Next Generation Building Automation Technology

 

Die nächste Generation der Gebäudeautomation

 

Ein Forschungsprojekt unterstützt vom BMWi

Im Rahmen des Forschungsprojektes wird eine vollständig cloud-basierte Gebäudeautomation angestrebt zur energetischen und wirtschaftlichen Effizienzsteigerung des Gebäudebetriebs im Rahmen des 6. Energieforschungsprogramms der Bundesregierung mit Schwerpunkt EnOB – Forschung für energieoptimiertes Bauen.

Gebäudeautomations- und Steuerungssysteme (Building Automation and Controls System – BACS) sind ein elementaren Bestandteil von Nichtwohngebäuden. BACS basieren heutzutage meist auf Verkabelungen, Schaltschränken und speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS). Ein Update der Automatisierungshard- und Software erfolgt in überwiegenden Fällen gar nicht. Infolgedessen sind zu einem Großteil stark veraltete Technologie im Bestand verbaut, die oft nur unzureichende Rechenleistung sowie Schnittstellen anbieten, die auf der anderen Seite aber für neue Ansätze der Gebäudeautomation erforderlich sind. Die laufenden Automationsprogramme sind fest implementiert, eine Änderung zum Beispiel aufgrund geänderter Nutzung ist oft mühsam. Die Nachrüstung und Erweiterung veralteter Systeme, z.B. mit Raumautomationsreglern oder Sensoren, gestaltet sich meist aufwendig und kostenintensiv.

Mit dem Internet of Things (IoT) und dem steigenden Angebot an drahtlosen Technologien, erschließen sich neue und vermeintlich kostengünstigere Alternativen zu kabelgebundenen und auf lokalen SPS basierende Systeme. Drahtlose Systeme können potentiell die Installationskosten für neue Anlagen reduzieren, während die Internet-Protokoll-(IP)-Kompatibilität den Integrationsaufwand in bestehende Systeme reduzieren kann. Gleichzeitig ermöglichen elastische Cloud-Infrastrukturen skalierbare Computersysteme, die Informationen nach Bedarf verarbeiten können, ohne die tatsächlich benötigten Computerressourcen vorher festzulegen. Dies reduziert die lokalen Investitionskosten für den Einsatz rechenintensiver Regelalgorithmen wie modellprädiktive Regelung und künstliche Intelligenzen erheblich. Auf der anderen Seite wirft die Verlagerung der Kommunikation von drahtgebundenen zu drahtlosen Kanälen und kritischen Steuerungsfunktionen vom lokalen Gebäude zu entfernten Cloud-Plattformen mehrere Schlüsselfragen in Bezug auf Kommunikation und Datensicherheit, Servicegarantien und angemessene Rückfallmechanismen für Fehlerfälle auf.

In diesem Forschungsprojekt wird eine mögliche nächste Entwicklungsstufe in BACS basierend auf IoT-Hardware und einer Cloudumgebung vorgestellt und getestet. Es werden sowohl theoretische Untersuchungen als auch Ergebnisse aus Experimenten präsentiert. Zunächst werden die technischen Anforderungen an IoT-fähige Feldgeräte untersucht und Hardware zur Aufschaltung der Feldgeräte entwickelt, wobei die Sicherheit als integraler Bestandteil des Gerätedesigns vom ersten Schritt an berücksichtigt wird. Es werden verfügbare Kommunikationstechnologien, Protokolle und Schnittstellen untersucht. Im nächsten Schritt wird eine Cloud-Plattform für die einfache Erweiterung und Modifikation von BACS angebunden. Es werden Regelungsalgorithmen entwickelt und implementiert und mit anhand von Indikatoren mit aktuell vorhandenen BACS verglichen. Abschließend werden Empfehlungen für diverse Interessensgruppen bis hin zum Bauprozess gegeben.

Besonderer Dank für die finanzielle Unterstützung durch das BMWi (Bundesministerium für Wirtschaft und Energie), Förderkennzeichen 03ET1657.

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Online-Workshop am 23.07. zum Thema “IoT und Gebäuderegelung aus der Cloud”. Das Programm besteht aus Kurzvorträgen, Demonstrationen, Q&A und einer Hands-On Session. Wir freuen uns auf Ihre Teilnahme!

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