Gebäudeautomation der nächsten Generation

Der weltweite Markt für Gebäudeautomationssysteme wird auf rund USD 82 Milliarden geschätzt und soll um 7.9% wachsen (76). Dennoch ist die aktuelle Generation von Gebäudeautomationssystemen den Herausforderungen und Problemen, die sich aus der Notwendigkeit ergeben, Komfort, Sicherheit und Energieeffizienz in allen Bereichen der Gebäudeautomation zu optimieren, noch immer nicht gewachsen.

Im Allgemeinen ist die aktuelle Generation von Gebäudeautomationssystemen darauf ausgelegt, bestimmte Funktionen wie HLK, Beleuchtung oder Sicherheit unabhängig voneinander zu verwalten. Dies führt zu fragmentierten Abläufen, reduziert den Komfort und begünstigt Ineffizienzen. Um diese Herausforderungen zu meistern, müssen Gebäudeautomationssysteme mehrere Bereiche gleichzeitig optimieren – eine Herausforderung, der die aktuellen Systeme aufgrund der fragmentierten Abläufe oft nicht gerecht werden. Die Integration fortschrittlicherer Technologien in Gebäuden erschwert zudem die zentrale Verwaltung unterschiedlicher Systeme, weil oft Spezialkenntnisse für jedes Teilsystem erforderlich sind. Zentralisierte Systeme bieten zwar eine einheitliche Steuerungsschnittstelle, haben aber oft mit der hohen Komplexität zu kämpfen. Diese Restriktionen zeigen, wie dringend Gebäudeautomationssysteme der nächsten Generation benötigt werden, die die vielseitigen Anforderungen an moderne Gebäude erfüllen.

Gebäudeautomationssysteme der nächsten Generation werden eine tiefere Systemintegration mit zunehmender Dezentralisierung und Edge-Computing kombinieren. Dieser Trend lässt sich in drei miteinander verbundene Themen unterteilen: die Dualität von Integration und Separation, flachere Systemarchitekturen und die transformative Rolle der künstlichen Intelligenz (KI).

Im Zentrum dieser Entwicklung steht die Dualität von Integration und Separation. Auf der einen Seite gibt es den Drang zur Vereinheitlichung der Systeme zur Gebäudeautomation wie HLK, Beleuchtung und Sicherheit hin zu miteinander verbundenen Plattformen. Integrierte Systeme verbessern das Energiemanagement, rationalisieren den Betrieb und vereinfachen die Überwachung mithilfe einer zentralen Steuerung. Andererseits entwickeln sich unabhängige Teilsysteme zu einer praktikablen Alternative, um die wachsende Systemkomplexität zu bewältigen. Diese Systeme arbeiten dezentral, autonom und zuverlässiger, bieten eine vereinfachte Installation und Wartung sowie mehr Flexibilität bei Aufrüstungen. Mit diesem dualen Ansatz kann in Gebäuden das Gleichgewicht zwischen Integration und Autonomie gefunden werden, je nach den individuellen Anforderungen des Gebäudes.

Dieser Trend zeichnet sich auch durch flachere Architekturen für Gebäudeautomationssysteme auf Grundlage einer verbesserten standardisierten Kommunikationstechnologie aus. Traditionelle Gebäudeautomationssysteme stützen sich in hohem Masse auf zentralisierte Systeme, um Daten zu verarbeiten und Entscheidungen zu treffen. Durch den Aufstieg des IP zum Standardprotokoll in Verbindung mit Edge-Computing hat sich diese zentralisierte Entscheidungsfindung in eine dezentralisierte gewandelt. Beim Edge-Computing werden die Daten an den Rand des Gebäudenetzwerks verschoben. Dort können sie direkt auf der Teilsystemebene verarbeitet werden, wo auch Entscheidungen getroffen werden. Diese Topologie basiert nicht mehr auf einem zentralen Gebäudeautomations- und regelsystem. Dadurch steigen Resilienz und Leistung des Gesamtsystems, weil Komplexität und Latenz sinken. Darüber hinaus werden Echtzeitoptimierungen und nutzerzentrierte Funktionen auf Teilsystemebene ermöglicht. IoT-fähige HLK-Subsysteme können die Leistung beispielsweise dynamisch an Änderungen der Belegung oder der Umgebungsbedingungen in einem Raum anpassen und damit die Effizienz und Resilienz steigern, ohne dass Entscheidungen im Gebäudeautomations- und regelsystem zentralisiert getroffen werden müssen.

Ausserdem verändert sich die Gebäudeautomation durch die künstliche Intelligenz, weil diese die datengesteuerte Echtzeitoptimierung ermöglicht. KI-Systeme analysieren die von IoT-Sensoren gesammelten Informationen, um den Energieverbrauch vorherzusagen und anzupassen, und gewährleisten damit das Gleichgewicht von Nutzerkomfort und Energieeffizienz. Die KI-basierte Optimierung passt sich an Variablen wie Belegung, Wettervorhersagen und Energiebedarfsmuster an. Dadurch kann nicht nur der Komfort gesteigert, sondern auch der Energieverbrauch um etwa ein Viertel gesenkt werden, je nach Qualität und Wartung des installierten Systems (oft verschlechtert sich die Qualität der Systeme im Laufe ihrer Lebensdauer aufgrund nachlässiger Wartungsarbeiten). In Anbetracht der entscheidenden Rolle, die die Gebäudeautomation bei der Verbesserung der Effizienz und der Senkung der Betriebskosten spielt, wird erwartet, dass KI-gestützte Gebäudeautomationssysteme in den nächsten Jahren in mehr als 60% der Gewerbegebäude implementiert werden, um einen reibungslosen und effizienten Betrieb der Systeme zu gewährleisten und Ausfallzeiten sowie Lebenszykluskosten zu minimieren (77).