Was tun mit komplexen Gebäuden?

Für jede Funktion des Gebäudes sind verschiedene Gewerke bzw. Teilsysteme notwendig. Im Nutzungsfall verbindet meist die Gebäudeautomation die Schnittmenge der Teilsysteme an der Gesamtaufgabe, im Sicherheitsfall bildet die Brandmeldeanlage den Mittelpunkt (Bild 2).

An dieser Stelle betrachten wir ein Beispiel für die heutigen komplexen Anforderungen an Gebäude und damit an alle Syste­me für die Gesamtfunktion im normalen Nutzungsfall. Aufgrund von hohen Lochanteilen in den Fassaden bzw. Ganzglasfassaden sind die geforderten Sollzustände im Gebäude meist nur noch durch ein geschicktes Zusammenspiel der Gebäudesysteme (Sonnenschutz, Klimatisierung, natürliche Auskühlung usw.) erreichbar. Das Ziel einer behaglichen Nutzumgebung ist nur durch ein fehlerfreies Funk­tionieren der Teilsysteme und der Schnittstellen aller Syste­me zueinander zu erreichen. Somit muss das Gesamtsystem Sonnenschutz (vorgelagerter motorischer Sonnenschutz und Sonnenschutz im Glas der Fassade) die Energie­menge der Sonnenenergie wie geplant minimieren. Dann wird die restliche eintretende Sonnenenergie und die im Raum befindliche Wärme über das System Lüftung, Kühldecke usw. abgeführt, so dass sich dann mit Hilfe aller Systeme für den Menschen als Nutzer eine Behaglichkeit in seiner Nutzebene einstellt. Dazu gehören natürlich auch die ausreichende Belüftung des Raumes, die behaglichen Abstrahlungstemperaturen der Umgebungsflächen, die behagliche Austrittstemperatur und Luftgeschwindigkeit an der Lüftungsanlage usw.

An dem vorgenannten Beispiel ist ersichtlich, wie komplex das Zusammenwirken aller Systeme (hier im normalen Nutzungsfall) ist. Sollte ein System nicht funktionieren, wirkt das Gesamtsystem als nicht tauglich und der Nutzer fühlt sich unwohl.

Der Nutzer als Störgröße?

Wie oft ist das Nutzerverhalten konträr zu Bedienvorschriften der Systeme in einem Gebäude? Der Nutzer möchte aus seinem Empfinden heraus das Gebäude entgegen den Vorgaben durch die Systeme bedienen, damit er sich „wohl“ fühlt. Ein Beispiel ist die Nutzung von Tageslicht auch bei heruntergefahrenem Son­nen­schutz. Der Sonnenschutz ist ein System mit vielen „Ecken und Kanten“. Meist wird bei Kostenbetrachtungen die Funktio­na­lität des Sonnenschutzes immer mehr vereinfacht. Es wird auf ursprünglich betrachtete Funktionalitäten zugunsten einer Preisersparnis verzichtet. Gerade beim Einsatz von Lamellen werden Sonnenschutzsysteme im Rahmen der Kostenoptimierungen vereinfacht, was dazu führt, dass das System Sonnenschutz keine Tageslichtumlenkung hat und den Behang des Sonnenschutzes bei Sonneneinstrahlung vollständig schließt. Der Nutzer im Gebäude sitzt also bei einem Tag mit Sonnenlicht (das für den Menschen im Raum nützlich wäre) im dunklen Raum, da der Sonnenschutz geschlossen ist. Sein erster Versuch wird sein, den Sonnenschutz zu öffnen. Da der Sonnenschutz in regelmäßigen Abständen schließt, wird der Nutzer im Raum das Licht einschalten- und das an einem sonnigen Tag. Der Nutzer hat alles versucht, entsprechend seines Empfindens logisch und energieeffizient zu handeln. Jedoch ist er damit eine Störgröße- nach dem Hochfahren des Sonnenschutzes (um Licht in den Raum zu lassen), ist das System Sonnenschutz nicht mehr vorhanden und die Sonnenenergie wird nur noch durch die anderen Systeme (Sonnenschutzglas etc.) abgemindert. Die in den Raum eintretende Energiemenge ist dann aber zu hoch, die Kühlleistung der Systeme im Raum ist nur für eine durch den Sonnenschutz geminderte Energiemenge ausgelegt. Dazu kommt in vielen Fällen, dass die Kühlsysteme bei solchen Bedingungen maximal kühlen und die Einstrahlung der Sonnenenergie mit einer Wärmestrahlung von der Fassadenseite auf den Nutzer trifft. Es kommt zu Strahlungsasymmetrien, die für den Nutzer unangenehm sind. Der Nutzer möchte für sich aber nur einen Sachverhalt vorfinden, sich wohl (behaglich) fühlen (Bild 3). Wie kann dieses Ziel im Rahmen der Planung, Errichtung und des weiterführenden Gebäudebetriebs erreicht werden?

Teilsystem/Gesamtsystem – alles muss, nichts kann

Die Zusammenführung der Gewerke durch die Verknüpfung mit der Gebäudeautomation bedingt jedoch, dass die Teilsysteme (Gewerke) für das Zusammenspiel im Gesamtsystem auch ausge­legt und geeignet sind. Auch die jeweiligen Schnittstellen (im nor­ma­len Nutzungsfall die Gebäudeautomation) müssen alle für die Gesamt­funktion notwendigen Informationen übertragen werden. Somit sind mehrere Schritte nötig, um die Gesamtfunktionalität im Gebäude zu erreichen.

1. Das Teilsystem mit den nutzungsspezifischen Besonderhei­ten (z. B. Ausschluss von Bedienungen durch den Nutzer, die für das Funktionieren des Gesamtsystems störend sind) di­men­sionieren

Für die Gebäudeautomation bedeutet das im Einzelnen:

2. die für die notwendigen Funktionen im Gesamtsystem notwen­digen Informationen (notwendige Interoperabilitätsmenge des Teilsys­tems für das Gesamtsys­tem) an der Schnittstellen bereit­stellen

Für die Gebäudeautomation bedeutet das im Einzelnen:

3. den physikalischen Aufbau und die Art der Datenübertragung an der Schnittstelle zwischen den Teilsystemen dimensionieren

Für die Gebäudeautomation bedeutet das im Einzelnen:

4. die jeweiligen Teilsysteme in Betrieb nehmen und ordnungs­gemäß einregulieren

Für die Gebäudeautomation bedeutet das im Einzelnen:

5. die Schnittstellen in Betrieb nehmen und die ordnungsge­mäße Bereitstellung der Informationsmenge prüfen

Für die Gebäudeautomation bedeutet das im Einzelnen:

6. Verbindung der Teilsysteme zu einem Gesamtsystem und die übergreifenden Funktionsabläufe testen und in Betrieb nehmen

Für die Gebäudeautomation bedeutet das im Einzelnen:

7. Die Anforderungen (Planungs­­ergebnisse und Funk­tions­be­schrei­bungen der Teilsys­teme und des Gesamtsystems) und die Er­gebnisse der Inbetriebnah­me dokumentieren und dem Ge­bäu­de­betreiber zur Verfügung stellen

8. Im weiteren Gebäudebetrieb (auch bei Umbauten) den ganzheitlichen Ansatz weiter verfol­gen

Die Verbindung aller Teilsysteme zu einem funktionierenden Gesamtsystem in einem Gebäude ist in der Planungsphase aber auch bei Errichtung und Gebäudebetrieb zwingend erforderlich. Schon wenige Fehlfunktionen führen zu Störungen in der Nutzung, wie z. B. fehlende Behaglichkeit oder im schlimmsten Fall ein nicht funktionierendes Gebäude. Für ein funktionierendes Gebäude ist ein ganzheitliches Denken für den normalen Nutzungsfall und den baurechtlichen Sicherheitsfall ein Muss.

Literatur

[1] „Systeme der Gebäudeauto­ma­tion“, Jörg Balow, cci Dialog GmbH, 2012 ISBN 978-3922420262 [2] Die DIN EN ISO 16484 und die Blätter der VDI-Richtlinien 3814 und 3813 sind zu beziehen beim Beuth-Verlag, Berlin (www.beuth.de), auch zum Herunterladen unter www.mybeuth.de/