Vorwort. Lieber Leser,

Transkript

1 Lieber Leser, ich freue mich, Ihnen die zweite, vollständig überarbeitete Auflage des Buches Systeme der Gebäudeautomation in Ihre Hände legen zu können. Dieses Werk hat zu meiner Freude eine Lücke in unserer Branche Gebäudeautomation geschlossen und wird von Bauherren, Planern, Errichtern, Betreibern, in Hochschulen und in berufsbildenden Schulen als Handbuch genutzt. Schon während meiner Ausbildung Mitte der 1980er Jahre benötigte ich eine Vielzahl von Büchern. Ein Buch für die Messtechnik, eines für die Automatisierungstechnik, eines für die Elektrotechnik und eines für die Versorgungstechnik. Schon zu diesem Zeitpunkt füllte sich mein Regal mit einer respektablen Anzahl von Büchern rund um die Gebäudeautomation. Durch die Tätigkeiten als Betreiber, Planer und Ausführender lernte ich immer mehr Schnittstellen innerhalb der Technischen Gebäudeausrüstung (TGA) kennen. Ich erkannte, dass es in der Gebäudeautomation nötig war, sich mit allen Gewerken, zu denen wir Schnittstellen besaßen, eingehend zu beschäftigen. Und so kamen zu den Werken aus dem Beginn meines Berufslebens durch Bildung und Beruf immer neue Bücher und Vorschriften dazu, so z. B. Literatur über Aufzugstechnik, Fassadenaufbau, Bauphysik und erweiterte Regelungstechnik. Im Laufe der Jahre ist so eine stattliche Bibliothek entstanden, die ich bis zum heutigen Zeitpunkt regelmäßig bemühe und weiter ausbaue. Was in ihr fehlte, war ein Grundlagenbuch über die Gebäudeautomation. Auch in meiner Zusammenarbeit mit Hochschulen und Studierenden fiel mir auf, dass ein solches Grundlagenwerk fehlte. Aus diesem Grund hatte ich recht früh die Idee, mein Wissen in einem Buch darzustellen und ein gesamtheitliches Werk für die Gebäudeautomation zu schaffen, das Lehrenden, Studierenden und Auszubildenden sowie Betreibern, Planern und Ausführenden eine gute Grundlage für ihre Tätigkeit bietet und ihnen das Suchen und Nachschlagen in einer Vielzahl von Schriften erspart. Mit diesem Buch habe ich mir den Wunsch erfüllt, die wichtigsten Grundlagen für die Gebäudeautomation in einem Nachschlagewerk für den beruflichen Alltag und als Grundlage für die Lehre und Ausbildung zusammenzustellen. Das Buch ist nach einzelnen Bereichen gegliedert, die immer wieder betrachtet werden müssen, um das optimale Zusammenspiel von Gebäudeautomation mit allen anderen Gewerken im Gebäude zu erreichen. Nur so ist es möglich, ganzheitliche Gebäudekonzepte zu verwirklichen. So müssen beispielsweise neben Nutzungsanforderungen auch die baurechtlichen Anforderungen berücksichtigt werden, im Weiteren die Gebäudestruktur, die Anforderungen aus dem Baurecht, aus dem Brandschutz sowie notwendige Verknüpfungen verschiedener Systeme, die für die gesamteinheitliche Funktion des Gebäudes notwendig sind. Für das Zusammenspiel aller Teilsysteme in einem Gesamtsystem der Gebäudeautomation sind die unterschiedlichen Empfindungen des Menschen und die daraus resultierenden physiologischen Anforderungen VII

2 an ein Gebäude und dessen Systeme wichtige Punkte, die im Buch berücksichtigt werden. Um die Gebäudeautomation optimal in das Gebäude mit allen anderen Gewerken zu integrieren, sind auch Betrachtungen des elektrischen Netzes, unter anderem auch die Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV), sowie die Berücksichtigung der Anforderungen aus den Netzen der Heizungstechnik, der Kältetechnik und der Lüftungstechnik notwendig. So geht das Buch auch darauf ein, inwiefern Schnittstellen zu den anderen Gewerken als Anforderungen im Planungs-, Errichtungs- und Nutzungsprozess für die Gebäudeautomation berücksichtigt werden. Auch die daraus resultierenden Regelstrategien werden beschrieben und anhand eines Beispiels erläutert. Das Buch behandelt auch die Grundlagen der Steuerungs- und Regelungstechnik, zudem den Regelkreis und seine einzelnen Parameter. Die Kommunikation zwischen den Automatisierungseinrichtungen untereinander und zu anderen Systemnetzwerken und Systemen werden betrachtet und anhand des physikalischen Aufbaus der Netze, der Protokolle und Schnittstellen in der Gebäudeautomation beschrieben. Die aus den Nutzungsformen und den Strukturen des Gebäudes gebildeten Grundlagen werden dann mit allen Ergebnissen gefüllt und zu einem Gesamtsystem verknüpft, das alle beteiligten Systeme im Gebäude und den Menschen als Nutzer berücksichtigt. Schließlich werden auch die Lebenszyklen von Gebäuden und die Rolle der Gebäudeautomation, gerade aus dem Blickwinkel des Facility-Managements, berücksichtigt und erläutert. Anhand der gesammelten Erkenntnisse aus den vorgenannten Punkten wird beschrieben, wie Systeme der Gebäudeautomation geplant und ausgeführt werden. Hierzu werden die aktuelle Normung herangezogen und das Standardleistungsbuch für das Bauwesen (STLB-Bau) vorgestellt. Ich danke dem Verlag für die stetige Unterstützung meiner Idee, Hans Kranz für seine immerwährende Hilfe bei diesem Projekt, Thomas Terhorst vom VDI für die Hilfe bei allen Fragen, Rainer Wichmann vom Ingenieurbüro Wichmann für das Lesen des Manuskripts, Prof. Helmut Feustel, Prof. Dieter Korschelt und Marius Hartel von den GA-Ingenieuren für die Hinweise zur zweiten Auflage und die daraus resultierenden Ergänzungen, allen Freunden, Bekannten, Kollegen und Mitstreitern im Beruf und in den Gremien des VDI und DIN für die Rückendeckung bei all meinen Aktivitäten sowie im Besonderen meiner Frau Ricarda und meiner Tochter Charlyn Isis für ihre Unterstützung bei all meinen Tätigkeiten und für ihre immerwährende Geduld, mir auch bei der zweiten Auflage die Zeit für dieses Projekt zu ermöglichen. Meine Frau und meine Tochter halten bei meinen Aktivitäten alle störenden äußeren Einflüsse von mir fern und haben damit am meisten auch mit dem Verzicht auf die sehr kostbare gemeinsame Zeit zum Gelingen dieses Werks beigetragen. Ihr Jörg Balow VIII

3 Lieber Leser, die Gebäudeautomation beeinflusst deutlich die Effizienz von Gebäuden und entwickelt sich rasant weiter. Als Gehirn des Gebäudes ermöglicht sie es, die Bedingungen in Gebäuden hin zu mehr behaglicher Produktivität bei geringstmöglichen Betriebskosten zu führen. In der Planungsphase werden wesentliche Entscheidungen getroffen. Daher ist eine vorgeschaltete Bedarfsberatung der Bauherrn auch hinsichtlich der Gebäudefunktionen und der Ausstattung mit Assistenzsystemen (Gebäudeautomation) unumgänglich geworden, denn diese wirken sich auf die Energie- und Kosteneffizienz aus, ebenso wie auf Maßnahmen zur Sicherheit und zum Datenschutz. Voraussetzung für ein wirksames Betriebs- und Energiemanagement ist ein durchdachtes Betreiber- und Messkonzept. Auch das gegenseitige aufeinander Einwirken unterschiedlicher Anlagen wie Gefahrenalarmierung, Entrauchung, Zutrittskontrolle, Aufzugsteuerung, Raum- und Anlagenautomation muss sorgfältig vorgedacht, geplant, ausgeführt und getestet werden, denn da geht es oft um Leib und Leben. Die Vorzüge dieser Assistenzsysteme sind jedoch nur erzielbar, wenn alle Beteiligten vom Architekten und Beratenden Ingenieur über den Errichter und Systemintegrator bis zum Betreiber und Facility Manager die notwendige Kompetenz haben. Diese ist nur durch ständiges Lernen und über den Tellerrand schauen zu erhalten. Im VDI wurden diese Themen aufgegriffen und mit der Agenda Gebäudeautomation 2015 in vertrauensbildende neue Richtlinien der Reihe 3814 auf Basis der Weltnorm für Gebäudeautomation eingebracht. Eines der Grundprobleme am Bau ist, dass jeder (jedes Gewerk) in seiner eigenen Welt lebt. Gerade bei der Energieeffizienz wird die Zusammenarbeit entscheidend. Planer, Ausführer und FM müssen eine Sprache sprechen, damit am Ende ein gutes Ergebnis erreicht wird. Als Schlüsselgewerk kann dabei die Gebäudeautomation an wesentlichen Stellen aktiv eingreifen: Bei der Auswahl der optimalen Versorgungstechnik (Anlagenkonzept), mit einer bedarfsgeführten Raum- und Anlagenautomation, durch eine interoperable, funktionale und sachgerechte Verknüpfung unterschiedlicher Gewerke, beim technischen und energetischen Monitoring und den daraus folgenden Managementmaßnahmen. All das hat mein langjähriger Freund und Branchenkollege Jörg Balow verinnerlicht. So kann ich jedem Fachkollegen vom Bau ans Herz legen, das neue Buch von Jörg Balow zu studieren und seine Empfehlungen zu befolgen. Dipl.-Ing. Hans R. Kranz VDI Ehem. Präsidiumsmitglied des DIN, Vorstandsmitglied VDI-TGA, Leiter GAEB AK 070, Vorsitzender diverser VDI-Arbeitsgruppen, Träger der VDI-Ehrenplakette und Beuth-Denkmünze des DIN. IX

4 zur ersten Auflage (Auszüge): Ende der 70er Jahre begann der Siegeszug der digitalen MSR-Technik, genannt DDC. Diese erforderte auch eine digitale Kommunikation zwischen den MSR-Einrichtungen und den damaligen Bedien- und Beobachtungssystemen (oder Managementeinrichtungen). Die rasante Entwicklung der Mikroelektronik, Computer- und Softwaretechnik führte zu einem Wildwuchs an technischen Lösungen. Mitte der 80er Jahre begannen die Experten der Gebäudeautomations-Branche mit der Normung der Digitalen Automation für die Technische Gebäudeausrüstung (DIN 32734) und eines Firmenneutralen Datenübertragungssystems (DIN 32735). Der Begriff Interoperabilität war noch nicht erfunden. Das Streben nach einer größeren Unabhängigkeit im Markt bescherte der Branche (1989) eine GAEB-Arbeitsgruppe für die Digitale MSR-Technik (LB070, 071, 072), die 1995 mit der Gebäudeleittechnik (LB 067) zur Gebäudeautomation (LB 070) fusionierte. Aus dieser Arbeit entstanden eine eigene Kostengruppe in der Baukostennorm DIN 276 und eine eigene ATV, VOB/C DIN Parallel hierzu wurden beim VDI, immer koordiniert, Richtlinien für Planer und Errichter der Gebäudeautomation (GA) erarbeitet (VDI 3814). Diese Richtlinie wurde zum Strickmuster und zur Textvorlage für die Weltnorm DIN EN ISO 16484, zu der als Teil 5 auch BACnet gehört. Die Ergebnisse dieser Gemeinschaftsarbeiten wurden vom VDI Wissensforum von Beginn an in den Markt getragen. Bei einer dieser Schulungen im Oktober 2005 ist mir Jörg Balow durch sehr kompetente Fragen aufgefallen. Auch zeigte er Interesse an der Mitwirkung im GAEB und im VDI. Seit 2007 ist er mein Nachfolger als Leiter des GAEB-AK 07). Auch musste ich Jörg Balow nicht lange ermuntern, dieses wunderbare, umfassende Fachbuch für Gebäudeautomation zu verfassen. Weil das Kapitel GA-Planung aus meinem BACnet-Buch (im selben Verlag erschienen) besser in dieses Fachbuch passt, habe ich es gerne an Jörg Balow übertragen. Wenn in Zukunft durch unsere Bücher und Kurse GA-Projekte gescheiter, raffinierter, unkonventioneller, flexibler, kostengünstiger und kostensicherer, eleganter, den Benutzern besser angepasst werden, die Projektbeteiligten mit neuem Interesse und Schwung an ihre Arbeit gehen und sich wirtschaftlicher Erfolg einstellt, wäre ein wichtiges Ziel unserer Bücher erreicht. Juli 2011 Dipl.-Ing. Hans R. Kranz VDI X

5 Lieber Leser, Bücher, die ein so weites Feld beackern, sind in der Fachliteratur eher die Seltenheit. Systeme der Gebäudeautomation von Jörg Balow ist so ein Buch. Während sich viele Fachbücher, losgelöst von den angrenzenden Disziplinen, liebevoll um das Detail kümmern, wird hier darüber hinaus der Zusammenhang, also das große Ganze betrachtet. Da gerade für diese Herangehensweise in unserer Branche ein großer Bedarf besteht, erstaunt es nicht, dass die erste Auflage bereits kurze Zeit nach dem Erscheinungsdatum vergriffen war. Auf mehr als 600 Seiten schlägt Kollege Balow den Bogen vom Lebenszyklus des Gebäudes über die Grundlagen der Gebäudeautomation, die Physik der betrachteten Medien, die Lüftungssysteme und deren Komponenten, die Elektro- und Messtechnik bis hin zur Nutzung von Gebäuden, der Planung der Gebäudeautomation sowie deren Vergabe und das Betreiben der Technik. Und weil die Gebäudeautomation nicht nur eine der Voraussetzungen für die thermische Behaglichkeit darstellt, sondern auch das Werkzeug zum Ausschöpfen vorhandener Leistungsund Energie-Einsparpotenziale ist, kommen auch die Planer, Ausführende und Anwender von regenerativen Energiequellen im Gebäudebereich nicht um die Gebäudeautomation herum. Besonders interessant in diesem Zusammenhang sind jene Anwendungen, bei denen herkömmliche Technologien mit hohen Temperaturen mit solchen mit weniger hohen Temperaturen gekoppelt werden sollen. Dabei wird auch besonders deutlich, dass man nur automatisieren kann, was man vom Verfahren her wirklich versteht. Ich kenne und schätze Jörg Balow seit vielen Jahren. Unsere beruflichen Kontakte, ob als Folge seiner Unterstützung studentischer Projekte oder auch nur die gemeinsamen Gespräche beim Tee im Bistro um die Ecke, versichern mir, dass hier ein Kenner der Materie seine profunden Kenntnisse in leicht verständlicher Sprache weiter gibt. Wer sonst als Einzelperson hätte die Mammutaufgabe zur Schaffung dieses Werkes angehen sollen, als der Autor selbst, der die Gewerke aus eigener Anschauung als Planer, Projektleiter und Betreiber her kennt, der sein Wissen in Richtlinienausschüssen des VDI und Arbeitskreisen beim DIN einbringt und an Studierende in Vorlesungen und Projekten weiter gibt. Autor und Verlag haben sich glücklicher Weise entschieden, die erste Auflage zur Deckung der Nachfrage nicht einfach nur nachzudrucken, sondern ein völlig überarbeitetes Buch zu erstellen, das aber auf dem Fundament des bewährten Manuskripts aufbaut. Auch deshalb ist die jetzt vorliegende Ausgabe dieses Standardwerkes wieder ein Muss für jeden Gebäudetechniker, also auch für den, der schon das Glück hatte, sich ein Buch der ersten Auflage zu sichern. Prof. Dr.-Ing. Helmut E. Feustel öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger für Lüftungs- und Klimatechnik XI

6 Liebe Leser, Jörg Balow ist ein Phänomen. So würde ich diesen Menschen, der eine positive Ausnahmeerscheinung in der Branche der Gebäudeautomation (GA) darstellt, mit einem Synonym beschreiben. Beruflich sammelte Jörg bisher seine Erfahrungen in verschiedenen Tätigkeiten und Positionen im technischen Betrieb, in der Planung und in der Ausführung von Anlagen der Technischen Gebäudeausrüstung. Hat jemand mit diesem Engagement an ehrenamtlichen Tätigkeiten (vgl. Über den Autor ) sich nicht bereits überdurchschnittlich in unsere oft nur auf den eigenen Erfolg ausgerichtete Gesellschaft eingebracht? Anscheinend nicht, denn Jörg, der sein schriftstellerisches Talent bereits vor Jahren bei seiner kleinen Tochter in Kindererzählungen eingebracht hat, beschloss das bisher gesammelte Wissen weiterzugeben. Er hat mit seinem Buch etwas geschaffen, was es in der technischen Literatur in dieser Art bisher nicht gab: ein Buch über die gesamte Bandbreite der GA von deren Grundlagen über die Betrachtung im Lebenszyklus von Gebäuden, deren Ausschreibung und Vergabe bis hin zu den Nutzungs- und Betreiberaspekten. Die Gebäudeautomation entwickelt sich zunehmend als Leitdisziplin für den nachhaltigen Betrieb und die nachhaltige Nutzung von Gebäuden über den gesamten Lebenszyklus. Da die Voraussetzungen hierfür bereits beim Planen und Errichten geschaffen werden, ist die GA als kleines aber funktional wichtigstes Gewerk daher bereits in den Phasen der Bedarfsermittlung, Planung und Realisierung, sowie der Systemintegration und insbesondere im Bereich des technischen Inbetriebnahmemanagements in Bauprozessen entsprechend zu berücksichtigen. Das Ihnen hier vorliegende Buch in der 2. Auflage spiegelt die umfangreiche und tiefgehende Erfahrung wider, die Jörg Balow im Rahmen seiner vielfältigen beruflichen Erfahrungen von der Planung bis zur kosten- und funktionsoptimierten Realisierung von energieeffizienten technischen Anlagen in Gebäuden insbesondere mit der GA bisher gesammelt hat und diese mit Einbeziehung seiner Branchenkollegen kontinuierlich auf den neuesten Stand aktualisiert. Ich wünsche Ihnen viel Erfolg beim Lesen einzelner Kapitel oder bei der Nutzung dieses Buches als Nachschlagewerk für alle Bereiche der Gebäudeautomation. Dipl.-Ing. Marius Hartel VDI Sachverständiger für Gebäudeautomation, Mess- Steuer- und Regeltechnik Geschäftsführender Gesellschafter der GA Ingenieurgesellschaft mbh Inhaber des Ingenieurbüros Ingenieur-Dienstleistungen Hartel Vorsitzender des Richtlinienausschusses VDI 3814, Blatt 2 Mitglied im VDI Fachausschuss Elektrotechnik und Gebäudeautomation, BIG-EU sowie weiteren diversen Richtlinien und Verbänden XIII