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Energieeffizienz mit elektronischer Schließtechnik

Energiesparpotentiale im Gebäude besser auszuschöpfen, wird in den kommenden Jahren
für Betreiber und Nutzer an Bedeutung gewinnen. Daher entwickelt Winkhaus intelligente
Systeme, die die Zutrittsorganisation mit der Gebäudeleittechnik verknüpfen.
Der Energieeffizienz-Aktionsplan des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie sieht u.a. eine deutliche Verschärfung der energetischen Anforderungen an Gebäude und verstärkte Investitionen in die Energieeffizienz öffentlicher Einrichtungen vor. Energiesparpotentiale im Gebäude besser auszuschöpfen, gewinnt auch deshalb in den kommenden Jahren für Betreiber und Nutzer an Bedeutung. Daher entwickelt Winkhaus intelligente Systeme, die die innovative Zutrittsorganisation mit der Gebäudeleittechnik verknüpfen. Mit der Winkhaus blueChip Technologie gelingt es,
Sicherheit und Zutrittsorganisation mit Energieeffizienz zu kombinieren.

Forschung für wirkungsvolle Systeme

Gebäudeoptimierung in Bezug auf Raumnutzung und Energieeinsparung haben im Unternehmensbereich Forschung und Entwicklung von Winkhaus einen hohen Stellenwert. Langzeitstudien und Projekte belegen den Erfolg der Arbeit der Winkhaus-Ingenieure und -Techniker in der Münsteraner Forschungsabteilung, die bereits seit vielen Jahren auf diesem Gebiet Antworten auf die Herausforderungen des Marktes entwickeln. Mit der Kopplung von Zutrittskontrolle und Gebäudeleittechnik entwickelten sie unterschiedliche Strategien und Systeme für die wirkungsvolle Energieoptimierung.

Optimierung durch Kopplung von Zutritts- und Gebäudemanagement

Die Energieoptimierung beginnt immer damit, dass die Zutrittsregelung die Anwesenheit der Nutzer registriert und diese Daten an das Gebäudemanagement übermittelt. Von dort werden dann Heizung, Lüftung und Beleuchtung sowie andere Ressourcen wie z.B. Wasser bedarfsgerecht geschaltet. Gebäudeleitsysteme und Zutrittskontrollanlagen haben eine ähnliche Systemstruktur. Bei beiden sind die Funktionen in drei unterschiedliche Systemebenen mit entsprechenden Geräten aufgeteilt:

1. Management-(Leit)-Ebene mit PCs und Software zur zentralen Überwachung und Bedienung sowie Parametrierung des Gesamtsystems
2. Prozessebene zur Regelung und Steuerung der Funktionen
3. Feld-(Sensor)-Ebene zur Erfassung von Daten und Steuerung der Ressourcen bzw. der Zutritte

Die Kopplung von Zutritts- und Gebäudemanagement erfolgt je nach Projektanforderung auf einer dieser drei Ebenen: Zum einen in der Managementebene über die computergesteuerten Leitsysteme, zum anderen in der Prozessebene über die jeweiligen Steuerungen und zum dritten in der Feldebene über Aktoren und Sensoren, z.B. über die direkte Kommunikation zwischen Zutrittslesegerät und Einzelraumregelung. Für die verschiedenen Ebenen der firmenneutralen Systemkommunikation sind unterschiedliche internationale Standards geschaffen worden. Leider existieren aber auch innerhalb der einzelnen Ebenen konkurrierende Normen, was die Implementierung der Kommunikation über systemneutrale Schnittstellen erschwert. Erwähnt sei hier nur OPC/OLE, aber auch BACNet in der Managementebene sowie KNX oder LON in der Prozessebene. In der Praxis werden daher oft individuelle, projektspezifische und somit herstellerspezifische Schnittstellen realisiert, da diese eine einfache und der Problemstellung optimal angepasste Lösung garantieren. Sie sind allerdings oft nur in einem speziellen Projekt einsetzbar.

Energieverbrauch orientiert sich am Bedarf

Zu den prominenten Anwendern von Winkhaus-Lösungen auf der Leitebene zählt die Ufa Film- & TV-Produktion in Potsdam. Das traditionsreiche Unterneh­men hat im Bau der Hauptverwaltung das mechanische Schließsystem durch Winkhaus blueChip ersetzt und senkte dadurch den Energieverbrauch um nahezu 30%. Bei der Ufa geschieht die Energieoptimierung durch eine Systemkopplung des Gebäudeleitsystems mit dem Managementsystem der Zutrittsorganisation. Das Zutrittskontrollsystem übermittelt die Anwesenheitsdaten an die Gebäudeleittechnik, die dann Heizung, Lüftung und Beleuchtung entsprechend schaltet. Winkhaus blueChip öffnet vollelektronisch alle Türen und steuert über Schnittstellen zur Gebäudeleittechnik die Energieversorgung der Räume: Die Raumbeleuchtung und andere Stromverbraucher werden jeweils erst beim Betreten des Gebäudes freigegeben und beim Verlassen automatisch abgeschaltet. Auch Heizung und Kühlung orientieren sich am Bedarf. An Werktagen wird in jedem Raum ab 8 Uhr automatisch eine Komforttemperatur von 20°C bereitgestellt, die Nachtabsenkung greift ab 24 Uhr. In der übrigen Zeit herrschen Economy-Bedingungen vor, die bei 17°C Raumtemperatur mit 3°C weniger Wärme auskommen. Ist der Mitarbeiter nicht anwesend, wird die Komforttemperatur ab 8Uhr wieder auf Economy-Niveau heruntergefahren. Auch auf vorzeitiges Verlassen des Raumes reagiert das System mit einer Temperaturabsenkung. Aus Komfortgründen erlaubt ein Raumbediengerät außerdem die individuelle Anpassung der Temperatur von ±3°C sowie die manuelle Steuerung des Lichts.

Amortisation innerhalb kurzer Zeit

Neben den Vorteilen für den energieeffizienten Betrieb des Gebäudes bietet blueChip als flexibles Zutrittssystem zugleich die Verwaltung der Zugangsberechtigungen für rund 280 Mitarbeiter, darunter auch freies, oft wechselndes Servicepersonal. Das blueChip System weiß jederzeit, wer wann welche Räume betreten darf. Zeitprofile und Zutrittsberechtigungen werden mit der Software BlueIntrasControl verwaltet und Änderungen einfach in die Zylinder übertragen. So verbindet die blueChip-Technologie Sicherheit und Ökonomie. Die Investitionskosten haben sich nach inzwischen mehr als fünf Jahren längst amortisiert. Allein im vorletzten Jahr sparte die Ufa Energiekosten von ca. 22.000Euro, dem Investitionskosten für die Systemkopplung von weniger als 20.000Euro entgegenstehen. Weitere Einsparungen erzielt blueChip im Vergleich zum mechanischen Schließsystem durch die elektronisch gesteuerte Schließberechtigung. Bei einem Schlüsselverlust muss lediglich am PC die Zutrittsberechtigung gesperrt werden. Früher waren damit hohe Kosten für den Austausch von Schließzylindern verbunden.

Nutzerbezogene Verbrauchsermittlung und Abrechnung

Eine weitere Lösung auf Prozessebene entwickelten die Winkhaus-Systemspezialisten für das Gemeindehaus in Seebach bei Ruhla. Ihre Aufgabe war es, für das öffentliche Gebäude mit großem Saal, Versammlungs- und Tagungsräumen, Kegelbahn und Restaurant ein System zu erarbeiten, mit dem sich der Energieverbrauch optimieren und den jeweiligen Nutzergruppen zuordnen lässt. Das Beispiel des Gemeindehauses in Seebach zeigt, dass auch ohne Leitsysteme durch eine direkte Raumbuchung des Nutzers an einem Bedienterminal Energie gespart werden kann. Hier werden die Daten nicht über die Managementsysteme ausgetauscht, sondern über die Prozessebene. Die Zutrittskontrollzentrale übermittelt die Daten der Raumbuchung an die DDC-Steuereinheit (Direct Digital Control) des Gebäudesystems. Dazu identifiziert sich die Nutzergruppe, z.B. ein Sportverein, über ihren individuellen Schlüssel an dem Zutrittsleser und tippt dann einfach an einem Touch-Screen die Räume an, die sie nutzen will. Dies können Veranstaltungssäle, Tagungsräume oder auch nur die Kegelbahn sein. Das Zutrittskontrollsystem erteilt dann dem Nutzer für eine bestimmte Zeit den Zutritt zu den gewählten Räumen. Die Daten werden gleichzeitig an die Gebäudesteuerung übermittelt, die bedarfsgerecht Heizung und Lüftung sowie die Beleuchtung schaltet. So wird die Energie zugeteilt und zudem mit der jeweiligen Nutzergruppe verbrauchsgerecht abgerechnet. In diesem Projekt wurde eine projekt- und herstellerspezifische Schnittstelle zwischen der Gebäudesteuerung und dem Zutrittskontrollsystem von Winkhaus realisiert.

Kostengünstige Lösungen

Eine ähnliche Lösung auf Prozessebene wird in den Sporthallen von Isernhagen zur Energieoptimierung angewandt. Hier ist allerdings kein spezieller Nutzereingriff notwendig. Die unterschiedlichen Sportvereine identifizieren sich mit ihrem individuellen Nutzerschlüssel am Zutrittskontrollsystem. Dies gewährt dann den Zutritt in die Sporthalle und schaltet gleichzeitig den Strom für die Beleuchtung frei. Dabei weiß das System genau, welcher Sportverein welche Helligkeitsintensität benötigt und schaltet die Beleuchtung entsprechend. Auch das Warmwasser zum Duschen wird erst beim Betreten der Halle freigegeben. Die Nutzer der Halle sind angewiesen, sich beim Verlassen wieder an dem Zutrittsleser auszubuchen. So wird sichergestellt, dass beim Verlassen das Warmwasser sowie die Beleuchtung automatisch abgestellt werden. Sollte das einmal vergessen werden, sperrt das System Energie und Wasser nach einer vorgegebenen Zeit. Auch in diesem Projektbeispiel werden die Ressourcen zugeteilt und mit den jeweiligen Nutzern verbrauchsgerecht abgerechnet. Inzwischen sind in Isernhagen fünf Sporthallen mit dieser Technik ausgestattet – eine weitere wird in Kürze folgen. Die Kopplung der Systeme erfolgt in diesem Projekt nicht über eine digitale Busschnittstelle, sondern direkt mit Hilfe von potentialfreien Kontakten der Zutrittskontrollzentrale. Diese übernimmt auch die Steuerung der Ressourcen Strom und Wasser, was eine besonders kostengünstige Lösung bedeutet, da keine eigene Steuereinheit für die Gebäudetechnik benötigt wird.

Umweltschutz ohne Nachteile

In vielen Gebäuden ist sowohl ein Gebäudemanagementsystem als auch ein Zutrittskontrollsystem im Einsatz, die völlig autark nebeneinander arbeiten. Die Projektbeispiele zeigen, wie durch einfache Maßnahmen diese beiden vorhandenen Systeme gekoppelt werden können und so durch bedarfsgerechte Steuerung effizient Energie und andere Ressourcen wie z.B. Wasser gespart werden. Die Kosten für die Systemkopplung sind von Projekt zu Projekt verschieden und hängen stark davon ab, welches Konzept sich als geeignet erweist. Nicht nur die hier aufgeführten drei Projektbeispiele zeigen jedoch deutlich, dass sich Amortisationszeiten erzielen lassen, die oft unter zwei Jahren liegen. Hier wird nicht nur schnell Geld gespart – es wird auch ein wichtiger Beitrag zum Umweltschutz geleistet, ohne dass der Nutzer einen Komfortnachteil erleidet.

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