Die Anatomie von Smart Buildings
«Die Lebensqualität soll nachhaltig maximiert und der Ressourcenverbrauch minimiert werden.» Aus technischer Sicht können Smart Buildings durchaus mit dem Nervensystem eines Menschen verglichen werden: Die Sensoren sind ihre Sinne, die Netzwerke ihr Nervengerüst und die digitalen Plattformen und die Software ihre Hirne. Genau wie beim Menschen werden Informationen erfasst, übermittelt sowie ausgewertet und lösen automatisch Aktionen aus. Ausserdem lernen Smart Buildings aus Ineffizienz und Fehlern. Die Digitalisierung und insbesondere das damit einhergehende Internet der Dinge (loT) bilden die Basis dieses «Nervensystems ». Wegbereitend für die Ausbreitung von loT sind die Low Power Networks (LPN). Das sind energiearme Funktechnologien, die in lizenzfreien Funkfrequenzbändern operieren und damit von jedem betrieben werden können. Zusammen mit neuen Mobilfunkstandards ergänzen LPN, meist basierend auf der Long Range Wide Area (LoRa) Technologie, im städtischen Umfeld Glasfasernetze und erweitern die Anwendungsmöglichkeiten des Internets der Dinge für Smart Buildings und Smart Cities deutlich. loT erlaubt eine differenzierte Sicht und Einflussnahme auf ein Gebäude, sowohl digital als auch physisch - heute interagieren sogar Gebrauchsgegenstände wie Abfalleimer, Parkplätze, Räume etc. miteinander. Durch das Anbringen und Vernetzen von Sensoren an bisher isolierten Elementen werden diese künftig kommunikationsfähig. Sie erhalten damit die Möglichkeit, spezifische Zustände und Ereignisse zu melden und das Verständnis für Prozesse und Vorgänge zu verfeinern. Die Nutzung von Geräten mit Internetkonnektivität steigt kontinuierlich: In einer Fünfjahresprognose für den Zeitraum von 2017 bis 2022 geht Cisco davon aus, dass im Jahr 2022 auf jeden Westeuropäer 9.4 vernetzte Geräte kommen werden.
Individueller Kundennutzen
Ein Smart Building ermöglicht individuelle Services, die zu erhöhtem Komfort, Sicherheit und Energieeffizienz führen. Sie stellen sich auf die individuellen Bedürfnisse seiner Nutzer ein. Anstatt pauschal für alle die gleichen Bedingungen zu schaffen, werden Gebäudefunktionen auf die einzelne Person zugeschnitten. Das Gebäude stellt dafür geeignete Kommunikationsschnittstellen zur Verfügung und ist in der Lage, aus Wünschen und nutzerbedingten Eingriffen zu lernen. So kann ein einzelner Nutzer zum Beispiel Lichtszenarien individuell einstellen, die gefühlte Temperatur regeln und die Intensität des Luftstroms der Lüftung bestimmen.
Big Data
Mit der zunehmenden Nutzung internetfähiger Geräte werden immer mehr Daten generiert und gesammelt. Cisco schätzt, dass die Datenvolumina in Westeuropa bis 2022 um rund das Zweifache ansteigen, mit einer jährlichen Wachstumsrate von rund 20 Prozent. Diese Daten sind zunächst nur Rohmaterial, die zu Smart Data aufbereitet werden müssen. Hier spielt die Vorhersage zukünftiger Ereignisse und Verhaltensweisen (Advanced Analytics) eine entscheidende Rolle. Die aufbereiteten Daten ermöglichen Prognosen und sind damit die Grundlage für die Automatisierung von Prozessen und vorausschauenden Reaktionen.
Vorausschauende Instandhaltung (Predictive Maintenance)
Der häufigste Grund für Datenerhebungen in Gebäuden ist es, die Lebensqualität zu steigern, den Ressourcenverbrauch sowie die Betriebskosten zu senken und das Gebäude in Echtzeit besser zu verstehen. Der Gebäudebetrieb, das Management der technischen Anlagen, die Auslastung, Pflege und Instandhaltung können durch sinnvolles Monitoring genauer und bedarfsgerechter geplant und umgesetzt werden. Die Visualisierung von Messdaten, basierend auf der Auswertung von Prozess- und Maschinendaten sowie dem Nutzerverhalten, ermöglicht die vorausschauende Wartung und Instandhaltung. Diese sogenannte «Predictive Maintenance» dient als Entscheidungsgrundlage für das Steuern und Regeln sowie das Warten und Reparieren von Haustechnikanlagen und Systemen. Das bedeutet, dass in Zukunft nicht mehr turnusgemäss bzw. nach Wartungsvertrag Teile gewechselt werden, sondern nur noch bedarfsgerecht.
Herausforderungen
Trotz all der Chancen, die eine Digitalisierung im Gebäude bietet, bleiben noch viele Herausforderungen: Der durchgängig digitale Management Prozess «Building Information Modeling» (BIM) hat sich für die technische Gebäudeausstattung im gesamten Lifecycle, von der Planung und Herstellung bis hin zur Reparatur, Wartung und dem Rückbau, noch nicht durchgesetzt. Die Interoperabilität der Komponenten und Systeme ist meist noch nicht durchgängig und die Daten-Ports der einzelnen Geräte sind z.T. nicht frei auslesbar. Der aktuelle Stand der Technik und die Möglichkeiten von Vernetzung und Sharing (z.B. für Eigenverbrauchsgemeinschaften) und dem Echtzeit- Monitoring werden heute nur unzureichend genutzt. Smart Buildings resp. Smart Cities erfordern neue Fachkompetenzen in der Bau- und Immobilienbranchen z.B. im Bereich der Gebäudeinformatik oder im Data Science und Life Cycle Data Management. Die Bau- und Immobilienbranche muss die digitale Transformation im Verbund vorwärts treiben und aktives Change- Management betreiben. Der wichtigste Sicherheitsaspekt bei der Digitalisierung von Gebäuden ist der Umgang mit den Daten, die erhoben werden. Dafür ist es unumgänglich, Nutzerrollen, Zugriffsrechte, Datenhoheit und Datensicherheit klar zu definieren.
