Wandel der Gebäudeautomation

Vom Subunternehmer-Liefergeschäft zum Schlüsselgewerk

Die tab – Das Fachmedium der TGA-Branche hat die „Emanzipation“ der Gebäudeautomation (GA) von Beginn an begleitet und fast jährlich über deren Fortschritt berichtet. Es begann 1990 mit einer Pressenotiz der IBM auf der Baumesse Constructa in Hannover, wo bereits diverse GA-Systeme gekoppelt mit einem Kommunikationsprotokoll und Bausoftware als Vorläufer von BIM gezeigt wurden. In der Folge hat die tab-Redaktion den Autor immer wieder motiviert, über die Aktivitäten der GA-Branche zu schreiben. Es folgen die Titel und Kurzfassungen dieser Artikel, die die Entwicklung der GA von ihren Anfängen an verdeutlicht.

März 1993:

Digitale Gebäudeautomation im Zeichen der Telematik

Kaum ein Bereich der gesamten Technischen Gebäudeausrüstung (TGA) hat in den letzten zehn Jahren einen so gravierenden Wandel vollzogen wie das Gewerk der klassischen MSR-Technik für die Automation von betriebstechnischen Anlagen in Gebäuden.

Technische Triebkraft war (und ist) die aus der Mikroelektronik entstandene Telematik, die Verbindung der Telekommunikation mit der Informatik. Von dieser dynamischen Entwicklung werden in zunehmendem Maße sowohl die bisher „statischen“ Baugewerke als auch Architekten und Ingenieure berührt.

Dieser Artikel beschreibt die Entwicklungsrichtung der Digitalen Automation in der TGA als Hilfestellung für strategische Konzeptionen und Planungen im Bereich der Nutzbauten.

Oktober 1993:

Gewerkeübergreifendes Schnittstellenmanagement in Projekten der Gebäude-automation

In der TGA fordert die energetisch-ökologische Verantwortung eine neue interdisziplinäre Sichtweise von allen Beteiligten.

Kombinierte „Technische Gebäudesysteme“ und die Zusammenarbeit unterschiedlicher Ingenieurwissenschaften dienen vor allem dem rationellen Einsatz vorhandener Mittel und der Sicherheit. Die gewerkeüber­greifende Gebäudeautomation kann sich zum Fokus aller erforderlichen Maßnahmen emanzipieren, wenn sie gesamtheitlich geplant und ausgeführt wird. Systeme, die zusammenwirken, um ein Gesamtoptimum zu erreichen, haben zwangsläufig Schnittstellen. Bei Beherrschung dieser Schnittstellen erscheint eine sozialverträgliche Wirtschaftlichkeit im Zusammenhang von Natur, Rohstoffverbrauch sowie der Einwirkung auf Mensch und Gesellschaft erreichbar.

Dieser Artikel beschreibt aus Sicht der GA die Möglichkeiten und Maßnahmen, um die vielfältigen Schnittstellen bei Bauplanung, Bauausführung und Gebäudebetrieb zu beherrschen.

April 1995:

Das Standardleistungsbuch der Gebäudeautomation – Wurzel der Europanorm

Höhepunkte einer jeden Planung sind Ausschreibung und Vergabe von Bauleistungen. Die eindeutige und normengerechte Abfassung von Leistungsverzeichnissen hat sich der Gemeinsame Ausschuss für Elektronik im Bauwesen (GAEB) auf die Fahne geschrieben. Das Mittel hierfür ist das Standardleistungsbuch (StLB).

Die „Digitale Automation“ bewirkte einen Wandel in der Gebäudetechnik. Die von 1978 bzw. 1980 stammenden StLB-Leistungsbereiche „ZLT-G“ (LB 067) sowie „Regelung und Steue­rung“ (LB 070) entsprechen seit einigen Jahren nicht mehr dem Stand der Technik. Dieser Artikel beschreibt die Entstehung des StLB-Bereiches „Gebäudeautomation“ (LB 070/071/072) und die weiteren Auswirkungen der Ergebnisse dieses Arbeitskreises.

Am 23. Januar 1990 wurde von der Geschäftsstelle des GAEB im Bundesministerium für Raumordnung, Bauwesen und Städtebau (BMBau) der Arbeitskreis 071 „Digitale Meß-, Steuer- und Regeltechnische Einrichtungen für die technische Gebäudeausrüstung“ konstituiert. Das Gremium hat als Beratungsgrundlage den von der damaligen Schmidt Reuter Ingenieurgesellschaft für den GAEB erstellten „Rotentwurf“ angenommen. Dieser Rotentwurf basierte auf den Arbeiten von Hans Kranz, Adi Wolber und Peter Kümpel, deren erste Dokumentation ins Jahr 1975 zurückreicht („Integrierte Gebäudeautomation“). Schon damals wurde erkannt, dass die kommunikative digitale MSR-Technik (DDC) die bekannte „potentialfreie“ Schnittstelle zwischen der konventionellen Steuer- und Regeltechnik und der Gebäudeleittechnik eliminieren wird. Die Leittechnik auf PC-Basis wuchs mit der digitalen Automation zu einem homogenen System zusammen. Die daraus entstandene gewerkeübergreifende Gebäudeautomation wurde Stand der Technik.

Der Aufgabenstellung entsprechend, konnte der Rotentwurf für die „Digitale MSR-Technik“ nur einen Teil des Gesamtsystems der Gebäudeautomation behandeln.

Historisch bedingt ist die MSR-Technik im GAEB der Arbeitsgruppe 3 (Haustechnik) zugeordnet, während die eigenständige „ZLT-G“ zur Arbeitsgruppe 4 (Elektrotechnik) gehört.

Für die Digitale Automation existierten noch keine anerkannten brancheneinheitliche oder gar branchenübergreifende Begriffe. Ein freier und fairer Wettbewerb mit Erhaltung der Innovationspotentiale wird nur durch neutral gestaltete Ausschreibungen bewirkt. Es müssen für die Beschreibung der Leistungen allgemein anerkannte Worte gewählt werden, was bei hochinnovativen Techniken ohne etablierte Standards nicht einfach ist.

Der Grundgedanke des StLB kann nur erfüllt werden, wenn das Ergebnis im Konsens aller Marktteilnehmer der betroffenen Branche erarbeitet wurde. Für die GAEB – „Ausschussarbeit“ wurde von Beginn an ein paritätisches Gremium einberufen.

Dezember 1995 (tab-Jubiläumsausgabe):

Integration oder Kombination technischer Gebäudesysteme

Offene Kommunikation auch zwischen

Alarmanlagen und Gebäudeautomation?

Wenn heute über Gebäudetechnik gesprochen wird, so werden Gewerke wie HLK- und Sanitäranlagen, GA, Energieversorgung und Kommunikationstechnik genannt. Selten wird in diesem Zusammenhang auch die Gefahrenmeldetechnik erwähnt, obwohl sie für die Sicherheit des Gebäudes, mitsamt der darin arbeitenden Menschen, und die installierten technischen Einrichtungen zuständig ist.

Erst mit der Diskussion über „Integrierte Systeme“ rückt die Gefahrenmeldetechnik in den Blickpunkt. Nach der Aufgaben­definition beteiligter Systeme diskutiert dieser Artikel Überlegungen über die Zusammenschaltung von Systemen für die Gebäudesicherheit und -automation.

Oktober 1998:

Standard für Gebäudeautomation – Der Weg aus dem Kostenrisiko?

Nur eine eindeutige, gemeinsame Sprache aller am Bau Beteiligten ermöglicht einen zweifelsfreien Austausch von Informationen für Ausschreibung, Vergabe und Abrechnung. Die normengerechte Abfassung von LV hat sich der Gemeinsame Ausschuss für Elektronik im Bauwesen (GAEB) auf die Fahne geschrieben. Das Mittel hierfür ist das StLB.  Dieser Artikel beschreibt die Leistungsbereiche für „Gebäude­automation“ (LB 070, 071, 072) und die weiteren Ergebnisse des Arbeitskreises.

September 2000:

Planung und Ausschreibung

von Systemen der

Gebäudeautomation

Das Gewerk Gebäudeautomation hat sich zum Koordinationspunkt für alle Gewerke der TGA entwickelt. Alle Informationen die notwendig sind, damit ein Gebäude in seiner Gesamtheit funktioniert, laufen dort zusammen. Diese Schlüsselstellung in der funktionalen Zusammenarbeit der Gewerke erfordert eine gemeinsame Sprache aller Beteiligten bei Planung, Errichtung und Betrieb, also „Anerkannte Regeln der Technik“ (Normen und Richtlinien) – möglichst auf breiter internationaler Basis.

Dieser Artikel beschreibt den Fortschritt und die Auswirkungen der Regelwerke für Systeme der Gebäudeautomation. Er basiert auf einem Vortrag im Forum 3 der Building Performance 2000.

Gebäudeautomation (GA) ist Messen, Steuern, Regeln und Leiten der TGA. Ohne Gebäudeautomation wird es nicht warm, es kommt keine Luft aus dem Auslass, die Anlagen sind nicht bedienbar und es erfährt keiner, warum die Betriebskosten unnötig hoch sind.

Die Vorgabe der herstell­kos­ten­orien­tier­ten Honorierung führt nicht selten zu überdimensioniert geplanten Anlagen und zu dem Ruf nach „Enttechnisierung“ – unter Beibehaltung einer aufwendigen, repräsentativen Fassade. Die späteren Betriebs- und Unterhaltskosten werden damit und mit den Aktivitäten eines Bau-Generalunternehmers zum schwer kalkulierbaren Risiko. Die Gebäudeautomation hat einen direkten Einfluss auf die dynamischen Eigenschaften. Die Gebäudetechnik – gleich welcher Art - wäre ohne sie nicht beherrschbar geschweige denn optimierbar.

Die steigende Funktionalität, Verknüpfungstiefe und Verflechtung der Gewerke erfordert außergewöhnliches Know-how der Mitarbeiter in der Gebäude­automationsbranche. Deren Kompetenz wird ein immer wichtigerer Faktor – wenn nicht sogar der entscheidende im täglichen Konkurrenzkampf.

Um dieses Wissen zum Nutzen der Allgemeinheit zu kanalisieren, hat die Branche, organisiert im VDMA AMG (Verband Deutscher Maschinen und Anlagenbau; Fachgemeinschaft Automation+Management für Haus+Gebäude), um 1990 eine konzertierte Aktion eingeleitet. Als Ziel hat man sich die Schaffung einheitlicher Kriterien für den GA-Markt vorgenommen. Dazu gehören identische Begriffe, Definitionen, Dienstleistungen und Vertrags- bzw. Verdingungsgrundlagen, aber auch die Reduktion der Protokollvielfalt für Datenübertragung. Voraussetzung für eine erfolgreiche Arbeit war ein Konsens der Branche selbst und, wo erforderlich, eine Abstimmung mit den Spitzenverbänden der Marktpartner z.B. AMEV, BHKS (heute: BTGA), VBI, VDMA ALT/AGI, ZVEI und ZVSHK. Bei internationalen Projekten waren entsprechende Gremien von VDI, DKE, SiA (CH), BSRIA (UK), ASHRAE (USA), JRAIA (Japan) mit einzubeziehen sowie Experten der Normungsorganisationen aus CEN und ISO/IEC.

Dezember 2001:

Weltnorm für ­Gebäudeautomation

In einer konzertierten Aktion der Branche wird der Stand der nationalen und inter­na­tio­na­len Standardisierung für Gebäudeautomation an die technischen Gegebenheiten angepasst. Dabei hat die Branche mit definierten „Funktionen“ einen neuen Ansatz gefunden, ihre dienstleistungsorientierten Bauleistungen für Planung, Angebot und Abrechnung einheitlich darzustellen. Aufbauend auf den Ausführungen in TAB 9/2000 „Planung und Ausschreibung von Systemen der Gebäude­automation“ beschreibt der Beitrag die aktuellen Ergebnisse dieses Gemeinschaftswerkes.

Schulung der Marktpartner

Um allen Marktpartnern Gelegenheit zu geben, die Gebäudeautomation nach den neuen Regeln der Technik zu planen, auszuschreiben und anzubieten, veranstaltet das VDI-Bildungswerk ca. vier- bis fünfmal jährlich an wechselnden Orten Tageskurse, in denen seit Anfang 2000 bereits nahezu 250 Marktpartner geschult wurden:

Der Kurs heißt „Gebäude­automation – Funktionen in Planung und Ausschreibung“ (Kurs Nr. 42-22-xx); aber auch die anderen VDI-Kurse, wie „GA-Komplett“ und die Wolfenbütteler Regelungskurse vermitteln entsprechende Kenntnisse.

Erfolgt die Ausschreibung einer gewerkeübergreifenden Gebäude­automation gem. VOB/C DIN 18386 auf Basis der Funk­tionen nach VDI 3814-2 bzw. der kommenden ISO-Europanorm EN ISO 16484-3 wird das Kostenrisiko reduziert und die Zufriedenheit für alle Beteiligten verbessert. Das neue STLB-Bau (070 – 072) hilft bei der Rationalisierung des gesamten Ausschreibungs-, Angebots- und Vergabeprozesses.

September 2006:

Das Regelwerk der Gebäudeautomation

Die neuen Rahmenbedingungen durch Normen

Die Schlüsselstellung der Gebäudeautomation in der funktionalen Zusammenarbeit der Gewerke erfordert eine gemeinsame Sprache aller Beteiligten bei Planung, Errichtung und Betrieb, also „Anerkannte Regeln der Technik“ (Normen und Richtlinien) – möglichst auf breiter internationaler Basis. Dieser Artikel beschreibt den Stand der Regelwerke für Systeme der Gebäudeautomation 2006.

Ein Gebäudeautomationssystem, abgekürzt GA-System (engl.: BACS, Building Automation and Control System), steht für vernetzte, mikroprozessorbasierte Einrichtungen, die nach wie vor auch „DDC“ genannt werden. Betrachten wir deren Kommunikations-Netzwerk, so ist es ein GA-Netzwerk (Building Automation and Control Network).

Die GA sorgt gemeinsam mit ihren Betreibern – nahezu unsichtbar – dafür, dass der Betrieb eines Gebäudes und seiner technischen Anlagen sicher, ökologisch und ökonomisch optimiert, und daher aufwandsarm, abläuft. Ein GA-System führt zuverlässig Regelstrategien im HLK-Bereich aus. Es ist auf Funktionserfüllung für die Betriebszeitoptimierung, Höchstlastbegrenzung sowie Enthalpie- und Heizkennlinienberechnung hin optimiert und es informiert den Betreiber über Trends sowie aktuelle sowie zurückliegende Betriebszustände. Die technologischen Funktionen der GA sind es, die diese Abläufe bewirken. Alle Informationen, die notwendig sind, damit ein Gebäude in seiner Gesamtheit funktioniert, laufen in der GA zusammen. Ohne eine gewerkeübergreifende GA ist eine effiziente Betriebsführung nicht mehr denkbar. Die Gebäudetechnik wäre ohne sie nicht beherrschbar und nicht optimierbar. Das Gewerk hat sich zum Koordinationspunkt für alle Gewerke der TGA entwickelt.

Die GA verfügt über jene Daten, die für ein Energie- und Betriebskosten-Controlling, aber auch für die Dokumentation eines Öko-Audit-Systems benötigt werden. Ein Nachweis des störungsfreien Betriebs ist möglich. Instandhaltungsrelevante Daten der technischen Anlagen und entsprechende Statistiken sind im GA-System verfügbar. Zugleich dient die GA als Werkzeug für Managementaufgaben wie Analyse, Anpassung und laufende Verbesserung der Betriebsweisen oder zur Umgehung von technischen Störungen.

Wenn ein Gebäudeleitsystem, ein Gebäudemanagementsystem oder ein Gebäude-Energiemanagementsystem die Anforderungen der Internationalen Normenreihe DIN EN ISO 16484 erfüllt, darf es als ein Gebäudeautomationssystem (GA-System) bezeichnet werden (DIN EN ISO 16484-2, 3.31).

Juni/Juli 2008:

Anwendung der VDI-GA-Funktionsliste (GA-FL) für die Planung BACnet-konformer Systeme (DIN EN ISO 16484-3/VDI 3814-1)

Die Gebäudeautomation (GA) trägt maßgeblich zur vernünftigen Verwendung von natürlichen Rohstoffen, zur Gebäudeeffizienz und Nutzungsflexibilität bei. Sie sorgt für wirtschaftlichen und einfachen Betrieb. Für eine optimale Nutzbarkeit der GA, mit Investitionsschutz, verbunden mit der nötigen Wartbarkeit und Funktionalität, können nur Hersteller mit kompetenten Mitarbeitern bei auskömmlichen Preisen sorgen. Auskömmliche Preise gibt es nur bei rechtssicheren Ausschreibungen. Nur Ausschreibungen, die den zweifelsfreien Austausch von Informationen unterstützen, erhalten den freien und fairen Wettbewerb, vermeiden unnötige Kostenrisiken und sichern die Innovationspotentiale. Leider ist gewissen Investoren daran nicht gelegen, was die Menge an Pleiten, Fusionen und unfertigen GA-Projekten beweist.

Dieser Artikel erläutert das Grundprinzip der GA-Funktionen in Verbindung mit interoperabler Systemintegration und führt in die Anwendung der international genormten GA-Funktionsliste ein. Es werden die offiziellen Begriffe der GA aus der weltweiten Standardisierung verwendet.

Offene Leistungsverzeichnisse für offene Systeme?

Die komplexen Zusammenhänge der technischen Gebäudesysteme und Anlagen sind ohne die Verwendung allgemein anerkannter Normen und Standardmethoden nicht mehr beherrschbar. Bei unscharfen, mehrdeutigen Beschreibungen bleibt im Leistungsverzeichnis offen, wie die GA letztlich funk­tio­nieren soll. Es gibt keinen konkreten Vertragsgegenstand, also auch keinen Vertrag. Das ist vielen in unserer Branche nicht bewusst. Ein unanfechtbarer Kauf- oder Werkvertrag kommt nicht zustande, wenn nicht alles konkret vereinbart wird so entschied ein Gericht (AG Frankfurt am 22. November 2002, AZ 32 C 1677/02 – 48).

Mai 2009:

Normative Projektbearbeitung in der Gebäudeautomation

Mit der Normung kommt Rechtssicherheit. Diese ist insbesondere deshalb nötig, weil sich immer mehr „branchenfremde“ in der für wirtschaftlichen und ökologisch optimalen Gebäude­betrieb wichtigsten Technik tummeln: in der Gebäudeautomation. Von Beginn an war in der GA-Normung geplant, auch die Prozesse der Planung und Ausführung festzulegen, damit ein hoher Qualitätsstandard gehalten werden kann. Mit der GA-Weltnorm steht allen am Bau Beteiligten ein anerkanntes Regelwerk als Leitfaden zur Verfügung. Der Nutzen für Bauherren ist prüfbare Projektqualität und Kostensicherheit. Der Begriff „Weltnorm“ hört sich fast vermessen an – es ist jedoch Tatsache, dass sich unsere gute alte Richtlinie VDI 3814 mit den GA-Funktionsfestlegungen sowohl bei EN (Europanorm) als auch bei ISO (Internationale Norm) als GA-Funktionsliste weltweit durchgesetzt hat. Sie dient der Auflistung und Zuordnung der genormten GA-Funktionen zu Anlagen und/oder Lieferanten.

Mit diesem Beitrag wurde der kommende Teil 1 der GA-Weltnorm in seiner grundsätzlichen Struktur und mit einigen Besonderheiten erläutert. Es wurde aufgezeigt, dass bei Gebäude­automations- und Systemintegrationsprojekten eine Planung mit Anwendung der GA-Funktionsliste unabdingbar ist. An dieser Stelle sei nochmals vor eigenständiger Interpretation der Funktions­über­schriften gewarnt. Die EN ISO 16484-1 befindet sich im Prozess der ersten parallelen Umfrage bei CEN und ISO. Mit einer Veröffentlichung als Nationale Norm darf nicht vor Ende 2010 gerechnet werden.

Info

Zum Autor

Dipl.-Ing. Hans R. Kranz, VDI, ist seit 60 Jahren mit Herzblut für die TGA tätig: vom Lehrling im Heizungsbau (1960 bis 1963) bis zum Leiter Vertrieb und Marketing Gebäudeautomation im Stammhaus der Siemens AG. 1983 war er Initiator für die Entwicklung des ersten GA-Kommunikationsprotokolls und 1990 für die Einführung der genormten GA-Funktionen. Er ist Autor des ersten BACnet-Buches in deutscher Sprache, das inzwischen in der Version BACnet Gebäudeautomation 1.19 vorliegt. Sein jüngstes Werk ist das Fachbuch „Digitaler Zwilling der Gebäudeautomation mit BACnet“, das eine Anleitung gibt, wie eine integrale Planung, eine optimale Errichtung und ein optimaler Betrieb der Gebäudeautomation gewährleistet werden können.

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