Beleuchtung und Gebäudeautomation miteinander vernetzt

N. Zacharias: Der Startschuss kam mit der Möglichkeit, unterschiedliche Endgeräte wie LED-Leuchten oder Sicherheitskameras über Netzwerkkabel mit Strom zu versorgen (Power­ over Ethernet, PoE). Für unser auf Glasfaser basiertes Vernetzungskonzept »Fiber To The Office« haben wir eine dezentrale Switching-Infrastruktur entworfen, in der sich unsere Netzwerk-Switches stets in Nutzernähe befinden. Die leistungsstarke Hardware und die darauf installierte Firmware sind für die Verarbeitung hoher Datenaufkommen ausgelegt. Warum also keine Automationsthemen in das System einbringen?

Wir nutzten unsere Expertise im Bereich der Netzwerkkomponenten, um so unser PoE-basiertes Beleuchtungskonzept »Smart Lighting« zu entwerfen. Da wir auf ein rein IP-basiertes Konzept setzen, haben wir für die Steuerung eine Softwareapplikation zur Installation direkt auf den Switches ent­wickelt. Darüber konnten wir weitere Funktionen der Raumautomation implementieren, was uns schließlich die Tür zur Gebäudeauto­mation öffnete. Mit der Eröffnung der Geschäftssparte »Smart Building Solutions« übertragen wir unser Know-how aus 25 Jahren Netzwerktechnik auf die Gebäudeautomation. So sind wir in der Lage, die koexistierenden Netzwerk­infrastrukturen anderer Gewerke im Gebäude auf eine breitbandige Netzwerkebene zu vereinen.

»de«: Mit »Smart Lighting« verfolgen Sie ein modernes Beleuchtungskonzept. Erläutern Sie uns bitte kurz die Vorzüge gegenüber konventionellen Lösungen.

N. Zacharias: Dass hohe Energieeinsparungen durch die Verwendung von LED erreichbar sind, ist kein Geheimnis. Das reduziert die laufenden Betriebskosten enorm. Mit PoE muss keine 230 V-Verkabelung für das Licht in Wand und Decke vorgehalten werden. Da das Datennetz zugleich als Versorgungsnetz fungiert, senkt es den Aufwand bei der Erst-installation. Dank Verwendung der PoE+ –Technik und Verwendung handelsüblicher Twisted-Pair-Kabeln können an den Leuchten bis zu 30 W zur Verfügung gestellt werden. Für die sparsame LED-Beleuchtung ist das perfekt.

Was auch in Zukunft weiterhin an Bedeutung gewinnen wird: PoE ermöglicht die Integration der Beleuchtung in IoT-Applikationen. Sensorbasierte Lösungen wie das automatische Ausschalten des Lichts bei Verlassen des Raumes, Tageslicht-ergänzende Beleuchtung oder intelligente Lichtführung in langen Korridoren ermöglichen es, das volle Energiesparpotential von LED auszuschöpfen und so Einsparungen von bis zu 80 % realisierbar zu machen. So optimiert Licht aus dem Netzwerk auch die Energiebilanz des Gebäudes.

»de«: Was unterscheidet Ihren Smart-Light­ing-Ansatz von anderen PoE-Beleuchtungslösungen?

N. Zacharias: Da wir vollständig auf IP setzen, entfällt die komplexe, zeit- und kostenaufwendige Installation und Programmierung von Bussystemen zur Beleuchtungssteuerung. Die IP-basierte Lichtsteuerung kommt ohne zusätzliche Datenbahnen aus, ist weit einfacher und schneller zu konfigurieren und bietet Möglichkeiten zur Anpassung des Raumlichts an Tageszeit, Tageslichteinfall, Arbeitssituation und individuelle Vorlieben.

Eine weitere klare Unterscheidung zu anderen PoE-Beleuchtungslösungen ist, dass wir alle anderen Gewerke wie HVAC, Beschattung, Zugang etc. gleichermaßen integrieren. Wir verwenden dazu ebenfalls die bestehende IT-Infrastruktur des Gebäudes anstelle parallellaufender BUS-basierter Datenstrukturen. Somit sind wir in vielerlei Hinsicht wirtschaftlicher. Zusätzlicher Aufwand durch Kabelzug, Verlegesystem, Leitungsausbau, Schaltschrankbau und anderweitige Unterverteilung wird gespart. Das schont das Portemonnaie und die Nerven.

Zudem ist das System modular, und es wird keine zentrale Steuerung benötigt. Die Steuerung findet dezentral über die Steuerungsapplikation auf den Switches im Raum statt. Nutzer können diese durch verschiedene Endgeräte bedienen. Durch die Integration in ein zentrales Gebäudemanagement, kann das Facility-Management die Performance- und Wartungsdaten einheitlich einsehen.

»de«: Unterstützen Sie mit Ihrer Technik auch den neuen Standard POE++ (4PPoE) EEE 802.3bt mit einer Versorgungsleistung bis zu 60 W?

N. Zacharias: Wir haben uns mit unserer Smart-Lighting-Lösung auf Innenbeleuchtung von Gebäuden fokussiert. Für diese Beleuchtungsinstallationen werden keine größeren Leistungsklassen benötigt. Unsere Geräte unterstützen PoE und PoE+, das ist beispielsweise für Bürobeleuchtung vollkommen ausreichend. Zumal bei der aktuellen technischen Entwicklung davon auszugehen ist, dass LED in Zukunft immer mehr Lumen pro Watt leisten können. Nichtsdestotrotz haben wir mit dem Central Smart Lighting Controller eine LED-Konstantstromquelle für bis zu 24 Leuchten entwickelt, die jeweils 50 W Leistung über Twisted-Pair-Kabel zur Verfügung stellen kann. Der Central Smart Lighting Controller eignet sich mit seiner lüfterlosen Architektur für den Einbau in einer abgehängten Decke.

»de«: Sie sprechen von dezentraler Gebäude­automation. Erläutern Sie unseren Lesern bitte kurz die Vorzüge.

N. Zacharias: Der Vorteil von dezentralen Konfigurationsansätzen ist, dass punktuelle Eingriffe in die vorgesehene Technik leichter und flexibler zu realisieren sind und beim Ausfall einer Schaltzentrale nur ein Teilbereich des Gebäudes betroffen ist. Hinsichtlich der Beleuchtung optimieren solche dezentralen Ansätze die PoE-Versorgung. Dadurch, dass in jedem Raum ein Switch als Verteiler installiert wird, reduziert sich die Kabellänge je nach Raumgröße auf maximal 10 m bis 15 m. Damit senken wir die Verlustleistung bei der Energieübertragung.

Bei konventionellen Anlagen sind alle Endgeräte mit Schaltschränken vernetzt. Bei unserem dezentralen Ansatz bestehen die Verkabelungen zwischen Endgerät und Switch auf Raumebene. Auf das ganze Gebäude hochgerechnet, sind das viele Hundert Meter, die wir durch das dezentrale IP-basierte Konzept einsparen. Zusätzlicher Platz wird durch das Wegfallen von Schaltschränken und Technikräumen verfügbar und kann anderweitig nutzbar gemacht werden. Der Bau wird insgesamt technisch schlanker.

Mit zentralisierten Lösungen ist es möglich, die gesamte Gebäudetechnik aus einer Hand zu steuern und den Gesamtenergieverbrauch somit einheitlich zu kontrollieren. ­Allerdings lassen sich diese Vorzüge auch mit einer dezentral organisierten Lösung erreichen. Durch die Integration der dezentralen Steuerungseinheiten in ein übergeordnetes Leitsystem. Wir haben dafür den Smart ­Building Manager entwickelt. Das erhält uns die Möglichkeit punktueller Eingriffe, zugleich kann aber ein feststehendes Automationskonzept gebäudeübergreifend realisiert werden.

»de«: In vielen automatisierten Gebäuden bestehen die zusätzlichen Steuerungs- und Versorgungsinfrastrukturen bereits. Wieso sollte man dann umrüsten?

N. Zacharias: Wir sind kein Gebäudeautomatisierer im klassischen Sinne. Kunden erhalten von uns ein intelligentes Netzwerk und eine darin eingebettete virtualisierte Gebäudeautomatisierung. Der Anwender muss sich bei Gebäudesanierung oder -modernisierung entscheiden: Setzt er weiterhin auf eine traditionelle oder möchte er eine virtuelle Automation. Durch die Virtualisierung der Automation werden neue Möglichkeiten der Steuerung, Datenverarbeitung und nicht zuletzt Sicherheit auf Softwareebene möglich. Mit Microsens können beispielsweise jederzeit neue Funktionen problemlos auf Softwareebene in die Automation implementiert werden. Auch neue Hardware kann auf die am einfachsten mögliche Weise ins Netzwerk eingebunden werden. Hinzu kommt, dass erst durch hochvernetzte und Gewerke-übergreifende Interaktion zwischen Sensoren, Aktoren und Nutzern ein Optimum an Energieeffizienz erreicht werden kann. Unserer Meinung nach, wird es in Zukunft nur ein Datennetz geben. Anwender müssen diesen Paradigmenwechsel verstehen, darauf werden wir uns auch in unserer Präsentation auf der Light + Building konzentrieren.

Technisches Konzept Die Steuerung der gesamten Gebäudeleittechnik inklusive der Beleuchtung erfolgt über intelligente Netzwerkverteiler auf Raumebene. Auf der in der Wand oder in der abgehängten Decke verbauten Smart Engine (Switch) läuft moderne Steuerungssoftware für die Gebäudeautomation, der Smart Director. Nutzer können über ein webbasiertes Interface mit verschiedenen Endgeräten darauf zugreifen. Dazu zählen Smartphone, Tablet und PC – aber auch ganz klassisch Lichtschalter. Die Smart Engine speist außerdem Strom in die Netzwerkkabel (PoE+) für die Versorgung der Beleuchtung. Eine Lampeneinheit bilden LED, Sensor und Smart Lighting Controller. Dieser steuert die Leuchtintensität abhängig von Nutzereingaben oder Sensordaten.

»de«: Was bedeuten diese technischen Entwicklungen für die Arbeit von Elektroplanern?

N. Zacharias: IP-basierte Automationskonzepte sind bei Planern in der Breite noch nicht angekommen. Wir wollen sie ermutigen, die neue Technik zu verbauen und so deren Vorteile zu erfahren. Denn sind wir ehrlich, hat sich doch die Grundkonzeptionen der Gebäudeautomation seit den 70ern nicht grundlegend verändert. Mit der vollständigen Integration der Gebäudeautomation in die IT-Infrastruktur vereinfacht sich die Planung enorm, weil nur ein großes Breitbandnetz für alle Gewerke geplant werden muss.

Allerdings fußt eine erfolgreiche Realisierung netzwerkbasierter Beleuchtung auf dem Zusammenspiel einer Vielzahl von Komponenten – von der PoE-fähigen Netzwerkverkabelung über Softwarepakete und Controller bis zur Sensorik.

Wie bei jeder IP-Anwendung, spielt der Sicherheitsaspekt eine zentrale Rolle. Abhängig vom Aufbau des Beleuchtungssystems müssen beispielsweise bei der Zugriffsrechtevergabe oder bei Datenverkehrsanalysen die speziellen Belange der Beleuchtungslösung mitberücksichtigt werden.

»de«: Können Sie den Architekten und Elektroplanern heute schon eine Planungsrichtlinie anbieten, um diese neuen Techniken schon in einer frühen Planungsphase zu berücksichtigen?

N. Zacharias: Wir arbeiten eng mit Planern zusammen und entwerfen mit Ihnen zusammen maßgeschneiderte Lösungen. Wir stehen den Anwendern beratend und planungsunterstützend zur Seite. Dadurch, dass wir eine einheitliche Infrastruktur für alle Gewerke­ etablieren, sind wir sozusagen Generalansprechpartner für Beleuchtung, Gebäudetechnik und Datennetz.

»de«: Sie haben einen Stand auf der Light + Building. Womit können Besucher rechnen?

N. Zacharias: In Halle 9.1 an Stand E31 auf der Light + Building demonstrieren wir dieses Jahr unsere Smart Building-Lösung anhand einer begehbaren Büroinstallation. Besucher können sich ein eigenes Bild von der Installation und Bedienbarkeit unseres Ansatzes machen. Außerdem stellen wir den Central Smart Lighting Controller vor, den wir für besonders großflächige Installationen ent­wickelt haben. Den Besucher erwartet zudem ein breites Portfolio unserer Netzwerkkomponenten für den Einsatz in Gebäude, Industrie und Versorgung. Wir freuen uns darauf, Interessierte, Anwender, Planer und Architekten an unserem Stand begrüßen zu dürfen. Wir sind an allen Messetagen mit fachkundigen Mitarbeitern vor Ort und beantworten gern jede Frage.

»de«: Herr Zacharias, vielen Dank für das Gespräch.