Gebäudesystemtechnik
Kompatibel über Systemgrenzen hinaus
ep8/2000, 2 Seiten
Die Lon Works-Technologie erfüllt die Anforderungen einer durchgängigen Automatisierungsplattform. Durch Verwendung von kleinen funktionalen Einheiten, die über ein Netzwerk kommunizieren und die Verfügbarkeit von Produkten aus den verschiedensten Bereichen der Gebäudetechnik und der industriellen Technik bietet sie flexible Einsatzmöglichkeiten. Aufgrund des gesamtheitlichen Ansatzes, d.h. die gesamte Gebäudetechnik mit einem Netzwerk zu erfassen und zu verwalten, bieten sich vielfältige Vorteile: · Statt konventioneller Verkabelung oder mehrerer unabhängiger Bussysteme wird ein gemeinsames Netzwerk verwendet. Dies führt zu erheblichen Verkabelungseinsparungen und damit zur Reduzierung der Brandlast. · Dezentraler Ansatz: Kleine Funktionseinheiten ohne zentrale Steuerung, die durch Software auf Feldbusebene zu Anwendungen interoperabel verknüpft werden sichern ein hohes Maß an Flexibilität. · Die Anpassung an geänderte Nutzungsbedingungen erfolgt kostengünstig durch einfache Änderung der Softwareverknüpfungen statt aufwendiger Umverdrahtung. · Komponenten verschiedener Hersteller lassen sich miteinander verknüpfen. Dadurch ergeben sich Synergieeffekte durch gemeinsame Nutzung gleichartiger Komponenten, wie z.B. Sensoren oder Bedieneinheiten. Dies führt zu Einsparungen beim Geräte- und Verkabelungsaufwand. · Ein breitgefächertes Angebot von Komponenten für alle Bereiche der Gebäudetechnik lässt die herstellerunabhängige Auswahl des optimalen Gerätes für die geplante Anwendung zu. · Optimale Energieeinsparungen durch gemeinsame, gewerkeübergreifende Strategien in integrierten Anwendungen für Nutzbereiche sowie direkte Einflussnahme auf Energieerzeugung und -bereitstellung durch Weiterleitung von Führungssignalen. · Bei Einsatz einer Lon Works-Zentrale sind alle Möglichkeiten eines modernen Gebäudemanagementsystems gegeben, wie z.B. Störungsüberwachung, Datensammlung und -auswertung, zentrale Managementprogramme usw. · Reduzierte Schulungs- und Einweisungsmaßnahmen durch gleiche Bedienphilosophie für alle Gewerke aufgrund von gemeinsamen Bedieneinheiten und einer Zentrale. · Zukunftsichere und weltweit verbreitete Technologie bietet Investitionsschutz und sichert die Teilnahme an der technologischen Weiterentwicklung auf Basis des installierten Netzwerkes. Einsatzfähig für alle Gebäudegrößen Aufgrund seiner Struktur ist die Lonworks-Technologie nicht nur für große Gebäude oder umfangreiche Liegenschaften, sondern für alle Gebäudegrößen im Zweckbau geeignet. Eine Installation kann aus nur wenigen Komponenten, hier Knoten genannt, bestehen. Diese werden einfach mit einem Kabel verbunden und durch ein Softwarewerkzeug miteinander verknüpft. Zusätzliche Komponenten, wie zentrale Steuereinheiten oder ähnliche kostspielige Einrichtungen, sind nicht erforderlich (Bild ). Bei größeren Systemen ist das Netzwerk in mehrere Segmente gegliedert, die mit Routern verbunden werden. Damit wird eine unnütze Belastung der Kommunikationswege vermieden. Nur die Nachrichten, die in anderen Segmenten erforderlich sind, werden über die Router weitergeleitet. Alle anderen Nachrichten sind auf das jeweilige Segment beschränkt. Aufgrund dieser Optimierung des Datenverkehrs kann die Kommunikation selbst in großen Netzwerken ohne Engpässe problemlos abgewickelt werden (Bild ). Installationen ohne Programmieraufwand Vor allem in kleineren und mittleren Gebäuden sind Lösungen notwendig, die keinen Programmieraufwand erfordern, einfach zu installieren und zu konfigurieren sind und dennoch flexible Anpassungsmöglichkeiten für den jeweiligen Einsatzfall besitzen. Die Geräte sind hierfür mit erprobten Standardanwendungen bestückt, in die langjährige Erfahrungen aus dem Bereich des jeweiligen Gewerks eingebracht wurden. Durch Standardwerte für die Betriebsparameter sind die Geräte zum großen Teil sofort nach Installation und Anlegen der Spannung betriebsbereit. Die notwendigen Anpassungen an die jeweilige Anlage lassen sich einfach durch ein PC-basierendes Softwaretool mit komfortablen Masken durchführen. Auch die funktionalen Verknüpfungen der einzelnen Komponenten werden mit diesem Tool durchgeführt. Das Beispiel (Bild ) für eine einfache Anwendung enthält einen Raumtemperaturregler mit integriertem Raumtemperaturfühler und Sollwertversteller, der über das Lon Works-Netzwerk mit einem Heiz- und einem Kühlventil Elektropraktiker, Berlin 54 (2000) 3 707 Harmonie HARMONIE Kompatibel über Systemgrenzenhinaus Die gesamtheitliche Planung und Ausführung der Gebäudetechnik muss gewerkeübergreifende Funktionen realisieren. Neben einem durchgängigen Automatisierungssystem sind optimal aufeinander abgestimmte Komponenten besonders wichtig. Aufbau Einzelraumanwendung mit netzwerkfähigen Aktoren und Sensoren Bilder: Honeywell Ein einfaches Netzwerk erfordert keine Zusatzkomponenten Umfangreiche Netzwerke sind in Segmente gegliedert, die mit Routern verbunden sind build.ing zur konstanten Regelung der Raumtemperatur verbunden ist. Der Lichtaktor regelt die Leuchten anhand der Helligkeit, die durch den über das Lon Works-Netzwerk verknüpften Multisensor erfasst wird. Der Multisensor enthält außerdem einen Präsenzmelder und den Empfänger für die Infrarot-Fernbedienung. Durch den Präsenzmelder wird die Beleuchtung abgeschaltet und die Raumtemperaturregelung auf reduzierten Betrieb umgeschaltet, wenn sich niemand im Raum aufhält. Durch die Infrarot-Fernbedienung lassen sich folgende Funktionen manuell ausführen: · Ein-/Ausschalten oder Dimmen der Beleuchtung · Auf- und Abfahren des Sonnenschutzes · Sollwertverstellung für die Raumtemperaturregelung Die Infrarot-Fernbedienung ermöglicht weitere Funktionen, wie z.B. manuelle Präsenzmeldung oder Schalten von Ventilatorstufen. Die Befehle werden ebenfalls durch das Lon Works-Netzwerk an die jeweiligen Komponenten übertragen. Die Sollwertverstellung kann alternativ durch einen Sollwertversteller direkt am Raumtemperaturregler durchgeführt werden. Der Sonnenschutzaktor fährt den Sonnenschutz anhand der über das Lon Works-Netzwerk erhaltenen Befehle in die jeweils geforderte Stellung. Bei Sonneneinstrahlung wird der Sonnenschutz ab-, bei Wind und Regen aufgefahren. Sollen anstatt der Infrarot-Fernbedienung konventionelle Taster eingesetzt werden, können diese mit Hilfe einer Tasterschnittstelle auf den Beleuchtungsaktor geführt und von dort über das Netzwerk weitergeleitet werden. Der Einzelraumregler und der Beleuchtungsaktor enthalten neben den Netzwerkvariablen, die für die Verknüpfungen erforderlich sind, auch physikalische Anschlüsse für alle notwendigen Sensoren und Aktoren. Der Sonnenschutzaktor besitzt physikalische Anschlüsse für konventionelle Taster. Bei Anlagen, die keine Anforderungen an hohe Flexibilität stellen, eröffnet sich damit die Möglichkeit, kostengünstige Anwendungen durch direkt verdrahtete Sensoren und Aktoren herzustellen. Auch für diesen Zweck steht eine breitgefächerte Auswahl an Geräten zur Verfügung. Direkt angeschlossene und über Netzwerk verknüpfte Komponenten können auch gemischt verwendet werden (Bild ). Bei konventionell Lösungen sind für einzelne Funktionen (z.B. Einzelraumregelung, Sonnenschutz-oder Beleuchtungssteuerung) zum Teil gleiche Geber und Einrichtungen für verschiedene Gewerke erforderlich. Durch die Lon Works-Technologie besteht die Möglichkeit, die notwendigen Geräte nur einmal zu installieren und gemeinsam zu nutzen: Ein gemeinsames Raumbediengerät enthält alle Bedienelemente, die für die Einstellungen des Raumes notwendig sind. Dies spart Gerätekosten ein und stellt sicher, das kein unterschiedliches Design für nebeneinander montierte Geräte in Erscheinung tritt. Eine elegante Lösung stellt hier die im obigen Beispiel verwendete Infrarot-Fernbedienung dar, die innerhalb des Raumes ortsunabhängige Eingriffe zulässt. Ein gemeinsamer Präsenzmelder kann zur Umschaltung auf reduzierten Betrieb sowohl für die Beleuchtung als auch für Raumtemperaturregelung dienen. Nutzungszeittabellen können sowohl für die Betriebsartumschaltung der Raumtemperaturregelung als auch für die Freigabe der Beleuchtung genutzt werden. Außentemperatur- und Windgeber können sowohl für die Sonnenschutzsteuerung als auch für die Temperaturregelung im Raumbereich und die Wärmeerzeugung genutzt werden. Abstimmung von Energieerzeugung und Verbrauchern Aus energetischer Sicht betrachtet, gliedert sich die Gebäudetechnik in zwei Bereiche: · Die Verbraucher in Form von technischer Ausrüstung von Nutzflächen Dazu zählen z.B. die Klimatisierung, Beleuchtung, Beschattung und Überwachung von Büros, Konferenzräumen, Nebenräumen, Kantinen usw. · Die Energieversorgung bzw. Energieerzeugung und Medienversorgung Dazu zählen z.B. Klima-, Heizungs- und Kälteanlagen sowie Elektro- und Wassereinspeisung sowie die Verteilstationen. Das Einsparungspotential eines Gebäudes kann nur dann voll ausgeschöpft werden, wenn die Energieerzeugung und -bereitstellung auf die Anforderungen aus den Einzelräumen abgestimmt sind, d.h. nur die tatsächliche erforderliche Energie wird vorgehalten und somit die Verluste bei Erzeugung und Transport minimiert. Zu diesem Zeck wird von den Regelkreisen der Einzelraumregelung ein Lastsignal generiert. Daraus kann die Energieerzeugung erkennen, wie hoch die Anforderung tatsächlich ist und dementsprechend die Sollwerte für die Vorlauftemperaturen anpassen. Liegt die Lastanforderung bei 0 oder nahe bei 0, kann das entsprechende Aggregat abgeschaltet werden. Dadurch lassen sich die zwangsweise anfallenden Verluste bei der Energieerzeugung und -verteilung minimieren. Umgekehrt kann die Last in den Einzelräumen und bei Anlagen vorübergehend reduziert werden, wenn die Überschreitung eines vereinbarten Bezugslimits von Energie droht. Dies geschieht durch ein übergeordnetes Lastabwurfprogramm, das Sollwertspreizungen bei der Einzelraumregelung veranlasst und Abschaltungen von Verbrauchern vornimmt. Flexible Anpassung an Raumnutzung durch Software Die Lon Works-Technologie gestattet die Installation der Geräte als kleine funktionale Einheiten direkt an ihrem Einsatzort. Die Verbindung erfolgt lediglich durch ein zweiadriges Buskabel, sowohl zwischen den Regel- und Steuergeräten als auch optional zu einer zentralen Stelle zur Visualisierung und Bedienung. Die Einzelgeräte werden durch Softwareverknüpfungen zu Anwendungen zusammengefügt. Zum Beispiel kann ein Einzelraumregler mit einem Raumbediengerät und mehreren Ventilantrieben auf diese Weise verbunden sein. Diese Technik bietet den Vorteil, dass bei richtiger Konzeption bei Nutzungsänderungen anstatt der Umverdrahtung, wie dies bei herkömmlicher Technik üblich war, nun lediglich Verknüpfungen per Software geändert werden müssen. Werden zum Beispiel Raumgrößen geändert, können die zugehörigen Ventile per Software einfach mit dem jeweiligen Raumtemperaturregler verbunden werden. Überwachung, Brandschutz und Entrauchung mit Lon Works-Technologie Neben der Behaglichkeit der Gebäude- bzw. Raumnutzer darf jedoch die Sicherheit von Personen und Geräten nicht vergessen werden. Dazu zählen beispielsweise Zutrittskontrollsysteme, Brandmeldeanlagen, und die Überwachung und Steuerung von technischen Einrichtungen, wie Brandschutzklappen, Ventilatoren, Pumpen usw. Hier gibt es beispielsweise LON-Module der Firma Honeywell für die Überwachung und Steuerung von Brandschutzklappen. Die Module besitzen 4 Ein- oder Ausgänge und können kabelsparend direkt vor Ort an den Anlagen oder in der Zwischendecke montiert werden. Die Module lassen sich problemlos in das gesamtheiltiche Lon-Works-Netzwerk einbinden. Für anlagenbezogene oder bereichsweise Verknüpfungen können Entrauchungsstrategien programmiert werden. Typische Anforderungen sind die Abschaltung von Lüftungsanlagen, wenn Brandschutzklappen ausgelöst haben oder die zentrale Schaltung von bestimmten Ablüftern und Öffnen der zugehörigen Klappen für Entrauchungszwecke. Harmonie Elektropraktiker, Berlin 54 (2000) 3 708 build.ing Kostengünstige Einzelraumanwendung mit direkt verdrahteten Geräten
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