Planung und Wartung in der Cloud

Wie die Digitalisierung den Bauprozess verändert

Schreckgespenst oder Türöffner? Datenkrake oder smarter Helfer? Die Digitalisierung hat viele Facetten und stößt gleichsam auf Applaus und Widerstand. Sie verändert die Berufsanforderungen an Planer, Architekten und Ingenieure grundlegend, sie eröffnet neue Möglichkeiten und stellt die Baubranche gleichzeitig vor neue Herausforderungen. Cloud-Lösungen zur Auslegung von Anlagen, intelligente Regelung oder vorausschauendes Monitoring sind Beispiele für Einsatzmöglichkeiten in der HLK. Fest steht, alle Betriebe der Bauwirtschaft – vom Ein-Mann Planungsbüro bis zum multinationalen Konzern – sind von diesen Entwicklungen betroffen. Wer die Chancen sieht, hat einen klaren Wettbewerbsvorteil. 

„Die Digitalisierung ist eine Substanzrevolution von Wirtschaft und Gesellschaft. Sie verändert die Voraussetzungen für das Wachstum, den Wohlstand und die Arbeit von morgen – und revolutioniert in einem disruptiven Prozess Industrien und Dienstleistungen, Wertschöpfungsketten und Produktionsprozesse, Innovations- und Produktlebenszyklen“, schrieb Alexander Dobrindt MdB, ehemals Bundesminister für Verkehr und digitale Infrastruktur, im Vorwort des Stufenplans Digitales Planen und Bauen [1] im Jahr 2015. Diese „Substanzrevolution“ trifft in der Baubranche auf einen dynamischen Markt: der Fachkräftemangel, die steigende Komplexität der Bauprojekte und die gesetzlichen Vorgaben setzen viele Betriebe unter Druck. Auch wenn die Digitalisierung im ersten Schritt eine zusätzliche Arbeitsbelastung darstellt, eröffnet sie im zweiten Schritt unzählige neue Möglichkeiten und kann zur Stütze bei der Bewältigung der genannten Herausforderungen avancieren.

 

Die Dirigenten am Bau

Der Bauprozess ist heute nicht vergleichbar mit der Arbeitsweise vor wenigen Jahren. Innerhalb von zwei Jahrzehnten hat die Digitalisierung die Branche nachhaltig verändert. Denken Sie an das typische Planungsbüro 1998 – wie viele der damaligen Arbeitsgeräte finden sich heute noch in Ihrem Büro? Mit der Vernetzung ist auch die Komplexität gestiegen. Die Zahl der Systemlösungen hat sich verzigfacht, der Zeitdruck ist gestiegen, die Anforderungen der Bauherren sind es ebenso. Spezialisierung und Arbeitsteilung ist zur Notwendigkeit geworden, um am Markt zu bestehen. Dennoch sind Planer und Architekten nach wie vor wie die Dirigenten am Bau. Sie müssen alle Gewerke zu einem harmonischen Zusammenspiel koordinieren und deshalb Einblicke in alle Bereiche haben. So wie aber ein Dirigent kein Geigenvirtuose sein muss, so muss auch der Architekt kein Lüftungsexperte sein. Die Kunst ist es, die richtigen Tools zu kennen und zu beherrschen, die von den Experten zur Verfügung gestellt werden.   

 

Umbruch – von der Planung bis zur Wartung

Die Digitalisierung hält Einzug in alle Bereiche des Bauprozesses. Abhilfe bei der Planung schaffen z.B. Auslegungsprogramme der Hersteller und die enge Zusammenarbeit mit Planungsberatern auf Herstellerseite. Beim Einbau der Systeme kann mit einer „intelligenten“ Regelung das gesamte Gebäude vernetzt werden und damit die Abstimmung und der effiziente Betrieb der Geräte verbessert werden. Schließlich ist die Wartung der Systeme heute dank Monitoring und Datenauswertung auch vorausschauend möglich.

 

Unterstützung bei Normen und Gesetzen

Digitale Tools unterstützen auch bei der Umsetzung neuer Normen und Gesetze. Auch wenn sie in der Fachpresse schon ausführlich diskutiert wurde, so sind die Implikationen der F-Gase-Verordnung beispielsweise noch immer nicht allen Anwendern bewusst. Bei der Planung und Installation müssen jedoch die langfristigen Auswirkungen der Kältemittelwahl berücksichtigt werden. Um den Einsatz von neuen Kältemitteln wie R32 zu erleichtern, unterstützt Daikin Anlagenbauer mit dem „R32echner“. Nach Eingabe weniger Raumdaten (voraussichtliche Kältemittelmenge, Raumhöhe, Raumfläche, Einbausituation des Innengeräts und Höhenfaktor des Innengeräts) zeigt das Tool, ob der Einbau in dieser Form normenkonform ist. Wenn nicht, gibt es Hinweise mit welchen Zusatzmaßnahmen z.B. zusätzliche Belüftung, die Installation möglich ist. Wichtig zu wissen ist, dass es bei Geräten, die in Zwischendecken und Vorsatzschalen platziert sind, keine Vorschriften zur Kältemittelkonzentration gibt. Da es sich um nicht begehbare Räume handelt, in denen nicht mit Oberflächentemperaturen größer 548 °C zu rechnen ist. Die Aufstellung von R32-Geräten ist aber auch in kleinen Räumen in Bodennähe sicher. Diese Geräte müssen über einen akustischen sowie optischen Alarm und Sicherheitsmechanismen wie z.B. die Aktivierung des Lüftermotors im Fall eines Alarms verfügen. Wichtig für Anlagenbauer: Die Grenze für die gesetzlich vorgeschriebene jährliche Dichtheitsprüfung von Anlagen liegt bei einer Füllmenge von 5 t CO2-Äquivalent. Das entspricht bei R32 ca. 7,4 kg (bei R410A sind es im Vergleich 2,4 kg) und damit sind Split- und „Sky Air“-Anlagen nicht von der Prüfungspflicht betroffen. Eine regelmäßige Wartung empfiehlt sich dennoch.

 

Schnittstellen zur intelligenten Vernetzung

Die Vernetzung der Haustechnik ist vor allem für Betreiber großer Objekte im laufenden Betrieb ein Kostenvorteil. So ist es möglich, das gesamte Gebäude mit einer zentralen Anwenderoberfläche zu überwachen und zu regeln. Mit dem „intelligent Touch Manager“ von Daikin (Bild 1) können beispielsweise bis zu 512 Managementpunkte angesteuert werden. Durch die Erweiterung mittels Wago-Schnittstelle können neben der Klima-, Lüftungs- und Heizungstechnik auch die Einbindung von Brandmeldern, CO2-Sensoren, Bewegungssensoren, Kartenschaltern, kWh-Zählern, Temperaturfühlern, Pumpen etc. realisiert werden. Die Anbindung an bestehende GLT-Lösungen ist über BACnet-, Modbus-, LON- oder KNX-Bausteine möglich.

In Hotels ist zusätzlich die Verknüpfung mit der Hotelmanagementsoftware (Oracle) möglich. Damit kann die Klimatisierung des Hotelzimmers z.B. automatisch bei der Registrierung des Gastes am Empfang aktiviert werden. Die Räume können so auf vordefinierte Sollwerte vorgeheizt oder gekühlt werden. Der „intelligent Touch Manager“ verfügt auch über einen Webzugriff zur mobilen Steuerung und Kontrolle.

 

Predictive Maintenance

Smarte Sensoren und Algorithmen und die Kommunikationsfähigkeit der HLK-Systeme ermöglichen die Vernetzung von realer und virtueller Welt. Predictive Maintenance ist eines der Schlüsselwörter am Bau 4.0. Im Optimalfall lassen sich damit Störungen vorhersagen, bevor es zu Auswirkungen oder Ausfällen kommt. Das Verfahren nutzt Mess- und Produktionsdaten von Maschinen und Anlagen für die Ableitung von Wartungsinformationen. In der Praxis generiert das System eine Fehlermeldung per E-Mail an den Anlagenbauer bevor die Leistung des Geräts vom Fehler beeinträchtigt ist. Beispielsweise dann, wenn ein Wärmefühler schon im Sommer defekt ist, dies aber erst im Heizbetrieb im Winter auffallen würde oder wenn die Staubmenge im Filter eine Grenze überschritten hat, die den Betrieb noch nicht stört, in einiger Zeit jedoch zu Fehlern führen würde. Durch die frühe Meldung kann der Serviceeinsatz ressourcenschonend geplant werden und die Ausfallszeit niedrig gehalten werden. Um verlässliche Vorhersagen für die vorausschauende Wartung zu treffen, ist es erforderlich, eine große Menge von Daten zu erfassen, zu speichern und zu analysieren.

Je größer die Datenbasis ist und je intelligenter und ausgefeilter die Analysealgorithmen sind, desto verlässlicher sind die zu erhaltenden Erkenntnisse. Das „airnet“, die Datenbasis von Daikin, wird schon seit Jahren im Feld in Japan eingesetzt. Nutzer in Europa profitieren nun von diesen Erkenntnissen, da sie für den Betrieb der VRV-Systeme hierzulande genutzt werden können.

Eine Studie der Unternehmensberatung Roland Berger sagt dem Markt für vorausschauende Wartung bis zum Jahr 2022 Wachstumsraten von 20 bis 40 % pro Jahr vorher. Dieses Potential früh zu erkennen, zu verstehen und einzusetzen, kann für Planer schon bald ein Wettbewerbsvorteil sein. Denn von der frühzeitigen Erkennung von Problemen profitieren alle Beteiligten – durch energieeffiziente und wirtschaftliche Gebäudeplanung. In Zeiten des Fachkräftemangels ist der Einsatz von Predictive Maintenance zur Reduktion der Servicefahrten zudem eine Arbeitserleichterung für installierende Betriebe.

 

Cloudlösungen

Betrachtet man die Lebenszykluskosten einer typischen Anlage mit 15 Jahren Laufzeit (Bild 2), so stellt man fest, dass die Investitionskosten nur die Spitze des Eisberges sind. Der Hauptanteil entfällt auf die Energiekosten. Monitoringsysteme zur Energieerfassung, Ferndiagnose und Fernwartung unterstützen dabei, diese Energiekosten möglichst niedrig zu halten. Als Cloudlösung sind die Daten bequem und schnell von überall sowie von allen befugten Experten einsehbar. Bei regelmäßiger Auswertung der Daten können ungewöhnliche Verbräuche rasch entdeckt werden und gezielt gegengesteuert werden. Anlagenbauer, Hersteller und Betreiber können damit gemeinsam die Anlagenlebensdauer verlängern, Systemausfälle vermeiden und den Energieverbrauch transparent zurückverfolgen.

Die meisten Daikin-Programme sind mittlerweile webbasiert. Damit sind sie immer auf dem aktuellen Stand und der Nutzer muss keine Programme lokal am PC abspeichern. Diagnose- und Monitoring Tools wie der „Daikin Cloud Service“ (Bilder 3 und 4) für Split-, „Sky Air“-, Gewerbekälte- und VRV-Systeme, „VRVex-press“ oder das „Daikin on site“ für Lüftungsanlagen können somit von überall mobil genutzt werden.

Das Potential der Digitalisierung

Die Digitalisierung vernetzt Menschen, Maschinen und Prozesse durch intelligente, teilweise selbstlernende Algorithmen. Das Potential dieser Substanzrevolution ist beträchtlich. Die heutigen Anwendungen sind nur die ersten Gehversuche einer nachhaltigen Veränderung für die Wirtschaft. Effizienzsteigerungen und Ressourcenschonung sowie Arbeitsplätze in neuen Berufen und höherer Komfort für Mitarbeiter und Endnutzer sind nur einige der Vorteile von smarter Technik. Der wichtigste Erfolgsfaktor dafür ist die Kooperation und die frühzeitige Abstimmung zwischen Gewerken, Unternehmen und Branchen sowie eine Offenheit gegenüber neuen Technologien und Arbeitsprozessen.

 

Quellen:

[1] https://www.bmvi.de/SharedDocs/DE/Publikationen/DG/stufenplan-digitales-bauen.pdf?__blob=publicationFile

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