Raumklimaüberwachung im Smart Building

5. Mai 2021 Digitalisierung Michael Härtig

Die Digitalisierung hält aktuell in allen Lebensbereichen Einzug. Eine Entwicklung, die damit einhergeht, ist die Schaffung von Smart Buildings. In diesen intelligenten Gebäuden ist es dem Einsatz von IoT-Sensoren (Internet of Things) zu verdanken, dass Gegenstände und technische Anlagen Daten aufnehmen, Befehle verarbeiten, Werte senden und untereinander kommunizieren können. So erfassen beispielsweise Klimaanlagen die Temperatur sowie die Luftqualität anhand des CO2-Gehaltes und Jalousien die Sonneneinstrahlung.

Durch die Verknüpfung der vorhandenen Kälte- und Wärmeanlagen (z. B. Klimaanlage), der Beleuchtungssysteme sowie anderer technischer Anlagen (z. B. Jalousien) mit intelligenter Sensorik und Aktorik, welche der Wärme- und Lichtregulation dienen, wird es möglich, auf aktuelle Gegebenheiten und Umwelteinflüsse zu reagieren. Im Ergebnis können u. a. Bürogebäude energieeffizient betrieben werden und so für ein besseres Arbeitsklima sorgen.

Warum sollte das Raumklima überwacht werden?

Klimafaktoren wie Kohlenstoffdioxid-Gehalt in der Luft (CO2), die Raumtemperatur sowie die Luftfeuchtigkeit beeinflussen Arbeitnehmer direkt an ihrem Arbeitsplatz und wirken sich damit auf die Arbeitsleistung aus. Eine zu hohe CO2-Konzentration kann Kopfschmerzen und Schwindelgefühl auslösen und damit die Arbeitseffizienz reduzieren.

Neben der gültigen Arbeitsstättenverordnung, die beschreibt, dass „In Arbeitsräumen, […] während der Nutzungsdauer ausreichend gesundheitlich zuträgliche Atemluft vorhanden sein“ muss, ist der CO2-Gehalt auch Indikator für „schlechte Luft“ im Sinne einer erhöhten Virenlast. Dies ist in Zeiten der Corona-Pandemie ein wichtiger Ansatz, um ein sicheres Umfeld für Büroangestellte zu schaffen.

Die Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin hat ebenfalls Hinweise und Maßnahmen zum infektionsschutzgerechten Lüften zusammengestellt.

Der digitale Gebäudezwilling als Basis für die Sensorüberwachung

Heutzutage beginnt die Planung von Gebäuden in modernen CAD-Systemen. Die entstehenden CAD-Modelle werden im Sinne einer durchgängigen BIM-Arbeitsweise bereits in der Planungs- und Bauphase mit Informationen aus dem Facility Management angereichert. Mit dem ergänzenden Einsatz aktueller IoT-Technologien und der damit verbundenen Erfassung von Sensordaten sowie der Verknüpfung aller vorhandener CAD-, CAFM- und IoT-Informationen wird der digitale Zwilling – das digitale Gebäude – geschaffen.

Übrigens: Auch Bestandsgebäude lassen sich über den Retrofit-Ansatz  mithilfe eines IoT-Gateways zum Smart Building aufrüsten.

Ziel ist bei beiden Digitalisierungsvorhaben: real existierende Objekte (hier Gebäude mit ihren Räumen und Anlagen) durch geeignete Technologie (IoT, Gebäudeautomation) auf einer IT-Plattform abzubilden. Denn der digitale Gebäudezwilling bietet umfangreiche Visualisierungsmöglichkeiten und Informationsverfügbarkeit von jedem Ort aus und zu jeder Zeit.

Funktionsweise der CO2-Datenerfassung im Smart Building

Installierte Sensoren messen permanent die Luftqualität, wie C02-Gehalt, Temperatur und Feuchtigkeit, pro Raum. Dabei erfolgt die Anbindung der Sensoren über spezielle Protokolle. Die Sammlung der Daten der einzelnen Sensoren erfolgt lokal über ein s. g. „Gateway“. Dieses bereitet die Daten auf, fasst sie zusammen und verdichtet sie gegebenenfalls. Mittels grafischer Dashboards wird eine Live-Überwachung der erfassten Sensordaten in Echtzeit sichergestellt.

Werden bestimmte Grenzwerte überschritten, erfolgt eine Aktion und/oder Benachrichtigung automatisch durch das System. Diese Benachrichtigung kann im Fall der CO2-Überwachung eine Lüftungsempfehlung sein, welche entweder auf einem Dashboard oder im 3D-Gebäudemodell optisch abgebildet wird oder aber auf dem Smartphone ein akustisches Signal auslöst.

Durch eine permanente Datenauswertung über längere Zeiträume lassen sich auch weitere Erkenntnisse ableiten, z. B. die Analyse möglicher baulicher Maßnahmen, Reduzierung der Personenzahl im Raum, Sensibilisierung der Mitarbeiter usw. Über Kombination der Messwerte mit Daten des Gebäudebetriebes (Belegung der Arbeitsplätze, Auslastung der Besprechungsräume) sind weiterführende Auswertungen und die Ableitung von zusätzlichen Aktionen möglich.