einer intelligenten Plattform. Mit dem IoT-basierten Framework lassen sich die Daten und Informationen der einzelnen Teilgewerke bedarfsgerecht steuern, auswerten und verarbeiten.
Für Schnellleser
Smart Building Design versteht ein Gebäude nicht mehr vorrangig als physisches Bauwerk, sondern bezieht die Vernetzung von Anfang an mit ein
Diese Herangehensweise ermöglicht eine (Selbst-)Optimierung des Gebäudes in der Betriebsphase als Reaktion auf die tatsächliche Nutzung
AUTOR:
Sebastian Palmer, Director Building Technologies Germany, Phoenix Contact Deutschland GmbH, Blomberg