Gebäudeautomation & Smart Building

Siehe Bild

• Zusammenspiel von Raumhülle (Fassade) und Raumnutzung
• Einhaltung eines behaglichen Klimas (Temperatur, Feuchte, Luftwechsel, ...)
• Tageslichtnutzung in Abstimmung mit künstlicher Beleuchtung
• Erfüllung von Sicherheitsbedürfnissen (Zutritt, Gefahren)
• Belegungs- & nutzungsabhängige Optimierungspotentiale
• Einfaches & transparentes Bedien- und Visualisierungskonzept
• Bereitstellung von Informationen für Energiemanagement sowie Unterhalt

• Konstantlichtregelung
• Tageslichtabschaltung
• Dämmerungsschaltungen
• Automatiklicht

• Sonnenautomatik des Blenschutzes
• Lamellennachführung
• Sonnenschutz-Thermoautomatik

• Zeitprogramm für Betriebsarten
• Präsenzumschaltung
• Fensterüberwachung
• Sommerkompensation
• Freie Nachtkühlung

60% Struktur: Organisationsmodell, Welcher Arbeitsablauf?, Konzeptionelles Modell – Welche Methapher kennt der Benutzer?

30% Verhalten: Benutzer Unterstützung (Feedback), Editieren und manipulieren (Befehle auslösen), Navigation (Umsetzung)

10% Präsentation: Text (Beschriftung), Stil (Farbgestaltung), Layout (Platzierung der Elemente)

Regeln für eine gute Usability                                         - Rückmeldung                                                                      - Weniger ist mehr

- Streben nach Konsistenz                                                - Dialog bei mehreren Schritten

- Vereinfachungen                                                             - Rückgängigkeit ermöglichen

- Einfaches Fehlermanagement                                      - Aktiver Benutzer

Zugang für alle (Gesetzliceh Grundlage), Arten von Behinderung (Temporäre, situative, Permanente Behinderungen)

Eckwerte (15% der Bevölkerung lebt mit einer Behidnerung, 10-20 stark behindert)

• Viel Platz im Schaltschrank, Minimaler Verdrahtungsaufwand, Programmieren und Bedienen am Gerät, Flexibilität bei Funktionsanpassungen, kann 20 Jahre lang programmiert werden (auch Rückgängig), Alle Funktionen in einem Gerät. Es ist DDC-Modul (wie kleine SPS, jedoch schneller). Entspricht baulich DIN 43880, sodass sie auf die Hutschiene eines Verteilers passt

Einsatzgebiete: im Privatbau, Zweckbau und Industrie für:

Einfache Maschinen (Verpackungsmaschinen, Transportbänder, sortieranlagen, Automaten, Sterilisatoren, Müllpressen)

Gebäudeautomation: (Lichtsteuerung, Erweiterungen v. Heizungssteuerungen, Tür- und Torsteuerungen, Zugangseinschränkung)

Sonstige Annwendungen: (Pumpstationen, Sonderfahrzeuge, Saune, Whirlpool, Schwimmbad, Tierzucht, Aquarium)

Positionierung für einfache Automatisierungsaufgaben, überwiegend für Standalone Anwendungen und bietet fertige Funktionen für verschiedenste Anwendungen, die in einer SPS explizit ausprogrammiert werden müssen!

Erweiterbar, schneller, Ethernet-Schnittstelle, besseres Display, mehr Funktionen (Grund-/Sonderfunktionen), Kommunikation, Software Vereinfachung

Digital = Ein / Aus (z.B. Taster, Schalter, Schwelle vor Tor) Schalter: behalten den Schaltzustand bei, Taster: kehren in Ausgangslage zurück (Klingel am Eingang/Alarmknopf)

Analog = Kurven/Schwingungen braucht zuerst digital (z.B. Temperatur Messer, Temperaturregler) à heute meistens Digital in GA

• AND (und)
• NOT (nicht)
• NOR (oder nicht)
• AND mit Flankenauswertung
• OR (oder)
• NAND (und nicht)
• XOR (exkl. oder)
• NAND mit Flankenauswertung

siehe Bild

Arduino ist die billigere Variante als LOGO ist jedoch aufwändiger in der Programmierung

• «Integrated Development Environment»
• Ist eine Software zum Programmieren von allen Arduino Geräten
• Basiert auf der Programmiersprache C / C++

Serial Plotter: Zeigt alle aufgezeichneten Daten als Grafik an

Void Loop = Definition des Programmablaufs, welcher nach dem Starten pausenlos durchgeführt wird.

• intelligente Vernetzung verschiedener Gegenstände untereinander
• intelligente Vernetzung Objekte untereinander
• intelligente Vernetzung nach außen
• intelligente Vernetzung über das Internet

"Eine Smart City bietet ihren Bewohnern maximale Lebensqualität bei minimalem Ressourcenverbrauch dank einer intelligenten Verknüpfung von Infrastruktursystemen (Transport,Energie, Kommunikation, etc.) auf unterschiedlichen hierarchischen Stufen (Gebäude, Quartier, Stadt).

"Intelligent" ist in diesem Zusammenhang nicht automatisch mit "IT" gleichzusetzen. Bei ähnlicher Performance sind passive oder selbstregulierende Mechanismen den aktiv geregelten Ansätzen vorzuziehen."

- Anstieg der Weltbevölkerung auf 9,2 Mrd. bis 2050

- Ab 2015 schrumpft erstmalig die Landbevölkerung

- Zunahmen der Urbanisierung (Verdoppelung bis 2050)

à Bis 2050 Bereitstellung von neuem Stadtraum für weiter 3,4 Mrd. Menschen

à Zukunftsmarkt mit Investitionsprognose bis 2030: 350 Mia. USD

à Vorreiterrollen Europa: Bsp.: Köln, Stockholm, London, Barcelona, etc.

à immer mehr Leute > immer weniger Fläche > steigende Quadratmeter

• Energie von Zentralisierte Systeme zu dezentralisierte Systeme
• Bauen von Standardisierung zu individualisierte Energiehäuser
• Mobilität von Individualmobilität zu nachhaltig, vernetzte Mobilität
• Arbeit von Linear/strukturiert zu Ubiquitär/Echtzeit
• Märkte von Produkte --> Kunde zu System --> Stadt

• Energie:                                                Emissionsfrei erzeugen & speichern
• Mobilität:                                             Multimodale Mobilitätssysteme
• Planen & Bauen:                                 Gebäude als klimaaktive Kraftwerke
• Produktion & Logistik:                       Urbane Produktion und Versorgung
• Information Kommunikation:          IKT-Plattform für Smartcities
• Urbane Prozesse Organisation:       Kollaborative Entscheidungsprozesse
• Sicherheit & Schutz:                           Widerstandfähige Gebäude & Infrastruktur
• Konvergenz der Stadtsysteme:                 Stadtintegration in Tech.-Management

à Berücksichtigung der Vielfalt aller Prozesse ist entscheiden

• Fortbewegung, Parken, Einkaufen, Spielen, Arbeiten, Warten, Spazieren, Kommunikation,

Entspannen, Transport, Instandhaltung und Wohnen

• Ökonomie: Generelles Einkommen & Beschäftigung für die Bewohner
• Sozial: Gerechte Aufteilung (Klassen, Rassen und Geschlecht) des städtischen Wohlbefindens (Sicherheit, Gesundheit und Bildung)
• Umwelt: Zukunftsschonende und reproduzierbare Nutzung der natürlichen Ressourcen
• Governance: Aufrechterhaltung der Stabilität, Teilnahme (der Bewohner) und der Gerechtigkeit

• ICT (Information- und Kommunikationstechnik - Nachhaltigkeit der Umwelt
• Produktivität
• Lebensqualität
• Infrastruktur
• Gerechtigkeit und Sozialwesen

• Schnittstelle Smart City und FM
• Verschiedene Infrastrukturen, Energieversorgungssysteme, Kommunikation, Informationsnetzwerk, Services (Abfallentsorgungen etc. ) für all diese Ebenen braucht man Infrastrukturen und diese haben verschiedene Lebenszyklen, hier ist das FM relevant
• Smart Cities haben oft auch Technologie mit Smartness
• Systeme mit kurzen Lebensdauer können Städte nicht selbst zahlen, brauchen sie Investoren.

Allgemein Gesundheitswesen:

• Kosten nehmen zu
• Ältere Menschen haben die höchsten Gesundheitskosten
• Gesamtbevölkerung nimmt zu
• Menschen werden immer älter
• Multimorbidität à verschiedene Krankheiten miteinander
• In Zukunft werden weniger Menschen in die KK einzahlen
• Bedarf an Pflegepersonal nimmt zu
• Bewohner / Patienten haben andere Bedürfnisse (offen gegenüber neuen Technologien & alltags Hilfen)
• Es gibt neue Wohnformen im Alter (mit Services, …)

Auswirkungen Paradigmenwechsel im FM

• Altersgerechtes Bauen (mehr pbFM)
• Alte Gebäude umbauen
• WIFI
• Platz sparen, Wohngemeinschaften
• Schulungen / Workshops für ältere Menschen
• Mehr Personal im FM (mehr TGM, da RG durch Roboter)
• FM als Service (Zimmerreinigung)auch im Privathaushalt  

• Häuser werden immer «intelligenter»: Von Smart Home und AAL zu AmI
•       AAL = Ambient Assisted Living à z. dt. Umgebungsunterstütztes Wohnen // AmI = Ambient Intelligence
• Wohnen und Leben erfolgt immer «integrierter»: Plattformökonomie & integrierte Services
• Kunden werden immer «individualisierter»: Konzeptionieren & Flexibilisierung der Nachfrage

• Man muss darauf achten, wie die Geräte miteinander Kommunizierten. (Sie müssen dieselbe Sprache sprechen)
• Idealerweise von Anfang an mitplanen, auch wenn es noch nicht genützt wird

Def.: Leben in einer durch ‘intelligente’ Technik unterstützten, assistierenden Umgebung, die sensibel und anpassungsfähig auf die Anwesenheit von Menschen und Objekten reagiert und dabei dem Assistenzbedürftigen und/oder dem Assistenzgebenden vielfältige Dienste leistet und Informationen bietet

• Kontextsensivität:                        - möglichst viele Informationen der Umgebung werden aufgenommen
• Personifziert:                                 - System ist auf individuelle Bedürfnisse abgestimmt (tailor made)
• Antizipierend:                               - es kennt die individuellen Bedürfnisse, weil es lernt (“vorausschauend”)
• adaptiv:                                          - passen sich fortwährend an
• ubiquitär:                                       - in unserem Alltag überall integriert

nicht spür/sichtbar:                            - nicht sichtbar, nicht störend, nicht stigmatisierend

Die Menschen in den Industrienationen halten sich zu 95 % ihres Lebens in Gebäuden auf. Die Qualität der Innenwelt ist deshalb für die Gesundheit und das Wohlbefinden von entscheidender Bedeutung. Drei grundlegende Anforderungen an Gebäude:

• Die Bedürfnisse der Menschen nach Wohlbefinden und Behaglichkeit müssen erfüllt sein (je nach Nutzungsart).
• Ein angemessener Schutz gegenüber dem Gefahrenpotential (für Mensch und Technik / Sachwert) muss gewährleistet sein.

Diese Anforderungen sollen bezahlbar (Investition + minimale Folgekosten) sein. => ökonomisch

Interpretation: Energieverbrauch der Schweiz ist nicht entsprechend ihrem Wohlstand. Durchschnittlicher europäischer Wert.

Die Gebäudesystemtechnik sind Systemkomponenten und Teilnehmern über einen Installationsbus. Die Intelligenz ist auf die Komponenten verteilt. Der Informationsaustausch erfolgt direkt zwischen den Teilnehmern.

1. Kosten / Nutzen

Je höher die Funktion, desto tiefer ist das Preis-/Leistungsverhältnis.

2. Integrale Vernetzung

Durch die Vernetzung steigt der Komfort um Daten an den Orten zur Verfügung zu haben, wo sie benötigt sind und erhöht die Übersicht über das System.

3. Herstellerunabhängigkeit

Vor allem bei offenen bzw. standardisierten Systemen ist man nicht auf einen Hersteller angewiesen.

4. Nutzungsflexibilität

Insbesondere beim Zweckbau entsteht durch die

GA ein hoher Investitionsschutz,

Bezeichnung für eine Ein- / Ausgabefunktion Ein Datenpunkt besteht aus allen zugehörigen Informationen wie Wert, Messbereich, Einheit.

• Nominal- und Aktualwerte (Betriebszustand)
• Rückmeldung eines Zustandes
• Betriebsart
• Zugriffspriorität
• Anzahl Schaltzyklen