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Gebäudeautomation und Energieeinsparung mit BACnet

Gebäude sind Energiefresser – insbesondere Heizen und Kühlen verbrauchen Unmengen von Energie und verursachen hohe CO2-Emissionen. Deshalb ist gerade im Gebäudebereich Energieeinsparung durch Effizienzsteigerung hochaktuell und gesetzlich geregelt. Dieser Artikel behandelt zunächst das Thema Energieeffizienz und widmet sich dann der Frage, welche Mechanismen BACnet hierfür zur Verfügung stellt.
Die Gesetzgebung verfolgt in Deutschland nicht nur den verstärkten Einsatz erneuerbarer Energien durch das Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG), sondern insbesondere auch eine hohe Energieeffizienz von Gebäuden durch die Energieeinsparverordnung (EnEV). Energieeffizienz im Sinne der EnEV berücksichtigte bisher jedoch eher ’statische Elemente‘ wie Dämmwerte von Bauteilen und Baustoffen, effiziente Anlagentechnik wie z.B. Heiz-, Kühl- und Beleuchtungssysteme und Umrechnungen der eingesetzten Energieträger auf Primärenergieäquivalente. In der Praxis werden Gebäude jedoch ‚dynamisch‘ betrieben. Kamen dafür in der Vergangenheit Geräte wie ‚Lichtschalter‘, ‚Thermostatventile‘ und ‚Schaltuhren‘ zum Einsatz, stehen heute umfangreiche Vernetzungstechnologien wie z.B. KNX, LON und BACnet zur Verfügung, die durch gewerkeübergreifende bedarfsgerechte Gebäudeautomationsfunktionen dort anfangen, wo die ’statische Energieeffizienz‘ aufhört. Nutzungsbezogene und gut geplante und ausgeführte Gebäudeautomation stellt somit die nächste Optimierungsstufe der Energieeffizienz dar.

Einteilung in GA-Effizienzklassen

Nachdem die ersten Versionen der EnEV die Dynamik des Gebäudes schlicht unberücksichtigt gelassen haben, wurde das Thema durch die Norm EN15232 ‚Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden – Einfluss von Gebäudeautomation und Gebäudemanagement‘ systematisch behandelt. Als Ergebnis der Bewertung eines konkreten Projekts wird die Gebäudeautomation in die GA-Effizienzklassen A (sehr gut) über B, C, und D (sehr schlecht) einsortiert. Ein Blick auf die konkrete Anlagentechnik hinter dieser Klassifizierung zeigt folgendes Bild: Energieeffizienzklasse D: Technik von vorgestern, keine Automation, keine oder nur rudimentäre Regelungsmöglichkeiten, kurz: Uralt-Technik. Energieeffizienzklasse C: Nicht vernetzte, aktuelle Technik wie z.B. Thermostatventile, außentemperaturgeführte Heizungsvorlauftemperatur, Lichtschalter, Dimmer, Energieeffizienzklasse B: Teilvernetzte Systeme wie z.B. Dali zur Lichtsteuerung und -regelung, ‚Fenster auf/Heizung aus-Funktionen‘ u.ä. Energieeffizienzklasse A: Vollvernetzte Systeme mit bedarfsorientierten Funktionen (Räume werden nur bei Bedarf konditioniert, Zentralanlagen kennen Stand-by-Zustände, Fehlererkennungs- und Anlagendokumentationsfunktionen, Optimierungsmöglichkeiten u.ä.). Nachdem die EN15232 das Automationspotenzial und die damit einhergehende Effizienzsteigerung aufgezeigt hat, sind endlich auch die Macher der EnEV auf das Thema aufmerksam geworden und haben mit dem Teil 11 das Thema Gebäudeautomation eingepflegt. Strukturell entsprechen die hier aufgeführten Automatisierungsgrade A – D den gleichnamigen Funktionsklassen A – D der Norm EN15232. Allerdings finden die in der EN15232 entwickelten GA-Faktoren in dieser Form bisher keine Verwendung bei der energetischen Bewertung gemäß DIN V18599.

Weltweit genormtes Standard-Datenprotokoll BACnet

BACnet als weltweit genormtes Standard-Datenprotokoll wird von den international agierenden ‚Big Playern‘ der Gebäudeautomationsbranche in Form von Komponenten und Automationslösungen umfangreich und mit steigender Tendenz unterstützt. Haupteinsatzgebiete von BACnet sind große Liegenschaften und hier zumeist die Management- und Automationsebene. BACnet-Geräte der Feldebene können über BACnet-MS/TP (Master-Slave/Token passing) angebunden werden; oftmals kommen hier auch KNX und LON im Zusammenspiel mit Dali zur Lichtsteuerung und SMI zur Antriebssteuerung (Verschattungstechnik) zur Anwendung und kommunizieren über Gateways mit BACnet. BACnet definiert keine eigene Übertragungstechnik, sondern setzt auf bestehende Standards auf. Die Ethernet-Verkabelungsstruktur wird für BACnet-Ethernet und BACnet/IP verwendet, während RS 485 in der Feldebene für BACnet MS/TP zum Einsatz kommt. In BACnet werden Informationen in sogenannten Properties gespeichert. Hierbei kann es sich um aktuelle Werte, Zustände oder auch Betriebsparameter handeln. Eine Gruppe von Properties, die zusammen gehören, bilden das sogenannte ‚Objekt‘. Ein typisches Objekt für einen Binäreingang enthält z.B. die Properties ‚aktueller Wert‘, ‚Objektadresse‘, ‚Statusflags‘. BACnet stellt zur Erreichung der Effizienzklasse A eine Vielzahl von Objekten mit umfangreicher Property-Ausstattung zur Verfügung. So stehen die für die grundlegenden digitalen und analogen E/A- und Reglerfunktionen jeweils spezialisierte Objekte bereit. Besonders unterstützt werden die Automations- und Managementfunktionen. So gewährleisten umfangreiche Zeit- und Belegungsplan-Objekte nutzungsspezifische Automationsfunktionen. Trendlog-Objekte ermöglichen Langzeit-Aufzeichnungen beliebiger Funktionen und unterstützen so die Optimierung der Automationsfunktionen. Mithilfe von Alarm- und Ereignisobjekten können Grenzwertverletzungen und geänderte Betriebszustände einfach erfasst und entsprechend behandelt werden. Es stehen auch Objekte zur Behandlung von Zählerimpulsen und Verbrauchszählungen bereit.

Fazit

Im Ergebnis lässt sich feststellen, dass mit BACnet umfangreiche, technische Möglichkeiten zur Verfügung stehen, hochgradig energieeffizente Gebäude durch dynamischen Anlagenbetrieb gepaart mit Optimierungsstrategien sicherzustellen und somit die aktuelle Effizienzklasse A zu erreichen. Leider haben die Akteure am Bau, angefangen vom Architekten über Fachplaner bis hin zum Handwerker kaum Know-How in diesem immer wichtiger werdenden Wissensgebiet. Dieses zu ändern, hat sich die Dialacademy auf die Fahnen geschrieben, und zwar praxisorientiert und herstellerneutral.

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