Energiemanagement durch Gebäudeautomation

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1 Energiemanagement durch Gebäudeautomation

2 Bernd Aschendorf Energiemanagement durch Gebäudeautomation Grundlagen Technologien Anwendungen

3 Professor Dr. Bernd Aschendorf FB Informations- und Elektrotechnik FH Dortmund Dortmund, Deutschland ISBN DOI / ISBN (ebook) Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. Springer Vieweg Springer Fachmedien Wiesbaden 2014 Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung des Verlags. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier Springer Vieweg ist eine Marke von Springer DE. Springer DE ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media.

4 Meinen Eltern gewidmet, die mir das hochinteressante Studium der Elektrotechnik ermöglicht und mich jederzeit unterstützt haben.

5 Vorwort Das vorliegende Buch befasst sich mit Gebäudeautomation und Energiemanagement. Während Gebäudeautomation sich den wesentlichen Zielen Komfortsteigerung, Erhöhung der Sicherheit und Energieeinsparung sowie in gewissen Bereichen auch der Überwachung widmet, dient das Energiemanagement ausdrücklich der Energieeinsparung. Gebäudeautomation wurde vor weit mehr als 15 Jahren mit einigen Gebäudebussystemen angegangen. Zu den ersten Systemen zählten PEHA PHC, EIB (der heutige KX), LON und LCN. Zu dieser Zeit wurde von Herstellern, Verbänden und Elektroinstallateuren postuliert, dass in kürzester Zeit die konventionelle Elektroinstallation nahezu vollständig durch Bussysteme ersetzt würde, um die elektrischen Schaltungen zu vereinfachen und flexibler zu gestalten. Damit würde zwar die Energieverteilung nicht gemindert, sondern lediglich deren Steuerung vereinfacht. Dieses Ziel wurde bis heute nicht einmal in Neubauten annähernd erreicht. Noch heute werden elektrische Schaltungen durch verschiedenste Schalter und insbesondere viele Adern in Leitungen realisiert. Neben den wenigen Neubauten, die jährlich realisiert werden, existieren jedoch viele Altbauten, die vollständig saniert oder mit intelligenter Technik nachgerüstet werden können und sollen. Diesem immens großen potenziellen Markt hat sich die Industrie mit speziell für Nachrüstung und sauberer Sanierung geeigneten Funkbussystemen und stromversorgungsbasierten (Powerline-)Systemen gestellt. Insbesondere in den letzten fünf Jahren sind einige äußerst interessante Bussysteme gereift, mit denen man den gesamten Bereich der Gebäudeautomation bedienen kann. Problematisch ist in diesem Zusammenhang, warum bei Betrachtung dieser vielfältigen Lösungen das gesetzte Ziel nicht erreicht wird. Neben den reinen Busteilnehmern, die dem Feldbus zugeordnet werden, entstanden in den letzten Jahren auch softwarebasierte Automations- und Leitebenenlösungen, mit denen auch komplexeste Gebäudeautomation realisiert werden kann. Durch Einbindung modernster Telekommunikations- und Netzwerktechnologie kann man auch per Handy oder über das Internet direkt sein Haus beobachten und bedienen oder sich über Probleme und Zustände informieren lassen. Einige Softwarepakete widmen sich zudem der Nutzung verschiedenster Typen von Gebäudeautomationssystemen, um die beste Lösung zum besten Preis generieren zu können. Einbindbar sind damit auch Multime-

6 VIII Vorwort diasysteme, digitale Telefonie, elektronischer Datenverkehr, Informationsmanagement und vieles mehr zu einem Multifunktionssystem. Die Systemkomponenten einer Gebäudeautomation werden im Folgenden detailiert beschrieben und einige am Markt verfügbare Gebäudeautomationssysteme vorgestellt und auf Anwendbarkeit in Häusern und Objektgebäuden hinsichtlich Neubau, Sanierung und Nachrüstung betrachtet. Dass derartige Lösungen seit langem existieren und breitflächig im Einsatz sind, zeigt der Kfz- Bereich, in dem vergleichbar zum Haus ähnliche Ziele bereits umgesetzt worden sind. Aus diesem Grund werden zuerst die Systeme im Kfz vorgestellt. Wesentlich weiter geht das Energiemanagement mit dem direkten Ziel der Energieeinsparung. So verfügten Gebäudebussysteme zwar seit langem auch über Messsensorik, um Temperatur, Feuchte, Helligkeit etc. zu messen, durch die gesetzten Energiesparziele der EU im Rahmen der Energieeffizienzrichtlinie wurde dies wesentlich intensiviert. Seit einigen Jahren ist geplant, den breitflächig verbauten konventionellen Energiezähler durch einen elektronischen zu ersetzen und damit dem Energieverbraucher die Möglichkeit der transparenten Einsicht in seinen Energieverbrauch zu ermöglichen. Darauf basierend entwickelten einige Hersteller Smart Meter, die vom Energieversorger auch von Ferne ausgelesen werden können. Die ausgelesenen Daten soll der Energieverbraucher direkt beim Energieversorger abrufen können. Gedacht ist aber auch daran, dass die Messdaten direkt vom Energieverbraucher zu Analysen und zur weitergehenden Nutzung eingesehen werden können. Durch dieses Metering kann der Energieverbraucher gezielt seinen Energieverbrauch senken. Die Möglichkeit der Anwendung des Meterings wird durch die Methoden des psychologischen, aktiven und passiven Energiemanagements näher erläutert. So können zum einen Gebäudeautomationssysteme um Energiemanagement erweitert oder spezielle Energieberatungssysteme entwickelt werden. Gebäudeautomation und Smart Metering vereinigen sich somit ideal zu einem smartmetering-basierten Energiemanagementsystem, das ohne Gebäudeautomation nicht auskommt. Anhand von fünf Prototypen wird die Umsetzung dieses Ziels bei Verwendung von ELV FS20 und HomeMatic, KNX/EIB, LCN, einer WAGO-SPS und IP- Symcon in Verbindung mit verschiedenen Gebäudebussystemen vorgestellt. Neben der Betrachtung der systematischen Anteile von Gebäudeautomation und Energiemanagement werden auch die betreffenden Richtlinien und Gesetze zur Umsetzung der Energiesparziele, des SmartMeterings und der Umsetzung der Energiewende betrachtet, um die Hinweise und Möglichkeiten bezüglich der Einführung von Gebäudeautomation und Energiemanagement aus Sicht des Gesetzgebers zu erfahren. Dortmund, im Oktober 2013 Bernd Aschendorf

7 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Vergleich mit dem Kfz Komfortfunktionen Sicherheitsfunktionen Energiemanagementfunktionen Störmeldefunktionen Limitvorgaben Adaptives Nutzerverhalten Funktionen der Gebäudeautomation Komfortfunktionen Sicherheitsfunktionen Energiemanagementfunktionen Multimediafunktionen Dokumentmanagementfunktionen Funktionen eines CMS Anwendung des CMS-Systems Joomla XJ! Fazit zu CMS-Systemen Systemvergleich der Gebäudeautomationssysteme Strukturierung der Gebäudeautomationssysteme Zentrale Systeme Dezentrale Systeme Halbdezentrale Systeme Medien der Gebäudeautomationssysteme Drahtgebundene Systeme Funkbasierte Systeme Powerline-basierte Systeme LAN-/WLAN-basierte Systeme Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS)... 57

8 X Inhaltsverzeichnis 5 Automatisierungspyramide der Gebäudeautomation Konventionelle Elektroinstallation Hausanschluss Zählerplatz Stromkreisverteiler und Sicherungseinrichtungen Kabel und Leitungen Dezentrale Stromkreisverteiler Kabelkanäle Schalter, Steckdosen, Strom- und Lichtanschlüsse Kommunikationseinrichtungen Netzwerkeinrichtungen Multimediaeinrichtungen Feldbusebene Automatisierungsebene Leitebene BuB-Systeme Visualisierung Steuerung Störmeldung Einbindung weiterer Funktionen Gateways und Systemschnittstellen Standards KNX/EIB LON IEC RS Funk 868 MHz EnOcean Standardschnittstellen zwischen Feldbus- und Automatisierungsebene Gateways Echte Gateways Einsatzgebiet Beispiele für Gateways Medienkoppler Zubringersysteme Beispiele für Zubringersysteme Systemschnittstellen Beispiele für Systemschnittstellen... 82

9 Inhaltsverzeichnis XI 7 Gateways auf der Basis von Multifunktionssystemen Contronics Homeputer IP-Symcon Installation und Aufruf von IP-Symcon Bestandteile von IP-Symcon Anlage von Geräten mit der Quick-and-Dirty-Methode Strukturierte Methode zum Aufbau einer IP-Symcon-Anwendung Integration von KNX/EIB im Gebäudebeispiel Integration von EnOcean im Gebäudebeispiel Integration von HomeMatic im Gebäudebeispiel Integration von LCN im Gebäudebeispiel Integration einer WAGO-SPS im Gebäudebeispiel Integration einer Siemens-S7-SPS im Gebäudebeispiel Integration von EATON-xComfort im Gebäudebeispiel Integration von Z-Wave im Gebäudebeispiel Integration von 1-Wire im Gebäudebeispiel Integration von DMX im Gebäudebeispiel Integration von M-Bus im Gebäudebeispiel Zusammenfassung zur Integration verschiedener Gebäudeautomationssysteme in IP-Symcon Rangfolge der Güte und Möglichkeit zur Integration von Gebäudeautomationssystemen in IP-Symcon Konfiguratoren Verwendung des Konfigurators für KNX/EIB Verwendung des HomeMatic-Konfigurators Verwendung des LCN-Konfigurators Verwendung des EATON-xComfort-Konfigurators Verwendung des Z-Wave-Konfigurators Vor- und Nachteile von Konfiguratoren Smart-Metering-Möglichkeiten von IP-Symcon Fazit zur Anwendung von IP-Symcon Übersicht über Gebäudeautomationssysteme Konventionelle Elektroinstallation Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude

10 XII Inhaltsverzeichnis 8.2 X Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude KNX/EIB-Powernet Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude Rademacher Homeline/Contronics Homeputer Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren/Aktoren Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude digitalstrom Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren (mit integriertem Sensor)

11 Inhaltsverzeichnis XIII Programmierung/Software Programmierung des digitalstrom-servers Erweiterung der Automatisierung um Apps Automatisierung und Visualisierung mit IP-Symcon Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude Eltako Powerline Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude KNX/EIB TP Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Raumcontroller Smart-Metering-Lösungen Automatisierung durch Hardware KNXNode und Software KNXVision Funktionen des KNX-Node Ausstattungsmerkmale des KNX-Node KNX/EIB-Vision-Software Programmierung des KNX/EIB mit der Engineering- Tool-Software ETS Adressen und Teilnehmer KNXVision Classic Analyse Neubau

12 XIV Inhaltsverzeichnis Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude LCN Typische Geräte Systemkomponenten Module Peripherie zu Modulen Programmierung Software LCN-Pro Globales Visualisierungssystem (LCN-GVS) Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude LON Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Raumcontroller Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude PEHA PHC Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Programmierung mit der PEHA PHC Systemsoftware Programmierung mit der PEHA PHC Comfortsoftware 347

13 Inhaltsverzeichnis XV Andere Möglichkeiten zur Programmierung des PEHA-Systems Protokollanalyse Verwendung der Klemme am WAGO-Controller Fazit zur Ankopplung PEHA-PHC an WAGO-SPS Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude ELV/eQ-3 HomeMatic RS Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude ELSO IHC Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude Doepke Dupline Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Analyse Neubau

14 XVI Inhaltsverzeichnis Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude Eltako RS Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude INSTA-433-MHz-Funkbussystem (Berker, GIRA, Jung) Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude ELV FS Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Direkte Point-to-point-Zuordnung Erweiterte Programmiermöglichkeit mit Homeputer Analyse Neubau Sanierung Erweiterung

15 Inhaltsverzeichnis XVII Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement eq-3 HomeMatic 868-MHz-Funk Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Programmierung durch direkte Verknüpfung Programmierung auf der Zentrale CCU Software Homeputer Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement EATON xcomfort Typische EATON-xComfort-Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Raumcontroller Programmierung der Funkkomponenten Programmierung im Basic Mode Programmierung im Comfort Mode Programmierung mit Homeputer Fazit zur Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude Merten Connect Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren

16 XVIII Inhaltsverzeichnis Programmierung Die EASY CONNECT-Methode: Der Funkkonfigurator CONNECT Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude Z-Wave Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Programmierung über die Homepage Programmierung mit IP-Symcon Programmierung über den Controller Vera lite Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude ELDAT Easywave Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Direkte Programmierung über Point-to-point- Verknüpfung Programmierung über die Software CCsoft Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude

17 Inhaltsverzeichnis XIX 8.22 PEHA Easywave Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude EnOcean Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude Eltako Funkbussystem Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Programmierung durch Point-to-point-Verknüpfung Programmierung über die Zentrale und Software FVS Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude

18 XX Inhaltsverzeichnis 8.25 PEHA Easyclick Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude RWE SmartHome Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude Hager tebis KNX Funk Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Siemens S Typische Geräte Programmierung Analyse

19 Inhaltsverzeichnis XXI Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude Siemens S Typische Geräte Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude Siemens LOGO Typische Geräte Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude WAGO Typische Geräte Systemkomponenten WAGO-Busklemmensystem Sonderklemmen Programmierung Implementierung der EnOcean-Klemme von WAGO Implementierung der KNX/EIB-Klemme von WAGO Datenaustausch zwischen verteilten SPS-Systemen Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude

20 XXII Inhaltsverzeichnis 8.32 Beckhoff Typische Geräte Beckhoff Embedded-PC CX9000 mit K-Bus Beckhoff-Busklemmensystem KNX/EIB-Busklemme Programmierung Beckhoff Software TwinCAT TwinCAT System Manager TwinCAT PLC Umsetzung von Gebäudeautomationsfunktionen mit dem Beckhoff CX Implementierung der EnOcean-Klemme von Beckhoff Implementierung der KNX/EIB-Klemme von Beckhoff Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude Phoenix Contact Interbus Typische Geräte Phoenix Contact ILC 150 ETH Sensoren Aktoren Software Software Phoenix PC Worx Anbindung von KNX/EIB Kopplung zwischen Phoenix Contact Interbus und KNX/EIB Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude Phoenix Contact Nanoline Typische Geräte Systemkomponenten Eingangsmodule Kombinierte Eingangs-/Ausgangsmodule

21 Inhaltsverzeichnis XXIII Software Ablaufsprache Kontaktplan Anlage eines Projekts Konfiguration der Geräte Beschreibung der Datenelemente Verbinden von Ablaufdiagrammen Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude EATON Easy Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren und Aktoren Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude Schneider Electric Zelio Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren und Aktoren Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude EM Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren

22 XXIV Inhaltsverzeichnis Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude DALI Typische Geräte Systemkomponenten Aktoren Programmierung Programmierung im KNX/EIB mit der ETS Programmierung mit der Codesys im WAGO-SPS-System Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude SMI Typische Geräte Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude IP-Symcon-Hardware Typische Geräte Systemkomponenten Sensoren Aktoren Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung

23 Inhaltsverzeichnis XXV Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude Wire Typische Geräte Programmierung Analyse Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude Rutenbeck-Serie TC IP Typische Geräte Bedienung/Konfiguration/Programmierung Analyse Temperaturüberwachung und -aufzeichnung in einem Gewächshaus Stromfresser über das Netzwerk aufspüren (weiße und braune Ware) Schalten über das Netzwerk Beleuchtungssteuerung einer Firma mit dem TC IP Waschmaschine fertig? Überwachen der Last Weitere denkbare Funktionen Neubau Sanierung Erweiterung Nachrüstung Anwendbarkeit für smart-metering-basiertes Energiemanagement Objektgebäude Systemvergleich Argumente für den Systemvergleich Systemspezifische Beurteilung Beurteilungsmatrix Grundlagen zur elektromechanischen Messung Messgeräte zur Bestimmung elektrischer Größen Spannungs- und Strommessgeräte Energie-Zähler Konventionelle Haushaltszähler (Ferraris-Zähler)

24 XXVI Inhaltsverzeichnis Elektronischer Energiezähler Elektronische Energiezähler Elektronische Zähler mit S0-Schnittstelle Energiezähler mit Gebäudeautomations-Interface Gebäudeautomationsintegrierte elektronische Zähler Zähler anderer Energiearten Gasmengenzähler Mechanische Gaszähler Wasserzähler Flügelradwasserzähler Ultraschall-Zähler Andere Bauformen und Messgeräte Wärmemengenzähler Heizkostenverteiler-Verdunster Elektronische Wärmemengenzähler Elektronische Abwassermengenzähler Füllstandsmessung Mechanische Füllstandsmessung Elektronische Füllstandsmessgeräte Gesetzliche Grundlagen für Smart Metering Endenergieeffizienzrichtline Richtlinien-Text Kommentar zur Endenergieeffizienzrichtlinie der EU Zusammenfassung Energiewirtschaftsgesetz (EnWG von 2005, letzte Änderung 2012) Energieeinsparverordnung 2009 (EnEV von 2007, letzte Änderung 2009) Energie Wärme Gesetz (EEWärmeG von 2008, letzte Änderung 2011) Messzählerverordnung von 2008, zuletzt geändert Initiierte Prototypen-Projekte für Smart Metering Abschließender Kommentar zur gesetzlichen Regelung der Einführung von Energieeffizienz Funktionalität des Smart Meterings Anwendung der Smart Meter Nutzen für den EVU-Kunden Nutzen für das EVU Erweiterungsmöglichkeiten

25 Inhaltsverzeichnis XXVII 13 Energiemanagement Persönliches, manuelles Energiemanagement Gebäudeautomationsbasiertes Energiemanagement Smart-Metering-basiertes Energiemanagement Psychologisches Energiemanagement Aktives Energiemanagement Messung energetischer Grundlagen Korrelation von Energiemess- mit Sensordaten Hinweissystem Aufforderung zur Verhaltensänderung Energie- und Kosteneinsparpotenziale Systematische Umsetzung als Energieberatungssystem Passives Energiemanagement Messung energetischer Grundlagen Korrelation von Energiemess- mit Sensordaten Hinweissystem Einzelraumtemperaturregelung/Heizungssteuerung Lichtsteuerung Stromkreissteuerung (schaltbare Steckdosen) Stromkreissteuerung (schaltbare Geräte) Einbindung von Komfortfunktionen Haus-wird-verlassen-Steuerung Haus-wird-betreten-Steuerung Frühstücksszenario Ankommenszenario Einbindung von Sicherheitsfunktionen Fensterkontaktüberwachung Präsenz-/Bewegungsmeldereinbindung Webcams Leckageerfassung Regendetektion und -mengenerfassung Feuchtedetektion Der Monitor als Multifunktionssystem Grundlagen Audiofunktionen Bildfunktionen Videofunktionen Internet Notizblockfunktion/Stundenpläne/Einkaufszettel Archivierungssystem Videotürsprechstellen Weitere Funktionen

26 XXVIII Inhaltsverzeichnis 14 Umsetzung von smart-metering-basiertem Energiemanagement mit FS20/Homeputer Prototypenfunktion des Systems Smart-Metering-Einbindung Intelligentes Smart Metering Aktives Energiemanagement Passives Energiemanagement Einbindung von Komfortfunktionen Einbindung von Sicherheitsfunktionen Multifunktionssystem Graphische Darstellung von geloggten Daten Fazit Umsetzung von smart-metering-basiertem Energiemanagement mit KNX/EIB Funktionalität des KNXnode Smart-Metering-Einbindung Aktives Energiemanagement Anzeigen der elektrisch aufgenommenen Leistung jedes Verbrauchers Anzeigen der aufgenommenen Wirkleistung der Steuerung Anzeigen der aufgenommenen Leistung, des Leistungsfaktors und des Zählerstandes der Demonstrations-Leuchtwand Anzeige der Raumtemperatur Passives Energiemanagement Lastmanagement Spitzenlasttarifabhängige Abschaltung einiger Verbraucher Tarifabhängiges Einschalten einiger Verbraucher Leistungsfaktorabhängige Abschaltung induktiver Verbraucher Heizungssteuerung inklusive Fernparametrieroption Einbindung von Komfortfunktionen Abschalten kritischer Geräte beim Verlassen des Gebäudes Optische Türklingelunterstützung für verschiedene Räume Optionales Frühstücksszenario mittels Funktaster Mehrfachbelegung eines Sensors für Komfortfunktionen Einbindung von Sicherheitsfunktionen Alarmanlagen Unterstützung Internetbasierte USB-Überwachungskamera Multifunktionssystem Rezeptauswahl mit Hilfe des Internetbrowsers

27 Inhaltsverzeichnis XXIX Internetbasiertes Einkaufs- und Bestellsystem mit Handy- Ankopplung Informationssystem/Stundenpläne Funktionen des altengerechten Wohnens (Ambient Assisted Living) Einbindung eines Armbands mit Panik-Taster Funktion Fazit Umsetzung von smart-metering-basiertem Energiemanagement mit LCN Programmierung des LCN-Systems Globales Visualisierungssystem (LCN-GVS) Aufbau des Demonstrationsmodells Smart-Metering-Einbindung Aktives Energiemanagement Funktion Haus ist verlassen Funktion Heizungsteuerung Funktion Heizungsüberwachung Funktion Jalousiesteuerung (über EnOcean-Funktaster) Funktion Jalousieüberwachung Passives Energiemanagement Funktion Haus ist verlassen Funktion Außenlicht Funktion Konstantlichtregelung Funktion Heizungsteuerung Funktion Jalousiesteuerung Einbindung von Komfortfunktionen Funktion Lichtszenen Einbindung von Sicherheitsfunktionen Funktion Alarmanlage Multifunktionssystem Fazit Umsetzung von smart-metering-basiertem Energiemanagement mit WAGO Hardware Software CoDeSys Anweisungsliste (AWL) Kontaktplan (KOP) Funktionsplan (FUP) Ablaufsprache (AS) Strukturierter Text (ST, structured text) Freigraphischer Funktionsplan-Editor (Continuous Function Chart CFC)

28 XXX Inhaltsverzeichnis Programmierung einer Funktion Programmierung eines Funktionsblocks Bibliotheken CoDeSys-Visualisierung Grundlagen Erstellung einer Visualisierung Realisierung eines Gebäudeautomationsprojekts Hardware des Demonstrationsmodells Taskkonfiguration Controllerauswahl Variablendeklaration Visualisierung Smart-Metering-Einbindung Aktives Energiemanagement Passives Energiemanagement Gebäudeautomation Einbindung von Komfortfunktionen Einbindung von Sicherheitsfunktionen Multifunktionssystem Fazit Umsetzung von smart-metering-basiertem Energiemanagement mit IP-Symcon Gesamtansicht Feldbussysteme Visualisierungsparametrierung Energetische Rechnung Gebäudeautomation Komfortfunktionen Sicherheitsfunktionen Multifunktionssystem Medienübernahme Archivierung und Eventhandling Fazit Kostenbetrachtung und Systemvergleich Fazit und Schlussfolgerung Quellenverzeichnis Sachwortverzeichnis