Smart Buildings

Wer wissen will, wie smarte, also digitalisierte und voll automatisierte, Gebäude entstehen, kann sich das derzeit live in mehreren Projekten in Deutschland anschauen. Das Start-up-Bürogebäude „The Ship“ in Köln, der digitale Zukunftscampus „Hammerbrook­lyn“ in Hamburg, die Büroimmobilie „Cube Berlin“ oder das „Quartier Heidestraße“, ebenfalls in Berlin.

„Entscheidend ist, dass wir nicht das smarte Gebäude und die Technologie an sich in den Vordergrund stellen, sondern die Bedürfnisse der Benutzer analysieren und die Immobilie dann entsprechend ausstatten. Wir nennen das Anforderungsmanagement. Das ist eine Vorgehensweise, die weit über eine klassische Gebäudeautomation hinausgeht“, erklärt Klaus Dederichs, Head of ICT und Associate Partner der Drees & Sommer, der die oben genannten Projekte hinsichtlich ihrer Digitalisierung planerisch begleitet. Vor allem ginge es seinen Kunden darum, mit dem digitalisierten Gebäude neue Geschäftsmodelle zu generieren.

Die smarte Gebäudetechnik soll dabei die Anforderungen und Wünsche jedes Nutzers kennen und sich daran anpassen – und das bei jedem Raum im Gebäude. Ein sogenanntes „Brain“ bündelt dafür die verschiedenen smarten Technologien vom IoT über M-Bus, BACnet, SMI, EnOcean zu einem selbstlernenden System. Es kann also wie ein richtiges Gehirn lernen und geht damit deutlich über den aktuellen Standard in der Gebäudeautomation hinaus, wo vor allem standardisierte Abläufe programmiert und abgerufen werden. Das Brain vernetzt also Technik und Prozess und soll einen Mehrwert für die Nutzer sowie Dienstleister des Gebäudes sicherstellen.

Eine App ermöglicht es den Nutzern beispielsweise, sich durch das Gebäude zu navigieren, Licht und Temperatur oder Verschattung einzustellen, Arbeitsplätze und Parkplätze zu buchen, aber eben auch Essen oder Produkte zu bestellen. Der Zugang erfolgt für die Nutzer über das Smartphone per Bluetooth-Technologie. Dabei wird in den genannten Projekten alles nach dem Motto digitalisiert: So viel wie nötig, so wenig wie möglich. Im „Cube Berlin“ beispielsweise wird das gesamte Gebäude von 2.800 Sensoren durchleuchtet. Ein vergleichbares Gebäude in Amsterdam benötigte dafür 40.000 Sensoren.

Reagieren statt agieren

Im Unterschied zur klassischen Gebäudeautomation, die fest konfiguriert und statisch agiert, reagieren Smart Buildings wie „The Ship“ oder das „Cube Berlin“ dynamisch auf sich ändernde Umweltfaktoren, auf die Nutzung und Auslastung des Gebäudes, aber auch auf die neuen Nutzerprofile. Das ermöglicht eine bedarfsgerechte Regelung des Gebäudes und verändert damit auch drastisch den CO₂-Fußabdruck der Immobile.

„Zu den Vorteilen gehören unzweifelhaft die Automatisierung von Routinevorgängen sowie Prozessen und die Kosteneinsparungen durch Energieoptimierung“, so Björn Schuster, beim IT-Systemintegrator N+P verantwortlich für Business Development. Die Einsparungen liegen bei rund 30 %, was wiederum einer Amortisationszeit von maximal acht Jahren – bezogen auf die zusätzlichen Investitionen für die smarte Ausgestaltung eines Gebäudes – entspricht (siehe Interview).

Severin Beucker, Geschäftsführer des auf Smartness und Automatisierung ausgerichteten Berliner Borderstep-Instituts, nennt noch die CO₂-Vermeidung, die im Vergleich mit anderen Maßnahmen am besten abschneide.

Die dafür nötigen, höheren Investitionen sind jedoch der große Nachteil. Sie begründen sich zum einen durch die Komponenten, zum anderen durch den höheren Verkabelungsaufwand. Denn nur funkbasierte Lösungen sind nicht möglich. Das Gros der Daten muss über Kabel transportiert werden.

Gerade bei den Investitionen scheiden sich auch die Geister zwischen den Investoren auf der einen und den späteren Betreibern auf der anderen Seite. Denn erstere wollen so günstig wie möglich bauen, letztere so günstig wie möglich betreiben. Dennoch hat sich im Gewerbebau – sowohl im Neubau als auch im Bestand – die smarte Ausstattung weitgehend durchgesetzt. Denn wenig energieeffiziente Gebäude lassen sich schlecht vermieten. Und smarte Gebäude haben noch einen großen Vorteil: Sie sind flexibel hinsichtlich der Nutzung der Räume. Denn die werden ja weitgehend automatisch gesteuert, was Energie, Licht und andere Medien betrifft und können so schnell umgewidmet werden. Gleichzeitig erhöht sich die Sicherheit des Gebäudes, etwa durch digitalisierte Zutrittsberechtigungen.

Wie wird ein Gebäude smart?

Ist die Planung für ein smartes Gebäude erfolgt, empfiehlt Björn Schuster drei Schritte zur Umsetzung:

„Wenn etwa die Außentemperatur auf über 30 °C steigt, müssten sich die Fenster schließen und die Klimaanlage angehen. Oder: Es hat geregnet, der Eingangsbereich ist sehr feucht und die Außentemperatur ist unter 0 °C gesunken. Es besteht Rutschgefahr. Auf Basis der Feuchtigkeits- und Temperaturwerte wird eine Reinigungsfirma automatisch beauftragt“, nennt Björn Schuster zwei Beispiele.

Allerdings darf die Steuerung nicht so weit gehen, dass die Nutzer von der Technik „überstimmt“ werden. Sie müssen nach wie vor die Komponenten in einem Raum selbst regeln können, dürfen also von den smarten Komponenten nicht bevormundet werden. Das muss ebenfalls gelernt werden. Doch ein Beispiel in einem smartgebauten Wohnquartier der Wohnungsbaugesellschaft zentral in Berlin zeigt, dass damit sogar Mieter im Rentenalter zurechtkommen.

Retrofit – IoT-Lösung für den Bestand

Für den Neubau mag dies einfach, von vornherein gut zu planen und zu installieren sein. Im Bestand gestaltet sich dies ungleich schwieriger. Björn Schuster empfiehlt hier den Retrofit-Ansatz. Am Markt gebe es eine Vielzahl an IoT-Gateways, an die verschiedene Sensoren mit unterschiedlichen Übertragungsprotokollen angeschlossen werden könnten, um die oben genannten Statusinformationen zusammenzuführen. Dies sei ein erster Schritt zur Umsetzung eines Smart Buildings im Bestand. Für die Automatisierung von Prozessen sei aber auch hier das Vorhandensein von Aktoren notwendig, welche ebenfalls über das IoT-Gateway angebunden würden.

Größtes Hemmnis im Bestand sind nach Meinung von Björn Schuster die verbauten und veralteten Komponenten wie Klimaanlagen, Ventilatoren, Brandschutzmelder, Brandschutztüren, Schließanlagen. Allerdings ließen sich diese nachrüsten, was im Gegensatz zu einem kompletten Umbau sogar günstiger sei.

Sei das IoT-Gateway ausschließlich in das interne Netzwerk eingebunden, wären die Daten sicher und verblieben damit im eigenen Firmennetzwerk. Sei ein Fernzugriff von extern gewünscht oder notwendig, müssten die Daten gesichert oder über VPN übertragen werden. Das gelte natürlich auch für den Neubau.

„Die meisten Neubauten werden heutzutage mit moderner Sensor- und Aktorentechnologie übergeben“, so Björn Schuster. Herausforderung hierbei sei, dass etwa die Klimaanlage nicht die gleiche Schnittstelle habe wie die Brandschutztür. Daher müsse, wie oben beschrieben, eine herstellerübergreifende Plattform geschaffen werden, die alle Daten zentral vereine.

Für Bestandsimmobilien gibt es beim Projektentwickler Drees & Sommer einen sogenannten „Digital Ready Check“, der den Zustand der zu vernetzenden Systeme in den Gebäuden analysiert und bewertet. Führt das Unternehmen eine Technical Due Diligence, kurz TDD, durch, ist der Test schon als Standard integriert. Diesen Zusatzservice nutzen bereits viele große Bestandshalter, auch vor dem Hintergrund, welche Immobilie in der Zukunft noch gekauft würden.

Klaus Dederichs sieht deswegen auch Planer und Architekten in der Pflicht. Diese müssten neu denken. „Früher wurde ein Gebäude drei Monate vorher in Betrieb genommen. Wenn was nicht funktioniert hat, dann war das eben so“, so Klaus Dederichs. Heute gehe das nicht mehr.

Die Kunden erwarteten funktionale Gebäude, die auch noch zusätzliche Geschäfte ermög­lich­ten. Deswegen würden ihnen nicht nur Gebäude, sondern auch Plattformen zur Verfügung gestellt, mit denen sie zudem neue Geschäfte kreieren könnten, angefangen vom Hemdenservice bis hin zur Essensbestellung. Als Beispiel nennt er auch noch das Parkraummanagement. Denn wenn das Parkhaus einer großen innerstädtischen Firma nachts leer stünde, könnte es auch anderweitig für private Automobile genutzt werden. Ähnliches gelte für Wohnquartiere. Hier könnte mittels solcher Plattformen das private Miteinander viel besser koordiniert werden, z.B. mit Babysittern oder Einkaufshilfen.

„Damit kann auch ein alter Widerspruch gelöst werden, und zwar der zwischen den finan­ziel­len Interessen der Investoren und der späteren Betreiber, zwischen denen ja immer der Planer stand oder steht“, so Klaus Dederichs. Er bringe alle Beteiligten in Workshops zusammen. Häufig würden dann auch die Fragen der Mehrinvestitionen unter allen Beteiligten schnell und gerecht gelöst.

Aber auch der Betrieb solch smarter Gebäude muss neu betrachtet werden. Cyber Security, Software-Updates, der Austausch von IT-Komponenten oder Datenanalyse gehörten noch nicht zum Leistungsspektrum der heutigen Facility Manager oder der Planer. IoT-Managed-Services von Dienstleistern aus dem Rechenzentrumsumfeld würden zunehmend den Betrieb solch smarter Gebäude übernehmen und sicherstellen, so Klaus Dederichs abschließend.