BSI-Veranstaltung 25. Juni Richard Staub, BUS-House. Integrale Raumautomation Synergie durch Fusion der Elektro- und HLK-Gewerke

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1 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 1 BSI-Köln 2002 BSI-Veranstaltung 25. Juni 2002 Richard Staub, BUS-House Integrale Raumautomation Synergie durch Fusion der Elektro- und HLK-Gewerke

2 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 2 BSI-Köln 2002 Richard Staub / BUS-House Beratung, Schulung, Fachjournalismus und Verbandsarbeit für moderne Gebäude- und Hausautomation Integration und Standardisierung BUS-House El.Ing. ETHZ / El.Mont. Inhaber Merkurstrasse 45 CH-8032 Zürich Tel: Fax: richard.staub@bus-house.ch

3 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 3 BSI-Köln 2002 Gebäude Netzwerk Institut seit 1995 Bauherren Systemintegratoren Planer Installateure Jalousie hersteller Architekten GA Hersteller Leuchtenhersteller Vereine HLKS Hersteller Schulen G N I Neutrale Informationsplattform für Gebäude- und Hausautomation Gewerkeverbindende Standards

4 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 4 BSI-Köln 2002 Buchtipp 1 Das erste umfassende Fachbuch in deutscher Sprache über die moderne Raumautomation VDE Verlag ISBN DEM 64.-

5 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 5 BSI-Köln 2002 Buchtipp 2 Moderne Gebäudeautomation als Voraussetzung für Produktivität und Behaglichkeit MI Verlag ISBN DEM 16.-

6 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 6 BSI-Köln 2002 Ein Blick ins Automobil... Bordnetz E46 K-Bus K-Bus Kombi mit Uhr + CC BC D-Bus DS2 CAN HS SHD AIC IHKA M ZH DWA FZV GM V high/low AHM FH hinten man./ auto. LWR SM PDC LSZ RDC VM II EWS III MS 42 DDE 4.0 MSS 52 S50TÜ BMS 46 DDE 3.0 DDE 2.2 Navigation Bordmonitor CAN Top LWS 5 intelligenten US OBD II MRS III Automobil? GS 8.34 EVG CDC MFL GS 8.60 Xenonlicht Serie Radio GR GS 20 18% der Herstellungskosten: C24 BM Elektronikalternativ Serie Telefon Rad. Vorbereitung ab 6-Zyl. C23 BM C42-C44-CD43 GPS In Zukunft bis 25%! ABS/ASC Nav. Japan Radio C43 DSC III Sonderausstattung Nav. Basis Rad. Nav. D-Bus DS2 MRS II ab 9/98 SBE GR II M57 M52 M51D GS 8.32 Spricht der Konsument deswegen vom Ausgabe 07 vom MK20 M47D M43 D-Bus DS2 OBD II / DS2 Stand: ALBIS SMI ZEICHNUNG1 OBD II / DS2 Quelle: BMW

7 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 7 BSI-Köln 2002 Inhaltsübersicht Bedeutung Raum und Gebäudetechnik Gewerke im Büroraum Definition Raumautomation Nutzen integraler Raumautomation Projektbeispiele aus der Praxis Professionelle Systemintegration Ausblick in die Zukunft Alle Bilder, soweit nicht anders vermerkt: BUS- House

8 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 8 BSI-Köln 2002 Bedeutung von Räumen In Räumen spielt sich ein Grossteil des Lebens der Menschen in den entwickelten Ländern statt. Arbeit, Freizeit, Familie, Schule, Sport, Verkehr und vieles mehr findet in verschiedensten Arten von Räumen statt. Der Raum beeinflusst zu einem beachtlichen Teil unser Wohlbefinden. Auch ein Grossteil von Produktion und Dienstleistung findet in der modernen Welt in gebauten Räumen statt.

9 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 9 BSI-Köln 2002 Bedeutung Gebäudetechnik im Bürogebäude Gerade in modernen Dienstleistungsgebäuden hat die Forderung nach guter Funktionalität und hohem Wohlbefinden der darin arbeitenden Menschen einen sehr hohen Stellenwert. Flexibilität für Anpassung der Nutzungs- Bedürfnisse über die Lebensdauer Anpassung an individuelle Bedürfnisse temporär wechselnder Benutzer (moderne Nomaden...) Diese Forderungen können nur in einer geschickten Kombination von guter Architektur und guter Gebäudetechnik gelöst werden

10 Wichtige Faktoren Behaglichkeit BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 10 BSI-Köln 2002

11 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 11 BSI-Köln 2002 Gewerk Beleuchtung Quelle: MI-Verlag

12 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 12 BSI-Köln 2002 Gewerk Fassade Quelle: MI-Verlag

13 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 13 BSI-Köln 2002 Gewerk Heizung, Lüftung, Klima Quelle: MI-Verlag

14 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 14 BSI-Köln 2002 Gewerkegetrennte Installation Lüftung Beleuchtung Tageslichtfühler VSR M Temp. Stufe 1 Jalousie Heizung Quelle: GNI/Roth, Staub

15 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 15 BSI-Köln 2002 Planung konventionell Installationsprinzip = Einzelsysteme Wind M F Licht Storen Unterverteilung 230V H/L/K Zentrale Bedienung Quelle: Gebäude Netzwerk Institut

16 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 16 BSI-Köln 2002 Raumautomation = Fusion von HLK- und Elektrogewerken

17 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 17 BSI-Köln 2002 Neuer Begriff: Raumautomation Ersetzt Begriff Einzelraumregelung Integrale Steuerung und Regelung aller Gewerke im Raum Einbindung in übergeordnete Systeme In Normierung CEN/ISO eingeflossen Verbindet HLK- und Elektrogewerke

18 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 18 BSI-Köln 2002 Automation = Optimale Kommunikation Mensch - Technik Erfüllung individueller Wünsche und Bedürfnisse Einfache Bedienung für Benutzer und Unterhalt Dezentrale Erfassung der Führungsgrössen wie Präsenz, Lichtwert, Temperatur Automatische Steuerung und Regelung der Gewerke durch diese Führungsgrössen Automatik temporär übersteuerbar Definierte Rückführung in Automatikfunktion

19 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 19 BSI-Köln 2002 Dezentralisierung der Automation mit Folgen Der Grossteil der gebäudetechnischen Prozesse findet im Raum statt! Der Grossteil der gebäudetechnischen Anlagen muss dezentral im Raum plaziert sein!

20 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 20 BSI-Köln 2002 Lösung mit integraler Raumautomation RM Tageslichtfühler VSR M Temp. Stufe 1 Jalousie Bodenkonvektor Quelle: GNI/Roth, Staub

21 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 21 BSI-Köln 2002 Hochtechnisierter Büroraum Quelle: GNI-Handbuch

22 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 22 BSI-Köln 2002 Voraussetzung für Raumautomation: dezentrales Bussystem Dezentrales System ohne Zentrale Trennung von Information und Energieversorgung 2-Draht- Busleitung für Kommunikation und Speisung Quelle: MI-Verlag

23 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 23 BSI-Köln 2002 Nutzen der integralen Raumautomation

24 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 24 BSI-Köln 2002 Nutzen 1: Integrierte Funktionen Präsenzmelder Beleuchtung ein / aus ein / aus Beleuchtung Jalousie Komfortbetrieb FühlerSollwert Bedienung Fensterkontakt abschalten Raumregelung Quelle: Gebäude Netzwerk Institut

25 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 25 BSI-Köln 2002 Mögliche Synergie von Datenpunkten Kriterium Aussentemperatur Aussenlicht Aussenfeuchte Sonnenstand Betriebsgeräte Anwesenheit/Arbeitsplatz Raumtemperatur Fenster Innenlicht Heizventile oder Heizung Luftmenge oder Raumklima Kühlung/Kühldecken Sicherheit Brandfallsteuerung / BF-Klappen Türen Betriebszeit Storen / Storensteuerung Energieverbrauch Beeinflussungsrichtung sehr wichtigebeeinflussung Quelle: Gebäude Netzwerk Institut neue, mit integraler Raumautomation mögliche Funktionen wichtige Funktionen Raumautomation sehr wichtige Funktionen

26 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 26 BSI-Köln 2002 Neue Multifunktions-Geräte möglich Multisensoren Präsenzmelder mit Helligkeitssensor, Temperaturfühler und Infrarotempfänger Gewerkeübergreifende Bediengeräte, über 2-Draht oder Infrarot einbindbar Beleuchtung Beschattung Heizung, Klima Audioanlage, etc. Quelle: SVEA

27 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 27 BSI-Köln 2002 Nutzen 2: Massive Installationsreduktion Bei dezentral platzierten Aktoren erfolgt die Energieverteilung direkt zu den Verbrauchern Mit gewerkeübergreifenden Systemen ist die Planung und Installation vereinfacht Anschluss unabhängig von Gewerkezugehörigkeit Massive Kabelreduktion, kürzere Installationszeiten, weniger Fehler Vorfabrikation Steckbare Anschlüsse

28 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 28 BSI-Köln 2002 Installationsplan Lösung konventionell Quelle: Woertz

29 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 29 BSI-Köln 2002 Installationsplan Lösung mit EIB und Flachkabel Quelle: Woertz

30 Massive Reduktion von Installationskosten! Aufwand konventionell Länge pro Raummodul Stück pro Raummodul Länge für 40 Räume Stück für 40 Räume Kabellängen unkonfektioniert Kabellängen vorkonfektioniert Anschlüsse auf Baustelle Aufwand Bus dezentral Länge pro Raummodul Stück pro Raummodul Länge für 40 Räume Stück für 40 Räume Kabellängen unkonfektioniert Kabellängen vorkonfektioniert Anschlüsse auf Baustelle BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 30 BSI-Köln 2002

31 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 31 BSI-Köln 2002 Beispiel eines Deckenverteilers Dätwyler Flachbandkabel L1,L2,L3,N,PE,Bus1,Bus2 Alle Leitungen zur Peripherie sind gesteckt

32 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 32 BSI-Köln 2002 Nutzen 3: Einfache Anpassungen bei Nutzungsänderungen Jalousien M Jalousien M Jalousien M Jalousien M Jalousien M Jalousien M Heizkörper Heizkörper Heizkörper Lichtband 1 Kühldecke Lichtband 1 Kühldecke Lichtband 1 Kühldecke Lichtband 2 Lichtband 2 Lichtband 2 LON-Bus Quelle: SBT BA

33 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 33 BSI-Köln 2002 Zwei Wände und Türen werden entfernt LON-Bus Quelle: SBT BA

34 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 34 BSI-Köln 2002 Anpassung Raumautomation... Jalousien M Jalousien M Jalousien M Jalousien M Jalousien M Jalousien M Heizkörper Heizkörper Heizkörper Lichtband 1 Kühldecke Lichtband 1 Kühldecke Lichtband 1 Kühldecke Lichtband 2 Lichtband 2 Lichtband 2 LON-Bus Quelle: SBT BA

35 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 35 BSI-Köln durch reine Umprogrammierung Jalousien M Jalousien M Jalousien M Jalousien M Jalousien M Jalousien M Heizkörper Heizkörper Heizkörper Lichtband 1 Kühldecke Lichtband 1 Kühldecke Lichtband 1 Kühldecke Lichtband 2 Lichtband 2 Lichtband 2 LON-Bus Quelle: SBT BA

36 Nutzen 4: Ethernet und Intranet/Internet BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 36 BSI-Köln 2002

37 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 37 BSI-Köln 2002 Bedienung über das Intranet Quelle: Raumcomputer AG

38 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 38 BSI-Köln 2002 Nutzen 5: Einfachere Einbindung in Facility Management Technisches Gebäudemanagement als Teil des Facility Management immer grössere Bedeutung Einheitliche Bedienung aller Anlagen Datenkommunikation über LAN und WAN Übernahme von Daten in andere Systeme z.b. Abrechnungssysteme, Energieerfassung, Instandhaltungsmanagement Ziel 1: Verringerung der Schnittstellen! Ziel 2: Gemeinsame Objektsprache (BACnet!)

39 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 39 BSI-Köln 2002 Externe Kommunikation Raummodul Quelle: Gebäude Netzwerk Institut

40 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 40 BSI-Köln 2002 Beispiel Bürogebäude Kranzler Eck Berlin Raumautomation mit EIB Managementebene mit BACnet

41 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 41 BSI-Köln 2002 Gesamtübersicht Managementebene mit beliebiger Anzahl von Zugriffspunkten auf funktionell strukturierten Bereichen DIFA Berlin Kurfürstendamm GLT Blockschaltbild W artungs- Management System 1. Workstation Umsetzer 4. Workstation 16P Hub Umsetzer 16P Hub Umsetzer 16P Hub Strukturiertes Netzwerk Neutrales Protokoll: CAD Facility Management System Umsetzer 16 Port Hub Umsetzer Gateway zur Protokoll- und Netzumsetzung Innovex Gateway LSi Router DDC Controller LSi Router DDC Controller Innovex Gateway In sich autarke Systeme als integrierte Lösungen mit offener Kommunikation = ~ RS232 EIB direkte Anbindung zur Feuerwehr und Polizei Einbruchmeldeanlage Brandmeldeanlage Sprinkleranlage RS232 Sicherheitssystem RS485 Modbus- RTU RS232 Zugangskontrolle RS232 Wetterstation ABB/Siemens EIB Lichttechnik Sonnenschutz Natives (Conformance Class 1-6) DDC-System Alerton Natives (Conformance Class 1-6) DDC-System Alerton Räumungsalarm Außenhautsicherung Elektroenergieoptimierung (EM AX) Energiezählung Thyssen Aufzüge Quelle: ISC Computerautomation

42 EIB und Gateways BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 42 BSI-Köln 2002

43 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 43 BSI-Köln 2002 Jeder Raum ist visualisiert Quelle: Kranz TKT

44 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 44 BSI-Köln 2002 Einstellmöglichkeiten für alle Gewerke Quelle: Kranz TKT

45 Ein Blick in den Osten... (Singapur, Hotel Shangri La BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 53 BSI-Köln 2002

46 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 54 BSI-Köln 2002 Alles integriert! Komfort 1A Energiemanagement, Serviceruf, Sonnerie Raumbesetztanzeige, Wecker, Vorhänge, Klimaanlage, Licht

47 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 55 BSI-Köln 2002 Technologieentwicklung / Kosten Kosten pro Leistung Bauen Auto Bauen heute = Verbindung von Mittelalter mit High-Tech Ausweg nur durch Industrialisierung! Flugzeug EDV Quelle: Prof. Kahlen

48 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 56 BSI-Köln 2002 Voraussetzung für integrale Raumautomation: Systemintegration in Planung und Ausführung

49 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 57 BSI-Köln 2002 Anforderungen an Fachleute für Raumautomation Kenntnisse der Versorgungstechnik / Feldebene Heizung / Lüftung / Klima / Kälte / Sanitär / Elektro : - Verschiedene Systemtechniken - Funktionen / Verknüpfungen - Sensoren, Aktoren - Energiekonzepte Steuer- und Regeleinheiten / Automationsebene DDC / SPS - Hardware ( DDC / AS ) Analogtechnik - Software Antriebstechnik - Kommunikation Wer kann - Schaltschränke das? - Elektroapparate Leitsysteme / Managementebene PC / EDV : Nur ein Team! - Datenverarbeitung - Kommunikation ( Bus-Systeme, Protokolle ) - Computertechnik, Peripherieeinheiten - Mensch-System-Schnittstellen Quelle: Siemens/Kranz

50 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 58 BSI-Köln 2002 Voraussetzung 1: Klare Zielvorgabe Bauherr / Nutzer Mögliche Verwendung des Gebäudes Flexibilität Räume als Zielvorgabe Energieziele Verhältnis Form Nutzen Hierarchie Architektur Technik etc. Bewirtschaftung Facility Management Energieerfassung, Abrechnung Störungserfassung Vorgaben für Standards Funktionen, Technologie

51 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 59 BSI-Köln 2002 => Integrale Planungsorganisation Architekt, GU, TU Elektroingenieur Sanitär - Ingenieur Planung H/L/K - Ingenieur Integrator Installationsfirmen Ausführung Quelle: Gebäude Netzwerk Institut

52 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 60 BSI-Köln 2002 Voraussetzung 2: Planung in Raummodulen Bus Raummodul 1 Raummodul 2 Raummodul 3 F F F Last Last M M M 230V Bus Bus Knoten Quelle: Gebäude Netzwerk Institut

53 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 61 BSI-Köln 2002 Voraussetzung 3: Integrale Ausschreibung und Vergabe Funktionen ausschreiben und nicht Datenpunkte Integration auf einer Ebene anstreben Federführung Beleuchtung Fassade ( Jalousie, Fenster, etc. ) Störmelde-, Besetztanlagen etc. Raumsteuerung Einzelraumregulierung Heizung, Lüftung, Klima MSR, Kommunikation mit Primärseite etc. Pflichtenheft Raumfunktionen Ausschreibung Pflichtenheft Quelle: Gebäude Netzwerk Institut

54 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 62 BSI-Köln 2002 Kompetenzen eines Systemintegrators Prozesse verstehen Beleuchtung, Beschattung, HLK, Sicherheit, etc. Installationstechnik verstehen Gebäudesystemtechnik = industrielle Lösung mit hohem Anteil an Vorproduktion Kommunikationstechnik Übertragung, Medien Protokolle PC und Software Projektmanagement Grosse Teamfähigkeit Gesamtinteressen über Einzelinteressen stellen

55 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 63 BSI-Köln 2002 Das Systemintegrations-Orchester Quelle: Gebäude Netzwerk Institut

56 Ausblick in die Zukunft BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 64 BSI-Köln 2002

57 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 65 BSI-Köln 2002 Offenheit Garantie Kompetenz? Kunden wollen offene Systeme!! Offenheit = Interoperabilität: Nur durch saubere Normierung und Zertifizierung möglich Kunden wollen funktionierende Systeme!! Garantierte Interoperabilität auch sehr gut geeignet für die Anbindung an offene Managementebene Einfacher und kostengünstiger, v.a. auch im Betrieb

58 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 66 BSI-Köln 2002 Einfluss Internet unaufhaltsam Wichtige Protokolle des Gebäudemanagements nähern oder öffnen sich zunehmend dem Internet- Standard WEB-Server-Technologie setzt sich weiter durch auf Automations- und Feldebene Mit Ethernet und TCP/IP ist die Defintion der Objekte und Dienste noch nicht definiert International BACnet als einziger Standard definiert!

59 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 67 BSI-Köln 2002 Professionelle Systemintegration erforderlich! Systemintegration in Zukunft: Einbindung der Building Management Systeme in die allgemeine Kommunikationstechnik Voraussetzung 1: Integrale Planung Voraussetzung 2: Wirklich interoperable Produkte (zertifiziert?) Voraussetzung 3: Fachmännische Systemintegration bezahlbar! Voraussetzung 4: Neues Denken Wie schnell wird dies geschehen?

60 BUS-House / R. Staub Raumautomation - Folie 68 BSI-Köln 2002 Kreative Leadership gefragt! Zitate Gottlieb Guntern Der moderne Mensch ist in der Falle des übersteigerten Spezialistentums gefangen Innovativer Aufbruch notwendig Kreative Leadership gefordert als Prozess: Krise, Tod und Wiedergeburt Beispiel Uhrenindustrie Schweiz! Wer eine kreative Leadership entwickeln will, muss Autonomie und Zivilcourage entwickeln, um sich vom Maskentanz des Mittelmasses endgültig zu verabschieden Quelle: Götter, Helden und Schamanen, 2001