Ziel eines Gebäudeautomationssystems (GA-System) ist, optimalen Komfort bei möglichst geringem Energieverbrauch in einem Gebäude zu erreichen und aufrechtzuerhalten. Herkömmliche GA-Systeme (selbst beim Einsatz des BACnet-Kommunikationsprotokolls) sind in drei Ebenen unterteilt:
- Managementebene
- Automationsebene
- Feldebene
Im System Desigo lässt sich dies über die Funktionen und Applikationen ausführlicher beschreiben.
Anlagen-Scope
Hier befinden sich die Automationsstationen für die Steuerung und Regelung der Primäranlagen wie zentrale Luftaufbereitungsanlage, Heiz- und Kühlkreis zur Versorgung der Räume oder Wärme- und Kälteerzeugungsanlagen.
Über eine Versorgungskette werden diese Anlagen immer bedarfsgeregelt, d.h., der Heiz- oder Kühlbedarf im Raum wird über den Heiz- oder Kühlkreis an die jeweilige Erzeugung weitergeleitet.
Stockwerk-Scope
Hier werden die Räume und Raumsegmente geregelt - energieeffiziente HLK-Funktionen sowie Beleuchtung und Beschattung sorgen für ein optimales Raumklima.
Eine HLK-Umgebung umfasst Heizkörper und/oder Deckenheizung/Kühldecken sowie Fan-Coil-Geräte und variable Volumenstromsysteme. In den Primäranlagen werden Warm- oder Kaltwasser und aufbereitete Luft bedarfsgesteuert bereitgestellt und im Raumsegment über Heizkörper, Deckenheizung/Kühldecken, Lufterwärmer oder -kühler nachbereitet. Beschattungssteuerungen können neben der Tageslicht oder indirekten Beleuchtung auch zum Heizen oder Kühlen des Raums genutzt werden. Ebenfalls integriert sind Beleuchtungs- und Beschattungssteuerung für eine optimale Beleuchtung im Raum.
Zentrale Funktionen geben von übergeordneter Stelle (Gebäude-Scope) z.B. die Raumbetriebsart sowie die Raumsollwerte für den Raum oder eine Gruppe von Räumen vor. Auch Raumnutzer können über lokale Raumbediengeräte gegebenenfalls eingreifen und das Raumklima den Bedürfnissen anpassen.
Gebäude-Scope
Übergeordnete zentrale Funktionen wie z.B. eine Wetterstation, können Sollwerte witterungsgeführt für die zugewiesenen Räume erzeugen. Ein Zeitprogramm erstellt und verteilt eine Raumbetriebsart an zugewiesene Räume in einem Gebäudeabschnitt oder auf einem Stockwerk. Zudem können über Schutz-, Service- oder Notfunktionen die Beleuchtung- und Beschattungskomponenten in einen definierten Zustand gebracht werden. Bedarfssignale aus den Räumen (Gebäude-Scope) werden hier ausgewertet, kompiliert und an Primäranlagen wie zentrale Luftaufbereitung, Heiz- oder Kühlkreise (im Anlagen-Scope) weitergegeben.
Das folgende Bild zeigt, welche Geräte und Funktionen in welchen Scopes zu finden sind und wie die Kommunikationswege definiert sind. Es zeigt, dass das Stockwerk-Scope keine Interaktion zu anderen benötigt bzw. zulässt und unterstützt, hingegen kommunizieren Funktionen und Applikationen im Gebäude-Scope mit den Stockwerk- und Anlagen-Scopes. Das Anlagen-Scope verarbeitet die Informationen (Zwangs- und Bedarfssignale) aus dem Gebäude-Scope.
Detailliert kann festgelegt werden, dass ein Stockwerk-Scope ein Stockwerk oder ein Stockwerksegment mit max. 250 Teilnehmern umfassen kann. Das Stockwerk-Scope kann aber auch mehrere Stockwerke (mit max. 250 Teilnehmern) enthalten, d.h. das Stockwerk-Scope steht für eine Zone mit max. 250 IP-fähigen Geräten oder Raumautomationsstationen.
Zentrale Funktionen und flexibles Raummanagement spielen eine wesentliche Rolle bei der Auslegung von BACnet- und IP-Netzwerken.
Zentrale Funktionen
Zentrale Funktionen basieren auf dem Konzept Gruppenmanager/-Mitglieder.
Raumbetriebsarten, Raumsollwerte und Betriebsarten für Beleuchtungs- oder Beschattungsgruppen werden von einem Gruppenmanager flexibel über die Gruppenmitglieder verteilt, deren Zugehörigkeit typischerweise während der Inbetriebnahme festgelegt wird, aber auch später im Betrieb über eine Managementplattform wie Desigo CC geändert werden kann. Es können sich je nach Disziplin auch mehrere Gruppenmitglieder auf einer Raumautomationsstation befinden. Dies sind z.B. Beleuchtungsgruppen nach Stockwerk, Gebäudeabschnitt oder Gebäude oder Beschattungsgruppen nach Fassade oder Fassadensegment.
Kommandieren | Systemauslegung |
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Verteilung/Kommandierung von Gruppenmanagern auf Mitglieder | Beschränkung auf max. 500 Gruppenmitglieder |
Weiter werden über dasselbe Konzept die Bedarfssignale für Kaltwasser, Warmwasser oder Luftaufbereitung kompiliert. Bedarf entsteht in den einer Gruppe zugeordneten Raumsegmenten und wird über den zugehörigen Gruppenmanager gesammelt, ausgewertet und an die Erzeugung übermittelt.
Daten konzentrieren | Systemauslegung |
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Sammeln der Daten aus den Gruppenmitgliedern über den Gruppenmanager | Beschränkung auf max. 250 Gruppenmitglieder |
Ein Gruppenmitglied ist kein Raumsegment. Ein Raumsegment kann jedoch mehrere Gruppenmitglieder enthalten.
Zentrale Funktionen können direkt und übersichtlich aufgebaut werden. In einem mehrstöckigen Gebäude sind Räume nach Stockwerk an unterschiedliche Nutzer vermietet. Pro Stockwerk gibt es jeweils eine zentrale Funktion für Raumbetriebsart, Raumsollwerte, Beleuchtung und Beschattung. Beleuchtung und Beschattung pro Stockwerk werden zentral geschaltet.
Not-, Service- oder Schutzfunktionen wirken auf die gesamte Beleuchtung und Beschattung im Gebäude.
Mieter | ||||
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Einkaufspassage EG | Mieter A, 1.OG | Mieter B, 2.OG | Mieter C, 3.OG | Mieter D, 4.OG |
Geschäfte und öffentliche Bereiche | Büros und Flure | Büros und Flure | Büros und Flure | Büros und Flure |
Um in mittleren bis grossen Projekten erweiterte Anforderungen zu erfüllen, können zentrale Funktionen verschaltet werden.
Nutzen Mieter z.B. zwei Stockwerke, kann eine zentrale Funktion individuell auf jeweils ein Stockwerk wirken, die in einer anderen, übergeordneten zentralen Funktion jedoch auf beide Stockwerke wirkt. Dies lässt sich am Beispiel der Beleuchtung oder Beschattung aufzeigen.
Mieter | ||||
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Einkaufspassage EG | Mieter A, 2.OG | Mieter A, 3.OG | Mieter B, 4.OG | Mieter B, 5.OG |
Geschäfte und öffentliche Bereiche | Büros und Flure | Büros und Flure | Büros und Flure | Büros und Flure |
Für separate IP-Netzwerke auf beiden Stockwerken werden die gebäude- und stockwerkübergreifenden Funktionen im Gebäude-Scope abgebildet und die Stockwerkfunktionen im jeweiligen Stockwerk-Scope.
Flexibles Raummanagement
Die Funktionen werden aufgeteilt: Der Raum koordiniert die HLK-, Beleuchtungs- oder Beschattungsfunktionen und erzeugt die resultierenden Betriebsarten, Sollwerte usw.
Im Raumsegment werden die Komponenten und Aggregate wie Heizkörper, Kühldecke, Beleuchtungs- oder Beschattungsantriebe entsprechend der im Raum festgelegten Betriebsart gesteuert.
Einem Raum können ein oder mehrere Raumsegmente zugeordnet sein. Das Raumsegment ist flexibel, weil es unter bestimmten Voraussetzungen ohne Engineering Tool durch die Managementplattform (Benutzer) neu zugewiesen werden kann. Werden jedoch Taster für Beleuchtung und Beschattung eingesetzt, muss die Umgruppierung im Engineering Tool ABT gemacht werden.