Das IoT als Nervensystem der Gebäudeautomation

In der Gebäudeautomation spielt das Internet of Things die wichtige Rolle des Informationsübermittlers. Das Ziel: Gebäude nachhaltiger und effizienter machen.

Die Gebäudeautomation ist ein unverzichtbares Werkzeug für Bauherren und Gebäudemanager. Da neben Effizienz und Komfort auch die Nachhaltigkeit immer wichtiger wird, nimmt sie mittlerweile eine zentrale Funktion bei der Planung und später beim ressourcenschonenden Betrieb eines Gebäudes ein.

Mit Gebäudeautomation (GA) ist die Integration von technologischen Systemen gemeint, um die Funktionen eines Gebäudes zu steuern und zu optimieren. Dies umfasst Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen (HLK), Beleuchtung, Sicherheitssysteme, Energiemanagement und vieles mehr. Durch die Automatisierung dieser Anlagen lässt sich ein Gebäude intelligent managen und überwachen – sie macht es zu einem Smart Building. Das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) sorgt für die nötige Vernetzung aller Komponenten und für die zuverlässige Übertragung aller Informationen an die richtigen Stellen.

Gebäudeautomationssysteme punkten mit Flexibilität. Sie sind modular erweiterbar, um sich wechselnden Anforderungen anzupassen. Sie bieten die Möglichkeit der Fernsteuerung und -überwachung, was die Effizienz und Reaktionsfähigkeit bei Störungen verbessert. Selbst Herausforderungen wie der Wärmeverlust durch Aufzugsschächte lassen sich mit der passenden IoT-Technik lösen. Die gesammelten Daten aus den Gebäudeautomationssystemen ermöglichen dem Facility Management eine umfassende Analyse des Gebäudebetriebs, die zur kontinuierlichen Verbesserung der Anlagensteuerung beiträgt.

Einer der zentralen Aspekte der Gebäudeautomation ist es, für eine bessere Energieeffizienz aller technischen Anlagen zu sorgen. In Zeiten steigender Energiekosten und des Klimawandels spielt Nachhaltigkeit eine immer größere Rolle. In der Immobilienwirtschaft speziell: die Reduzierung des CO₂-Fußabdrucks von Gebäuden. Damit trägt Automation wesentlich zum Erreichen der ESG-Kriterien (Environmental, Social, Governance) bei.

Eine smarte Gebäudeverwaltung minimiert Energieverschwendung, indem sie die HLK-Systeme und die Beleuchtung intelligent an den tatsächlichen Bedarf anpasst. Wertvolle Ressourcen wie Wasser und Strom lassen sich einsparen, wenn Verbräuche genau erfasst und gesteuert werden. Die Automation bringt also volle Transparenz hinsichtlich des Energieverbrauchs und hilft zudem dabei, erneuerbare Energiequellen optimal zu nutzen und grünen Strom im Gebäude bedarfsgerecht zu verteilen.

Automatisierte Systeme unterstützen den Betrieb und die Wartung von Gebäuden, was zu einer längeren Lebensdauer der technischen Anlagen führt und den Wert des Gebäudes erhält. So kann eine intelligente Gebäudeautomation auch dazu beitragen, das Qualitätssiegel Nachhaltiges Gebäude (QNG – siehe Infobox) zu erhalten.

Die Optimierung von Energieverbrauch und Wartungsbedarf führt zudem zu erheblichen Kosteneinsparungen über die Lebensdauer eines Gebäudes. Ein weiterer wichtiger Faktor ist der Komfort für Bewohner oder Berufstätige. Moderne Gebäudeautomationssysteme schaffen ein angenehmes und gesundes Arbeits- oder Wohnklima, das sich positiv auf die Zufriedenheit und Leistungsfähigkeit auswirkt. Durch automatisierte Zugangskontrollen und angepasste Beleuchtungssysteme lässt sich die Barrierefreiheit und Sicherheit in Gebäuden erhöhen, was allen Nutzergruppen zugutekommt.

Die Gebäudeautomation profitiert erheblich von IoT-Technologien, die die Vernetzung und Steuerung der Systeme ermöglichen. IoT-Sensoren überwachen Parameter wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Licht, CO2-Gehalt und Bewegung. Sie liefern Echtzeitdaten zur Optimierung von HLK-Systemen und Beleuchtung und senden diese über ein integriertes Mobilfunkmodul in die Cloud. Oder auch direkt an Aktoren: Diese IoT-Geräte im Smart Building steuern Systeme auf der Grundlage der von den Sensoren erfassten Daten. Sie regulieren beispielsweise die Temperatur oder dimmen das Licht. Intelligente Stromzähler (Smart Meter) sind ebenfalls Teil der Gebäudetechnik.

IoT-Plattformen ermöglichen die zentrale Steuerung und Überwachung aller Systeme in einem Gebäude. Sie sind das Gehirn einer technischen Gebäudeausrüstung (TGA) und bieten auch die Möglichkeit der Fernsteuerung. Gebäudemanager sehen am Monitor transparent den Stromverbrauch und die Leistung der elektrischen Anlagen und der Haustechnik. Das Dashboard zeigt auch fehlerhaften Betrieb an, etwa wenn Räume gleichzeitig gekühlt und geheizt werden, wenn Ventilatoren laufen, obwohl die Lüftungsanlage abgeschaltet ist, oder wenn eine Wärmepumpe ungewöhnliche Werte aufweist. IoT-Lösungen helfen zudem bei der effizienten Nutzung von Energiequellen, einschließlich erneuerbarer Energien wie Solar- oder Windkraft.

Für ältere Gebäude ohne ein smartes Automationssystem bietet sich eine Retrofit-Lösung an, also ein nachträgliches Aufrüsten. Das Proptech-Startup metr zum Beispiel hat ein System zur automatischen Heizungsoptimierung entwickelt, mit dem die Immobilienwirtschaft schnell und minimalinvasiv Energieeinsparungen im Heizungskeller generieren kann. Kostenintensive Investitionen in energetische Gebäudesanierung oder neue Anlagentechnik sind nicht nötig.

Der „Heizungswächter“ von metr ist eine Monitoring-Lösung, die volle Transparenz über den Betriebszustand der Heizungsanlage liefert. Der Hersteller der Heizungsanlage spielt dabei keine Rolle. Die erfassten Betriebsdaten werden über ein IoT-Gateway und Mobilfunkkonnektivität der Deutschen Telekom sicher aus dem Keller in die metr-Plattform übertragen, mithilfe eines KI-Algorithmus ausgewertet und anschließend auf einem Dashboard dargestellt. Auf Basis der ausgewerteten Echtzeitdaten lässt sich die Heizungsanlage nun effizienter betreiben.

Die intelligente Energieoptimierung von metr unterstützt den energieeffizienten Betrieb aus der Ferne zusätzlich über Wettervorhersage-Daten. Der virtuelle Heizungsoptimierer aus der Cloud passt die Wärmemenge des Gebäudes an Wetterveränderungen an. Dadurch kann der Energieverbrauch des Gebäudes und die daraus resultierenden CO2-Emissionen um weitere 25 Prozent reduziert werden. So unterstützen Telekom und metr über die Nutzung von IoT-Technologie die Immobilienwirtschaft auf dem Weg in eine nachhaltige und klimafreundliche Zukunft.

Sich zu Hause oder im Büro rundum sicher fühlen: Wichtig für Bewohner und Beschäftigte – und ein entscheidender Vorteil von Automationssystemen. IoT-Sicherheitslösungen, die in die Gebäudeautomation integriert sind, bieten einen umfassenden Schutz vor Einbrüchen, Bränden und anderen Gefahren. Das umfasst auch Maßnahmen für kritische Infrastrukturen.

So hat die Telekom bei einem ihrer Kunden, dem Fachgroßhändler Richter+Frenzel, alle Standorte mit vernetzten IoT-Gateways ausgestattet, die kontinuierlich die Spannungsversorgung der Router prüfen. Dieses smarte Energiemonitoring übernehmen sogenannte SMARTsockets des Telekom-Partners PSsystec. Sie melden sich automatisch, wenn sie in einem Lager oder einem Store eine Störung registrieren. Die Geräte sind dank ihrer IoT-Multi-SIM unabhängig vom Kundennetz über Mobilfunk (NB-IoT & LTE-M) an die IoT-Plattform der Telekom angeschlossen und lassen sich online überwachen. Liegt eine Störung am Router selbst vor, kann sofort ein Telekom-Wartungsteam ausrücken; ist der gesamte Strom weg, macht sich der Service von Richter+Frenzel auf den Weg. Die IoT-Anbindung der Standorte sorgt für eine deutlich schnellere Reaktion auf Störungen und somit für einen besseren Schutz der für den Großhändler geschäftskritischen Infrastruktur, die er für die zuverlässige Kommunikation mit Kunden und Lieferanten benötigt.

Natürlich wird auch Künstliche Intelligenz zukünftig eine größere Rolle in der Gebäudeautomation übernehmen. Wird die HLK-Steuerung im Bürogebäude zum Beispiel mit Daten aus der Raumbelegung und zusätzlich mit aktuellen Wetterdaten gefüttert, weiß das System, wann ein Besprechungsraum Heizung oder Kühlung benötigt und wann nicht. Das gleiche Prinzip lässt sich auch auf die Reinigung von Räumen anwenden. Die KI-Plattform des Telekom-Partners Soobr berechnet für das Reinigungspersonal anhand von Belegungsdaten und IoT-Sensorwerten die ideale Route durchs Gebäude. Der Reinigungsfortschritt lässt sich in Echtzeit verfolgen. Technische Basis für das System ist Konnektivität über IoT-SIM-Karten der Telekom.

Ein Digitaler Zwilling eines Gebäudes erlaubt zudem die vorausschauende Steuerung und Wartung. Das virtuelle Abbild simuliert das Verhalten der Anlagen im Haus mithilfe einer KI-Plattform. Diese berechnet aus Betriebsdaten der Versorgungsysteme, Betriebszeiten und Verbrauchswerten sowie Wetterprognosen eine effizientere Steuerung aller Anlagen. Raumtemperatur, CO2-Gehalt und Luftfeuchtigkeit bleiben so immer im optimalen Bereich. Das spart Kosten, ist nachhaltig und erhöht den Komfort für alle Nutzer.

*Abkürzungsverzeichnis
Wichtige Abkürzungen im Artikel
GA = Gebäudeautomation
HLK = Heizung, Lüftung und Klimatechnik (HLKK = plus Kältetechnik)
TGA = Technische Gebäudeausrüstung
BMWSB = Bundesministeriums für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen
QNG = Qualitätssiegel Nachhaltiges Gebäude
ESG = Environmental, Social, Governance (Umwelt, Soziales, Unternehmensführung)
IoT = Internet of Things (Internet der Dinge)
KI = Künstliche Intelligenz (AI = Artificial Intelligence)
LTE-M = Long Term Evolution for Machines
NB-IoT = NarrowBand Internet of Things