Was ist Gebäudeautomation?

Gebäudeautomation (GA) ist die automatische Steuerung, Regelung, Überwachung und Optimierung der Technischen Gebäudeausrüstung (TGA). Die GA integriert Heizung, Lüftung, Klima, Beleuchtung, Verschattung und andere Gebäude-Technik in ein smartes Gesamtsystem. Ziel der GA ist der effiziente, sichere und komfortable Betrieb des Gebäudes. Im Fokus der GA-Branche stehen gewerbliche und öffentliche Nichtwohngebäude wie zum Beispiel Krankenhäuser, Flughäfen, Shopping Malls, Büro- und Verwaltungsgebäude. Ein optimal vernetztes Gebäude wird in diesem Sektor als Smart Building bezeichnet. Für Automationslösungen in Privatwohnungen hat sich der Begriff Smart Home etabliert.

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Warum Gebäudeautomation?

Von der Gebäudeautomation (GA) sollen alle Beteiligten profitieren – insbesondere Investoren, Betreiber und Nutzer von Gebäuden. Die GA verfolgt im Wesentlichen drei Ziele:

  • GA soll die Effizienz des Gebäudes optimieren – vor allem den Ressourcenverbrauch und die Betriebskosten senken.
  • GA soll die Sicherheit erhöhen für die Menschen und die Technik im Gebäude.
  • GA soll den Komfort im Gebäude erhöhen, sodass Nutzer und Betreiber sich im Alltag wohlfühlen.

Für Investoren lohnt sich das Investment in die GA. Sie macht bei einem Neubau nur etwa 1-2 % der Erstellungskosten aus. Der geringe Zusatzaufwand amortisiert sich in der Regel nach wenigen Jahren. Denn die GA hat ein großes Einsparpotenzial im laufenden Betrieb. Außerdem sind smarte, nachhaltige Gebäude mit Zertifizierungen wie DGNB, LEED oder BREEAM auf dem Immobilien­markt sehr gefragt. Sie genießen auch in Krisen eine hohe Wertstabilität.

Energieeffizienz

Ein vollautomatisiertes Smart Building spart gegenüber einem konventionellen Gebäude bis zu 49 % der Gesamtenergie.

Wie viel Energie spart Gebäudeautomation?

Ein vollautomatisiertes Bürogebäude (Automationsklasse A) spart gegenüber einem wenig automatisierten Referenzgebäude (Automationsklasse C) 30 % Wärmeenergie und 13 % Strom. Diese Werte stammen aus den Normen DIN V 18599-11 und EN 15232. Die Hochschule Biberach kam im Rahmen einer zweijährigen Praxisstudie sogar auf Energieeinsparungen in Höhe von 49 %. Das sind jedoch nur grobe Richtwerte – die Einsparungen variieren je nach Projekt und Gebäude: Die GA ist eine Querschnittstechnologie, die alle energieintensiven Anlagen im Gebäude miteinander vernetzt. Weil so viele Systeme im Spiel sind, gibt es zahreiche Stellschrauben. Hinzu kommen die Bauphysik und das Verhalten der Menschen, die einen wesentlichen Einfluss auf den Energie- und Ressourcenverbrauch haben.

Wie funktioniert Gebäudeautomation?

Die Software-Produkte von Kieback&Peter im täglichen Einsatz
Software für Energie- und Gebäudemanagement ǀ © Rawpixel.com / Kieback&Peter

Ein zentraler Baustein der Gebäudeautomation (GA) ist die Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik (MSR-Technik). Hierbei handelt sich in der Regel um Hardware, die meist unauffällig im Gebäude installiert ist – zum Beispiel Sensoren, Aktoren, Controller, Schaltschränke, Funk- und Kabelnetze. Ein zunehmend wichtiger Bestandteil der GA ist außerdem die Software. Sie übernimmt übergeordnete, komplexere Aufgaben im Bereich des Energie- und Gebäudemanagements. In der Branche sind hierfür Fachbegriffe wie Gebäudeleittechnik (GLT) oder Computer Aided Facility Management (CAFM) verbreitet.

Feld-Ebene

Sensoren

Die Messwertgeber-Modelle TAD/TLH/TDE auf einem Bild.
Messwertgeber für Außenwände und Lüftungskanäle ǀ © Kieback&Peter

Sensoren sind die Sinnesorgane der Gebäudeautomation. Sie erfassen den Ist-Zustand im Feld, das heißt an einer gebäudetechnischen Anlage, im Raum oder einer anderen Umgebung. Ihre Daten – zum Beispiel die Vorlauftemperatur der Heizungsanlage oder den CO2-Gehalt der Raumluft – übermitteln die Messwertgeber via Funk oder Kabel an den Controller.

Aktoren

Der 6-Wege-Kugelhahn CBV in Kombination mit dem Drehstellantrieb DS5
Drehstellantrieb mit 6-Wege-Kugelhahn ǀ © Kieback&Peter

Aktoren sind die Hände der Gebäudeautomation. Sie verrichten in der Regel mechanische Arbeit und können elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betrieben werden. Zum Beispiel öffnen sie eine Klappe, einen Hahn oder ein Ventil, um den Massenstrom (Heizungswasser, Frischluft etc.) zu verändern. Aktoren arbeiten in der Regel dann, wenn sie vom Controller einen Befehl erhalten. Modernere Aktoren können jedoch auch mit Intelligenz ausgestattet sein und einen Teil der Regelungsfunktionen selbst übernehmen.

Automations-Ebene

Controller

Ein DDC-Controller mit Touch-Display am Schaltschrank. ǀ © Kieback&Peter

Controller halten im Alltag die lebenswichtigen Funktionen der Gebäudetechnik aufrecht. Auf diesen kleinen Rechnern – auch Direct-Digital-Control-Gebäudeautomation (DDC-GA) genannt – laufen einfache oder auch komplexere Regelungsprogramme. Eine primitive Regelung funktioniert etwa so: Der Controller nimmt die Ist-Messwerte der Sensoren auf und vergleicht diese permanent mit den projektierten Soll-Werten. Wenn er eine signifikante Abweichung zwischen Soll und Ist feststellt, reagiert er so, wie er programmiert ist. Beispiel: Wenn der Controller feststellt, dass ein Raum statt auf den Soll-Wert 21 °C nur auf 16 °C geheizt ist, gibt er dem Aktor am Heizkörper einen Befehl: Ventil weiter öffnen, Wärmezufluss erhöhen.

Management-Ebene

Software

Die Software Connect wird auf einem Tablet bedient
Fernzugriff auf die Gebäudeleittechnik (GLT) ǀ © Brian Jackson / Adobe Stock, Kieback&Peter

Software übernimmt in der Gebäudeautomation übergeordnete Management-Aufgaben. Sie kann große Daten-Mengen aus unterschiedlichen Bereichen zusammenführen, dokumentieren, auswerten und übersichtlich visualisieren. Mit einer integrierten Software für Energie- und Gebäudemanagement können die Nutzer nicht nur das gesamte Smart Building permanent überwachen und bei Bedarf eingreifen. Sie können auch den Energieverbrauch und die Betriebssicherheit kontinuierlich verbessern. Wenn die Software mit anderen Systemen vernetzt ist und maschinelles Lernen oder andere Formen der Künstlichen Intelligenz (KI) nutzt, kann sie sich und die Gebäudeautomation selbst optimieren.

Die drei Ebenen der Gebäudeautomation
In der GA gibt es zahlreiche Kommunikationsprotokolle: Unser System 4000 arbeitet nativ mit BACnet und LON, integriert aber auch alle anderen Protokolle.

Ebenen-Modell der GA: In der Feld-Ebene sind Aktoren und Sensoren an den Anlagen oder im Raum installiert. Controller (DDC) regeln das Zusammenspiel auf der Automations-Ebene. Software übernimmt die übergeordneten Aufgaben auf der Management-Ebene.

Über Kieback&Peter

Die Kieback&Peter GmbH & Co. KG wurde 1927 in Berlin gegründet. Das Familienunternehmen zählt mit weltweit rund 1.400 Beschäftigten und 50 Standorten zu den führenden Anbietern für Gebäudeautomation. Mithilfe von Soft- und Hardware vernetzen die Experten gebäudetechnische Anlagen wie Heizung, Lüftung, Klima und Brandschutz zu einem optimalen Gesamtsystem. Der Mittelständler sorgt für mehr Komfort, Effizienz und Sicherheit im Gebäude – durch einfache, smarte Lösungen.

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