Gebäudeautomation in Rechenzentren

Im Rechenzentrum in Bonn hat Itenos die gesamte Gebäude­automation über Ethernet und BACnet vernetzt. Die herstellerneutrale Gebäudeleittechnik wurde mit „B-CON“, einer der ersten Softwareprodukte für herstellerneutrale Gebäude­leittechnik (GLT) aus dem Hause Iconag Leittechnik aus Idar-Oberstein umgesetzt.

Als Management- und Bedieneinrichtung (MBE) mit integriertem Energiemanagement (EMS) nutzt Itenos die Vorteile eines Komplettsystems zur Steigerung der Ausfallsicherheit bei gleichzeitiger Senkung der Ener­gie­kos­ten. Beide Systeme lassen sich in die vorhandene Netzwerkinfrastruktur einbinden, die die Funktionen per Browser im Netzwerk zur Verfügung stellen.

In den nächsten vier Jahren soll die Anlage bei gleichzeitiger Steigerung der Energieeffizienz auf bis zu 150.000 BACnet-Objekte erweitert werden.

Technische Gewerke smart verbinden

Mit der Komplettlösung können die Mitarbeiter im Bereich Operations alle technischen Gewerke im Rechenzentrum standortübergreifend über ein System managen und bedienen. Die hauseigenen Spezialisten können mit „B-CON“ die Logik beim Aufbau eines Schaltschranks nutzen.

Wie in der Realität, versteckt sich auch in „B-CON“ die Logik hinter der Schaltschranktür. Hinter jeder solcher Schaltschranktüren, dem „Frontpanel“, liegt ein sogenanntes Blockdiagramm, in dem es mächtige Bibliotheken mit Funktionsblöcken und mehr als 650 Symbole allein aus dem Bereich Elektro und HLK gibt. Alle Funktionen können beliebig miteinander verknüpft werden, weitgehend, ohne Programmstrukturen einhalten zu müssen. Mithilfe des Diagramms und seinen Funktionsblöcken kann man nahezu jede Kundenanpassung effektiv umsetzen.

Die Schaltschranktür mit den Bedien- und Anzeigeeinheiten, wie Schalter, Statusleuchten, Drehreglern, Temperaturanzeiger etc., ist in „B-CON“ das Frontpanel. Sind Logikfunktionen gefordert, werden diese auf dem sogenannten Diagramm grafisch eingerichtet und dann mit den Anzeige- und Bedienelementen des Frontpanels, also der Schaltschranktür, virtuell verdrahtet.

Die Art der grafischen Programmierung vermittelt eine gewisse Leichtigkeit, alle erforderlichen Funktionen ohne technische Einschränkungen zu gestalten. Der Begriff Programmierung im Zusammenhang mit „B-CON“ fällt nur sehr selten, da es vielmehr um einen strukturellen Aufbau eines Funktionsablaufs geht.

Die grafische Programmierung hat neben dem enormen Leistungspaket, wie z.B. Logik, Mathematik und Arithmetik, welches „B-CON“ von Haus aus mitbringt, weitere Vorteile. Hierzu zählt, dass die umgesetzten Abläufe jederzeit nachvollziehbar sind, auch wenn man sich mehrere Monate nicht mit dem Projekt beschäftigt hat, und dass logische Fehler direkt im Editorwerkzeug angezeigt werden. Tipps zur Fehlerbehebung sind natürlich inklusive.

GLT und Energiemanagement in einem System für alle Standorte

Mithilfe der Software „B-CON“ lassen sich alle technischen Gewerke in den Itenos-Rechenzentren standortübergreifend über ein System managen und bedienen. Dabei geht es um eine deutlich sechsstellige Zahl an Datenpunkten. Das integrierte Energie-Managementsystem (EnMS) zeigt den Verbrauch und die Lastspitzen sowie deren Verursacher in Echtzeit und ermöglicht die Durchführung verschiedener, liegenschaftsübergreifender Analysen und automatisierte Reports in einer Systemumgebung. So lassen sich beispielsweise mehrere Liegenschaften und Anlagen direkt miteinander vergleichen oder über eine Saison witterungsbereinigt bewerten.

„Unsere Erfahrungen zeigen, dass sich allein durch mehr Transparenz und eine effiziente Betriebsführung der Gebäude­automation bis zu 40 % Energie einsparen lassen“, so Christian Wild, Geschäftsführer Iconag Leittechnik.

Bei der Ausführung der Gebäudeautomation wurde mit BACnet ein System mit offener Datenkommunikation gewählt. Dadurch werden die Betriebsführung und das Energiemanagement deutlich effizienter und verschiedene TGA-Hersteller können einfach an die zentrale Leittechnik aufgeschaltet werden. Informationen aus allen Gewerken werden zentral visualisiert und verarbeitet. Durch ein zentrales Alarm- und Trendmanagement wird ein permanentes Monitoring ermöglicht.

Weitere Effizienzpotentiale ergeben sich durch die Integration des Energiemanagementsystems in das Iconag-Gebäudeleitsystem. Dadurch können ein Mehrverbrauch an Energie im Livebetrieb identifiziert sowie Fehler analysiert und abgestellt werden. Das integrierte Energie­managementsystem zeigt den Verbrauch, Lastspitzen und deren Verursacher in Echtzeit.

„Dies ermöglicht eine hohe Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit, auch für große Umgebungsanwendungen. Durch eine in Bezug auf die IT-Sicherheit unkomplizierte Netzwerk-Integration über HTML5 sind Einrichtung und Betrieb komplett durch eigene Mitarbeiter der Rechenzentren leistbar“, beschreibt Christian Wild die Besonderheiten.

Zum Einsatz kommt auch das „B-CON“-Trendmanagement. Dabei erfolgen Trendaufzeichnungen, Analyse und Reporting über „B-CON“. Das Trendmanagement ermöglicht u.a. zyklische, ereignis- oder schwellwertorientierte Datenaufzeichnungen. Es können Datenschreiber zur Speicherung und Langzeitarchivierung historischer Daten sowie zur Erstellung von Reports eingerichtet werden. Die einfache Report­erstellung als Grafik oder Tabelle, Exportfunktion als HTML- bzw. „Excel“-Datei sowie automatisierte Verteilung von Reports per E-Mail stehen bereits im Standard zur Verfügung.

Programmmodule frei gestalten

Innerhalb eines „B-CON“-Systems können beliebig viele Bedienstationen im Netzwerk verteilt und auf einem Server verbunden werden. Die Clientlizenzen werden auf Serverseite verwaltet, wobei ausschließlich die gleichzeitigen Systemzugriffe zu lizenzieren sind. Ein „B-CON“-Projekt kann somit von verschiedenen Bedienstationen bedient werden, dabei sind alle Programmmodule auf Clientseite vollständig synchron. Zu den Features gehören u.a. das Zeitplan-, das Alarm- und Ereignismanagement samt Weiterleitung an externe Stellen, das Trend- sowie das Energiemanagement.

Über ein App-Center können alle wichtige Management- und Bedienfunktionen auch einzelnen Nutzern separat zur Verfügung gestellt werden. Auch eine einfache Liegenschaftsvernetzung ist möglich. Dies ist nicht nur für das zentrale Energiemanagement sinnvoll, sondern auch bei der effizienten, zentralen Bearbeitung von Meldungen, Störungen und Alarmen über das hauseigene Ticketsystem.

Unkomplizierte Migration durch BACnet

Auf einer Gesamtfläche von über 20.000 m² betreibt Itenos Rechenzentren. „Die Aufschaltung der Störmeldungen von bis zu 25.000 BACnet-Objekten eines Standorts erfolgte im ersten Jahr. Dabei sind Alarmierung per E-Mail, Schnittstelle zu ‚Jira‘ zur automatischen Generierung von Tickets im Itenos-Ticketsystem und die Aufschaltung weiterer Standorte mit bis zu 150.000 BACnet-Objekten in den folgenden vier Jahren geplant“, so Thomas Schreiner, Technischer Leiter bei Itenos. Gleichzeitig werde mit dem Ausbau des Projekts und der Integration aller gebäudetechnischen Gewerke, der Betriebsführung sowie der Fernbewirtschaftung an den Standorten vereinfacht. „B-CON“ wird, wie das Bestandssystem, auch im virtuellen Serverumfeld betrieben. Das Management­system wird dabei jedoch nicht wie bisher auf einen physischen Server installiert, sondern auf eigenen, Itenos-internen, virtuellen Servern. Das System ist zukünftig voll redundant ausgelegt und derzeit schon auf einer geclusterten SQL-Datenbank aufgebaut, was eine maximale Verfügbarkeit sicherstellt.

Die planmäßige Neugestaltung der Gebäudeautomation und der Gebäudeleittechnik wird im laufenden Betrieb umgesetzt. Dabei werden vorerst Parallelstrukturen aufgebaut, die die vorhandene Infrastruktur später ergänzen bzw. ablösen werden. Da kein Hardwareaustausch notwendig ist und mit BACnet sowie Modbus die vorhandene Anlage ertüchtigt werden kann, ist der Aufwand überschaubar.

„Der Retrofit eines Rechenzentrums im laufenden Betrieb muss sorgsam geplant werden. Mit der erarbeiteten Strategie werden u.a. die vorhandenen GA-Systeme für BACnet ertüchtigt. Dadurch wird ein nahtloses Ablösen des vorhandenen Bestandssystems mit einer deutlichen Verbesserung des Alarmmanagements und Live-Monitoring ermöglicht, inkl. einer Ankopplung an unser hausinternes Ticketsystem ‚Jira‘. Aufgrund eines vereinheitlichten Kennzeichnungssystems kann die Bezeichnung der Objekte und deren Funktionen direkt aus dem BACnet-Netzwerk ausgelesen und verarbeitet werden, ganz im Sinne des Building Information Modeling (BIM). Die Systemlösung ist einfach zu handhaben und konnte zum allergrößten Teil durch unsere Mitarbeiter eigenständig umgesetzt werden“, beschreibt Thomas Schreiner die Vorteile.

Mit der erarbeiteten Strategie wird eine schnelle Sicherstellung der Betriebssicherheit durch nahtloses Ablösen des vorhandenen Bestandssystems mit einer deutlichen Verbesserung des Alarmmanagements und Live-Monitoring ermöglicht. Mehrere physikalische Sensoren bzw. Messwerte werden als virtuelle Datenpunkte abgebildet, wodurch sich die Fehlalarmquote auf tatsächliches Alarmniveau senken lässt. Gleichzeitig lassen sich durch eine vereinheitlichte Bezeichnung der Objekte die Funktionen direkt aus dem BACnet-Netzwerk auslesen und als BIM-Verknüpfung nachvollziehen.