Zukunftsfähige Gebäude wie das Cube Berlin, EDGE Grand Central Berlin oder das Ship in Köln unterscheiden sich zwar äußerlich, haben jedoch eines gemeinsam: Sie sind digital völlig vernetzt. Wie funktioniert das? Welche Komponenten braucht es, um wirklich ein Smart Building zu sein?
Bärbel Rechenbach
Man stelle sich vor: Schon auf dem Weg ins Büro navigiert mich mein Smartphone zu einem Parkplatz in der Tiefgarage. Während ich stressfrei mein Auto oder Fahrrad parke, bereitet die Gebäudetechnik in Echtzeit meine angepasste Bürowärme vor, sorgt für das nötige Licht und entsprechende Lüftung. Jalousien fahren je nach Sonneneinstrahlung rauf oder runter. Als Türöffner dient ein Smartphone. Alles funktioniert automatisch über eine App, die mich durch das Gebäude navigiert. Um das zu ermöglichen, sind Tausende digitale Sensoren wie zum Beispiel Beacons (Kleine Bluetooth-Sender, Funkantennen, Meldeanlagen) am und im Bürogebäude installiert, die sämtliche Umweltparameter, Personenverhalten und Auslastung technischer Anlagen aufnehmen und in ein künstliches Gehirn (Brain, Cloud) einspeisen.
Per selbstlernender Software /Technologie Internet of Things (IoT) sind alle technischen Gebäudekomponenten miteinander vernetzt und können kommunizieren. Das können Medientechniken sein, Informations-, Brand- und Einbruchmeldeanlagen, Sicherheits- wie Zutrittssysteme, Verschattungen, Türen, Fenster bis hin zu Heizung, Raumtemperatur und Lüftung. Das alles verfolgt den Zweck, ein Smart Building zu errichten mit optimalen Energieverbrauch, weniger Betriebskosten und Ausfallzeiten sowie vorrausschauender Wartung.
Nicht zu verwechseln mit einem Smart Home, bei den nur einzelnen Komponenten der Haustechnik eines Privathauses wie Licht- oder Wärmeregelung digital geregelt werden.
Smart Building steckt weltweit noch in den Kinderschuhen, da es großer Investitionen bedarf. Deshalb wagen sich derzeit vorwiegend Bauherren großer Zweckgebäude wie Büroimmobilen, Krankenhäuser, Schulen Flughafen oder Bahnhofsgebäude an solche Projekte. Dennoch werden sie die Zukunft der gesamten Arbeitswelt bestimmen.
Vorreiter war Amsterdam
Das erste Gebäude weltweit, das als Smart Building gilt, ist das The EDGE in Amsterdam1.0. Von ihm ging 2014 die Initialzündung aus. Hier werden unter anderem 70 Prozent weniger Strom als in klassischen Bürogebäuden verbraucht. Dafür sind nicht nur rund 28.000 Sensoren installiert und allein 6.000 Leuchten in ein IP-basiertes LED-System eingebunden. Auch die Gebäudeform und Fassade sind energetisch ausgeklügelt. EDGE Hamburg folgte. Jetzt steht in Berlin mit dem EDGE Central die neuste Generation 2.0. „Deutschland tut sich gegenüber den Niederlanden noch schwer mit Smart Buildings, behauptet der Vorsitzender der Geschäftsführung, Martin Rodeck, aus Erfahrung. „Bereits in der Planungsphase sind völlig neue Ansätze und eine enge Kommunikation zwischen allen Beteiligten unerlässlich. Die Zeiten, in denen die TGA zum Beispiel dem Bauherren Komponenten vorgibt oder die einen Zuluft und Abluft im Gebäude bestimmen, wieder andere Wasser und Aufzüge, sind endgültig vorbei.“ Erstmalig in Deutschland gelang es beim EDGE Central in Teamarbeit, die gesamte TGA im BACnet/IP Netzwerk aufzubauen. Hardware /Netzwerk, Sensorik, Controller switches gehörten für Bauherrn, Planer und ausführende Firmen gedanklich genauso zur Infrastrukturplanung wie Wasser-, Heizungs- oder Stromleitungen. Smart Building Komponenten sind im Internet (IoT) integriert und miteinander vernetzt. Über eine eigens dafür entwickelte App und neueste Machine Learning-Technologien lassen sich alle Arbeitsplätze im Gebäude individuell konfigurieren. Als Internetplattform dient dazu die virtuelle „Cloud“ oberhalb des Gebäudes. Deren Intelligenz versetzt das Gebäude in die Lage zu wissen, wieviel Leute im Gebäude sind, wo sie sind oder wo Räume leer sind, wieviel Menschen in einem Raum arbeiten, wie der Luftzustand ist, die Temperatur, Helligkeit oder Lautstärke usw. Alle Parameter werden von rund 1.500 Sensoren im Deckensystem gemessen. Deren Vernetzung mit dem gesamten Internet Protocol Backbone und Gebäudemanagementsystem ermöglicht, dass das Haus automatisch auf alle Gebäudeparameter reagiert und Zustände vernünftig regelt. Rodeck: „Wir versprechen uns von dieser Digitalisierung, die Klimarisiken unserer Immobilie zu erkennen und aktiv managen zu können.“
Mit Hilfe eines IP-Backbone und einem Cloud-basierten Gebäudemanagementsystems steuert sich das Gebäude selbst und schafft zudem rundum Wohlfühlatmosphäre. Die ist mehr denn je gefragt. Denn die junge Generation weiß heute genau, wie sie arbeiten will – in einem gesunden und kreativen Umfeld. Das EGDGE Grand Central wird dem durchaus gerecht. Es verfügt unter anderem über vertikale Gärten im Campus, tageslichtdurchflutete Innenbereiche, flexibel und individuell gestaltete Arbeitsräume - auch auf dem großen Dachgarten. Verkaufs-, und Restaurantflächen (Food Court) gehören genauso zum Smart-Building-Konzept wie Sport-Kursangebote oder eine Kita im Haus. Als Gesamtpaket erhielt das Gebäude erstmalig in Deutschland die Auszeichnung mit DGNB Platin und WELL Core v2 GOLD. Gleiche Ziele verfolgt auch das Management im benachbarten Cube Berlin oder beim The Ship in Köln, in denen ebenso für jede Arbeitssituation Raumangebote existieren, die mit Nutzerbedürfnissen genau abgestimmt und per App gesteuert werden. Von der keylosen Zutrittskontrolle bis hin zu Räumen, bei denen der Energieverbrauch selbstständig herunterfährt, wenn sie nicht genutzt werden.
Sowohl Nutzer profitieren von solchen intelligenten Lösungen als auch das Management, das jederzeit alle Vertrags- Wartungs-, Verbrauchs- und Auslastungsdaten im Blick hat, reagieren kann und somit Kosten spart.
Zu weiteren Projekten gesunder und intelligenter Gebäude, die in der Hauptstadt entstehen, gehört das EDGE East Side Berlin und das DSTRCT.BERLIN. Letzteres wird ein smarter Bürokomplex auf dem Gelände des Alten Schlachthofs.
Hightech Produkte für intelligente Vernetzung und Sicherheit
Der Trend Smarter Gebäudetechnik ruft zunehmend Hard- und Softwareunternehmen auf den Plan, die sich den smarten Anforderungen mit Hightech-Produkten stellen und Bauherren auch in der Findung von Lösungen unterstützen. Auch was die Abwehr von Cyberangriffen angeht, die ein digital vernetztes Gebäude treffen können. Player wie Siemens, Bosch, Infineon oder Geze gehen da voran und bieten hardwarebasierte Sicherheitslösungen an. Im Januar 2021 stellte Infineon beispielsweise das neue „XENSIV Predictive Maintenance Evaluation Kit“ vor. Zusammen mit dem IoT-Dienstleister Klika Tech entwickelt, vom Cloud-Service-Provider AWS unterstützt, bietet es den Kunden eine schnelle und einfache Evaluierung sensorbasierter Überwachung an.
Andere Unternehmen wie Thing Technologies suchen zum Beispiel mit Forschungseinrichtungen wie der RWTH Aachen nach Innovativen Lösungen. Beim CUBE Berlin fanden sie diese in „Energieverschiebungen“. Hier besitzen die Fenster eine Solarbeschichtung, die das Aufheizen der Innenräume im Sommer reduziert. Dafür ist das Glas speziell mit hauchdünnen Lagen beschichtet. Scheiben von 1,74 Metern Breite bis 3,05 Metern Höhe färben sich über eine angelegte Gleichspannung problemlos ein und helfen erheblich, Energie zu sparen. Bis zu 95 Prozent der Sonneneinstrahlung können abgehalten werden.
Auch Schlösser und Beschläge werden immer mehr in automatisch funktionierende Abläufe integriert. So ermöglicht beispielsweise ein Geze „Cockpit“, automatisierte Systemkomponenten im Bereich Tür-, Fenster- und Sicherheitstechnik zu vernetzen, zentral zu steuern und gezielt zu überwachen. Gerade was die Ausstattung von Smart Buildings angeht, blickt Geze blickt weit in die Zukunft und investierte allein dreizehn Millionen Euro in ein eigenes intelligentes Entwicklungszentrum. Im barrierefreien Gebäude selbst sind alle Gewerke vernetzt und in die Gebäudeleittechnik integriert. Wie auf der Webseite des Unternehmens beschrieben, lässt sich die Beleuchtung im Gebäude über BUS-Systeme auf einer Stockwerksfläche einzelner Raumzonen dynamisch zusammenschalten. „Für einzelne Arbeitsgruppen können direkte und indirekte Beleuchtungselemente gruppiert und gewünschte Beleuchtungsszenarien definiert werden. Einstellungen können ganz einfach und bereichsbezogen an einem Touch Panel im Raum gemacht werden. Genauso können alle automatisierten Fenster digital gruppiert werden.“
Eine Dormakaba Lösung sichert den Zugang im Cube Berlin. Dafür entwickelte das Unternehmen eine Mobile Access Lösung in Verbindung mit der Liftsteuerung des Gebäudes. Online-Zutrittsleser befinden sich an allen Gebäudezugängen, am Foyerzutritt, an Aufzügen oder Etagenzugängen.
Unter Einhaltung aktueller Richtlinien für Datensicherheit und Brandschutz bietet Bosch mit dem neuen „Avenar Panels 8000“ und „2000“ einen standortunabhängigen Zugriff auf Echtzeitinformationen und relevanten Informationen über die Cloud. In diesem Jahr ergänzt die neue mobile App Fire Remote Services das Angebot. Sie bringt die Steuerung von Brandmeldesystemen aufs Smartphone.
Auf besondere hygienische Corona-Anforderungen derzeit reagiert Siemens mit einer Comfy-App in Verbindung mit Enlighted-Sensoren. Über WLAN-Zugriff kann sofort angezeigt werden, wie viele Menschen sich zu jeder Zeit im Gebäude aufhalten, sodass Mindestabstände eingehalten werden können. Alle gespeicherten Daten liegen dann zur Analyse bereit, um auch Nachhinein Abläufe nachvollziehen und Infektionsrisiken minimieren zu können.
Fest steht, intelligent vernetzte Technologien in einem Gebäude sowie eine abgestimmte Gebäudehülle können erheblich Ressourcen schonen, Kosten reduzieren und für ein gesundes, komfortables Arbeitsumfeld mit angepasstem Aufenthaltsqualitäten sorgen. Smart Buildings tragen zweifelsohne zur Energiewende bei und sind eine wichtige Investition in die digitale Zukunft.
Info: Building Twin in Echtzeit
Im Zusammenhang mit digitaler Vernetzung eines Smart Buildings fällt immer wieder der Begriff: Building Twin (digitaler Gebäudezwilling). Was bedeutet er?
Mit Hilfe datenerfassender Sensoren wird ein „digitalen Zwilling“ erstellt, der alle technischen Parameter des Gebäudes in Echtzeit erfasst und verarbeitet. Er ermöglicht so eine effiziente zeitnahe Anpassung von Prozessen, Produkten und Dienstleistungen. Dazu verfügt der Twin über moderne Analyse-, Überwachungs- und Prognosefähigkeiten.