300 000 Datenpunkte für Betrieb, Sicherheit, Wohlbefinden und Energieeffizienz

Die Geb?udeautomation steuert wesentliche Aspekte der Haustechnik wie Heizung, L¨¹ftung oder Beleuchtung mit dem Ziel, den energieeffizienten und sicheren Betrieb von Ger?ten und Systemen sicherzustellen und gleichzeitig das Raumklima zu optimieren. Da viele Steuerungsbefehle automatisiert ablaufen bzw. in Regelkreisen programmiert sind, spricht man von Geb?udeautomation.

Die gleichnamige Sektion betreut mit elf Mitarbeitenden zum Ersten das Geb?udeleitsystem der ETH ¨C mit rund 30 Servern, ¨¹ber 4000 Automatisierungsstationen und mehr als 300 000 Datenpunkten eines der gr?ssten dieser Art in der Schweiz ¨C und zum Zweiten die Entwicklung und Implementierung von intelligenten Geb?udel?sungen.

Feldebene: Steuerbare Ger?te und Sensoren

Im Fachjargon unterscheidet man bei der Geb?udeautomation drei Ebenen. Die Feldebene umfasst die Steuerung einer Vielzahl von Ger?ten, so etwa Ventilatoren, L¨¹ftungsklappen, Heizungsregler, Klimaanlagen, Beleuchtungen oder Jalousien. Hinzu kommen Sensoren, die Temperatur, Licht oder die Luftqualit?t messen und entsprechende Daten liefern.

Alle diese Ger?te und Sensoren sind ¨¹ber ein Kommunikationssystem miteinander verbunden. An der ETH Z¨¹rich werden so mehrere hunderttausend Datenpunkte ¨¹berwacht, Tendenz stark steigend. Denn mit zunehmender Komplexit?t der Geb?ude steigt die Anzahl Datenpunkte im Verh?ltnis zur Geschossfl?che. Ein Datenpunkt entspricht dabei einer Information ¨C etwa: Temperatur im Raum X ¨C oder einem Steuerungsbefehl, z.B.: Jalousien Fassade S¨¹d schliessen.

Automatisierungsebene: Dezentrale Kommandostationen

Auf einer zweiten Ebene befinden sich die Automationsstationen. Bei der ETH Z¨¹rich gibt es verteilt ¨¹ber alle Geb?ude ¨¹ber 4000 davon. Hier laufen die Signale zusammen, sie werden verarbeitet und es werden bei Bedarf Steuerungsbefehle in das System zur¨¹ckgeschickt.

Zum Beispiel meldet ein F¨¹hler in einem vollbesetzten H?rsaal den Anstieg der CO₂-Konzentration. In der Automationsstation wird dieses Signal in den Regelkreis f¨¹r Frischluft eingespeist und entsprechend wird automatisiert die L¨¹ftung hochgefahren. Durch die erh?hte Leistung der Ventilatoren sinkt der CO₂-Wert wieder in den Sollwertbereich und nach der Vorlesung darunter. In der Folge gibt es einen neuen Steuerungsbefehl, der die L¨¹ftung wieder drosselt, um Strom zu sparen.

Managementebene: Geb?udeleitsystem

Die Automationsstationen werden mit dem Geb?udeleitsystem ¨¹berwacht und gesteuert. Diese Software ¨C die ETH verwendet seit ¨¹ber zwanzig Jahren ControlMaestro ¨C bildet die dritte Ebene und damit das Kernst¨¹ck der Geb?udeautomation. 12 500 Prozessbilder zeigen in unterschiedlichen Granularit?tsstufen vom Ó¢»ÊÓéÀÖ ¨¹ber die Geb?udebereiche bis hinunter zu den Geb?uden und einzelnen Anlagen oder Gewerken alle Elemente der Geb?udeautomation und erlauben, Daten auszulesen und Steuerungen anzupassen.

Das Leitsystem dient prim?r der ?berwachung der Geb?ude und Anlagen und erlaubt Fehlfunktionen im laufenden Betrieb zu erkennen, bevor die Nutzenden davon betroffen sind oder Sch?den entstehen k?nnen. Zus?tzlich zu diesen Anforderungen rund um Verf¨¹gbarkeit und Sicherheit versucht die Geb?udeautomation auch weitere sich teils widersprechende Interessen zu erf¨¹llen. Dies betrifft einerseits den Komfort der Nutzenden ¨C m?glichst konstante Raumtemperatur und Luftfeuchtigkeit unabh?ngig von Saison und Wetter ¨C und andererseits Optimierungs- und Sparmassnahmen rund um den Energie- und Medienverbrauch.

Vom Alarmsystem zur Betriebsoptimierung

Der Ursprung der Geb?udeautomation liegt klar in der St?rungsanalyse. So erm?glichten die ersten Systeme in den 1980er Jahren mit raumf¨¹llenden Rechnern erstmals detaillierte Fehlermeldungen. Auch heute sind Alarmierungen Teil der Geb?udeautomation. Alarme reichen von unkritischen Wartungsmeldungen, ¨¹ber St?rmeldungen ohne Dringlichkeit bis zu dringlichen Sachschutzmeldungen oder gar Brand- oder Personenalarmen. Ereignisse der beiden h?chsten Stufen werden direkt durch die Alarmzentrale bearbeitet. Zudem werden sie via Pager an die Spezialisten von Facility Services gemeldet. Denn bei St?rungen und f¨¹r Wartungsarbeiten sind diese nicht nur n?her am Geschehen, sie kennen die Anlagen in ihrem Geb?udebereich auch am besten.

Die Bedeutung des Leitsystems f¨¹r die Betriebsoptimierung nimmt aber zu. Dank 2340 Messstellen f¨¹r Elektrizit?ts- und Wasserverbrauch, K?lte- und W?rmeleistung zeigt es die Energiestr?me in Geb?uden und Anlagen auf und ist daher erste Adresse, wenn es darum geht, Sparpotenziale f¨¹r Netto-Null oder auch finanzieller Natur zu erschliessen. Die Geb?udeautomationssysteme werden daher ein wichtiger Baustein f¨¹r den geplanten Digitalen Zwilling des Ó¢»ÊÓéÀÖ sein.