Energieeinsparung in Wohngebäuden

Aufgrund eines verantwortungsvollen, naturverbundenen Umgangs mit Ressourcen und steigender Energiekosten rückt das Thema Energieeinsparung immer mehr ins Bewusstsein von Unternehmen, Kommunen und privaten Haushalten. Mit einem systematischen Energiemanagement, z. B. nach DIN EN ISO 50001 [1], kann es gelingen, elektrische Energie, Wasser und Gas möglichst optimal zu nutzen, um kommerzielle Wohngebäude energieeffizient zu betreiben und Kosten zu sparen. Neben verbesserten Baumaterialien mit guten Dämmeigenschaften und einer energetisch ausgeklügelten Architektur ermöglicht die Gebäudeautomation den „letzten Schliff“ bei der Energieoptimierung. Dabei setzt die moderne Automation auf Digitalisierung, sprich auf digitale Regelkreise, wobei eine jahrelang bewährte und erprobte Technik häufig die einfachste und kostengünstigste Lösung darstellt.

Neue Funktionen

Für diesen Ansatz bietet Metz Connect kompakte Geräte, die bei kleineren Projekten oder Nachrüstungen effizient und wirtschaftlich sind. Unter anderem verfolgt das Unternehmen den Ansatz, mit intelligenten Funktionen noch mehr Effizienz in die Gebäudeautomation zu bringen. Beispielsweise wurde das Multifunktions-Zeitrelais MFRk-E08 um die Funktion „Sperrung Steuerkontakt“ erweitert. Damit können sich Anwender neue Automatisierungsmöglichkeiten und Energie-Einsparpotentiale erschließen. Mögliche Anwendungen finden sich in Ein- oder Mehrfamilienhäusern sowie im Gastronomie- und Hotelbereich: Wenn der Steuerkontakt des Zeitrelais mit einem Bewegungsmelder beschaltet wird, können Handtuchtrockner, Kaffeemaschinen oder Zirkulationspumpen bedarfsgerecht aktiviert werden.

Ein Präsenzmelder, der beispielsweise in der Nähe eines Waschbeckens installiert ist, kann an das Zeitrelais MFRk-E08 den Einschaltimpuls zur Aktivierung einer Pumpe liefern. Die Funktion „Sperrung Steuerkontakt“ verhindert, dass durch mehrmaliges Betätigen des Sensors während der Ablaufzeit, in der die Pumpe über das Zeitrelais mit Strom versorgt wird, immer wieder neu startet. Die Pumpe läuft nur dann automatisch an, wenn die eingestellte Sperrzeit verstrichen ist und der Bewegungsmelder wieder ein Signal gibt, weil das Waschbecken tatsächlich genutzt wird. Die Sperrzeit und die Zeitspanne, in der die Pumpe läuft, können individuell an die örtlichen Gegebenheiten angepasst werden, z. B. an die Länge der Zirkulationsleitungen oder deren thermische Isolierung. Mit dem Multifunktions-Zeitrelais lassen sich auf einfache Weise technische Lösungen realisieren, die einen kleinen Beitrag zur Energieoptimierung leisten.

Kein Widerspruch

Wohlbefinden ist ein Zustand, der Auswirkung auf unsere Gesundheit hat und von vielen Faktoren abhängt. Das Gefühl von Abgeschlagenheit, Kopfschmerzen oder Konzentrationsschwäche wird oft im Zusammenhang mit Übermüdung gebracht. Die Ursache dafür kann aber auch in der Luftqualität liegen. Ein wichtiger Aspekt ist hierbei der CO₂-Gehalt der Raumluft. Die einfachste Methode für eine CO₂-Regelung, die gerade während der Corona-Pandemie sehr populär geworden ist, ist das Aufstellen einer CO₂-Ampel: Bei einer gelben oder roten Anzeige ist es Zeit, zu lüften. Tausende von Klassenzimmern und Büros heizten auf diese Weise die Umgebung unnötig auf, zugleich warteten die Frierenden auf das grüne Licht der Ampel. Irgendwann wurde das Fenster dann geschlossen und der Raum wieder wärmer. Dann begann dieser nachteilige „manuelle Regelkreis“ erneut.

Die Zusammenhänge zwischen Außen- und Innentemperatur, der Zunahme der CO₂-Konzentration und der Zeit, wie lange das Fenster offenbleibt, sind keine konstanten Größen und von einem Menschen, dessen Hauptaufgabe es ist, den Unterricht oder das Meeting zu leiten, nicht zu bewältigen. Zudem soll hierbei auch die Energieeffizienz nicht zu kurz kommen – insgesamt eine komplexe Angelegenheit. Deshalb übernimmt diese Aufgabe die Gebäudeautomation.

Gerade für Temperatur, Feuchte oder CO₂-Regelungen ist das altbekannte Verfahren mit PID-Reglern auch in der heutigen digitalen Automation immer noch weit verbreitet. Moderne Regelungen enthalten digitale Regler mit einer hohen Genauigkeit und Präzision. Digitale Regelkreise werden üblicherweise mit teuren Controllern realisiert, was ein hohes Wissen bei der Programmierung voraussetzt. Das Fachpersonal für die Projektplanung, Installation und Inbetriebnahme ist in der heutigen Zeit aber nur schwer zu finden. Außerdem ist es oft nicht wirtschaftlich, digitale Regelungen für Steuerungslösungen einzusetzen.

Kompaktes Modbus-RTU-Modul mit PID-Reglern

Für kleinere Objekte oder bei Nachrüstungen von Lüftungsregelungen verfügt Metz Connect über smartere Lösungen, darunter das analoge I/O-Gerät „MR-AIO4/2-IP65 Modbus RTU“, in dem zwei PID-Einstellregler bereits im Modul integriert sind. Das dezentrale Modul verfügt über vier einzeln konfigurierbare Widerstands- oder Spannungseingänge und zwei analoge Ausgänge (alle Eingänge und Ausgänge für 0 V bis 10 V). Die Eingänge dienen zur Erfassung von Widerständen und Spannungen, z. B. von passiven und aktiven Temperaturfühlern, elektrischen Lüftungs- und Mischklappen oder Ventilstellungen. Die Ausgänge dienen als Stellgrößengeber.

Über einen Modbus-TCP-Master können alle Eingänge und Ausgänge über Registereinträge individuell konfiguriert werden. Eine definierte und im Gerät gespeicherte Liste gängiger Temperatursensoren erleichtert diese Prozedur. Bei Verwendung des Modbus-Gateways MR-GW kann die Konfigurierung über den integrierten Webserver vorgenommen werden.

Autor: Dipl.Ing. (FH) Oleg Neuwirt

Literatur

[1] DIN EN ISO 50001:2018-12 Energiemanagementsysteme – Anforderungen mit Anleitung zur Anwendung (ISO 50001:2018).

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