Energieeffiziente Gebäude
Mit Lichtsteuerung zu mehr Nachhaltigkeit
Automatisierte Systeme helfen dabei, im privaten und gewerblichen Bereich den Betrieb von Gebäuden zu optimieren. Sie sorgen für mehr Komfort und Sicherheit sowie für eine höhere Energieeffizienz. Ein Beispiel ist das neue Logistikzentrum von Sonepar mit einem automatisiertes Lichtkonzept.
Der Gebäudeautomation kommt im Zuge des verstärkten Fokus auf Energieeffizienz und Nachhaltigkeit immer mehr Bedeutung zu. Dabei ist das Herzstück eines automatisierten Gebäudes die intelligente Steuerung des Systems. Sie berücksichtigt unterschiedliche Faktoren, wie die An- und Abwesenheit von Personen, Wetterdaten, Helligkeitsdaten oder die Menge an verfügbaren erneuerbaren Energien und ist auf diese Weise in der Lage, die Energieeffizienz deutlich zu steigern.
Drei Hauptfaktoren: Heizen, Kühlen und Licht
Ein Hauptaugenmerk in automatisierten Gebäuden wird auf die Klimatisierung gelegt. Im Bürobereich sorgt ein solches System beispielsweise dafür, dass die Heizung automatisch heruntergefahren wird, wenn ein Mitarbeiter Urlaub hat. Das System erkennt auch, dass die Heizleistung heruntergefahren werden kann, wenn die solare Einstrahlung durch die Fenster ab einer bestimmten Uhrzeit stark genug ist.Auch beim Thema Kühlen im Sommer kommt die Gebäudesteuerung ins Spiel: Hierbei geht es nicht nur um die Kühlanlage, sondern vor allem um die effiziente Beschattung. Eine intelligente Steuerung ist in der Lage, Fassaden rechtzeitig zu verschatten, kann aber zugleich auch genug Licht hereinlassen, um ein Arbeiten im Dunkeln zu vermeiden. Ein Nachjustieren mit künstlichem Licht im Sinne der Energieeffizienz und unter dem Blickwinkel des sicheren Arbeitens wird optimal ausgesteuert.
Der dritte Hauptfaktor neben Heizen und Kühlen, den die Steuerung in intelligenten Gebäuden berücksichtigt, ist der Faktor Licht: Durch Systemeinstellungen bei An- und Abwesenheit sowie weiteren Parametern ist die Steuerung in der Lage, Licht nur in dem Maße zur Verfügung zu stellen, wie es benötigt wird.
Welche Wirkung es hat, wenn schon allein der Faktor Licht intelligent gesteuert wird, zeigt das neue Logistikzentrum des Elektrogroßhändlers Sonepar bei Berlin, das im Spätsommer eröffnet wurde: Das automatisierte Lichtkonzept spart 30 bis 40 Prozent Energie ein – was einer Kostenreduzierung von rund 60.000 Euro pro Jahr entspricht (Bild 1).
Energieeinsparung durch automatisiertes Lichtkonzept
Diese Einsparung wird durch ein Steuerungssystem erzielt, das Licht nur in dem Maße künstlich produ- ziert, wie es benötigt wird: Präsenz- und Tageslichtsensoren steuern alles automatisch, sodass ein Eingreifen des Nutzers zwar möglich, aber nicht erforderlich ist. Ungenutzte Einheiten bleiben einfach ausgeschaltet. Bei ausreichender Helligkeit oder bei Abwesenheit dimmt das Steuerungssystem das Licht herunter, sodass die beste Energieeffizienz gegeben ist und eine spürbare Einsparung – abhängig vom tatsächlichen Nutzerverhalten – erzielt wird.
Die Technologie hinter der intelligenten Sensorik
Um dieses Einsparergebnis zu erreichen, wurden im neuen Logistikzentrum rund 500 Sensoren verbaut. Diese erfassen zum einen die Anwesenheit von Personen und zum anderen die Menge des Tageslichts, indem einfallendes Licht vom Boden reflektiert und vom Sensor erfasst wird. Mit einem Erfassungsbereich von zwölf Metern und einer Montagehöhe von elf Metern sind die Sensoren unauffällig in das Lichtbandsystem integriert. Über eine DALI-Schnittstelle (Digital Addressable Lighting Interface) steuert jeder Sensor jeweils bis zu vier Leuchten.
Die Kommunikation zwischen den Sensoren erfolgt drahtlos über den Zigbee-Standard, wodurch alle Sensoren je Halle ein Netzwerk bilden. Diese Netzwerke ermöglichen die individuelle Gruppierung von Sensoren mit den dazugehörigen Leuchten. Jeder dieser Gruppen kann nun ein individuelles Verhalten zugewiesen werden. Beispielsweise kann bei Anwesenheit eine Beleuchtungsstärke von 200 Lux in Abhängigkeit des einfallenden Tageslichts erreicht werden, während bei Abwesenheit nach einer Nachlaufzeit von fünf Minuten die Grundhelligkeit auf zehn Prozent Beleuchtungsstärke reduziert wird.
Die einzelnen Hallen sind jeweils einem Gateway zugeordnet und untereinander mit einem separaten TCP/IP-Netzwerk sowie über eine Internetverbindung verbunden. Optional lässt sich das System um Funktionen wie eine Grundrissvisualisierung und Heatmaps erweitern. Zudem synchronisiert es seine Daten per Cloud und ermöglicht den Zugriff und die Steuerung von jedem PC, Tablet oder Smartphone aus, vorausgesetzt die entsprechende Autorisierung liegt vor.
Durch die Cloud-Anbindung kann der Elektrogroßhändler im Betrieb alle relevanten Daten der einzelnen Bereiche überwachen. So werden auch der Zustand der Leuchten sowie ihr Energieverbrauch in einem Dashboard erfasst, was wertvolle Einblicke in die Nutzungsmuster der Lagerflächen liefert: Lagerbereiche mit permanent eingeschaltetem Licht deuten auf einen häufigen Zugriff auf das Lagergut hin, während Bereiche mit wenig Beleuchtung oder Grundlichtniveau auf geringen Zugriff auf die dort gelagerten Produkte schließen lassen. Diese Informationen sind essenziell für die Optimierung logistischer Prozesse.
2.000 Leuchten für rund 50.000 Quadratmeter
Hinter dem automatisierten Lichtkonzept steht eine intensive und akribische Planung, an der Experten aus verschiedenen Bereichen beteiligt waren: Sonepar-Experten aus dem Lichtzentrum Dresden und Kollegen aus den Bereichen Support & Service sowie Logistik, die ihr Know-how in der Regalplanung und den speziellen Anforderungen eines Logistikprojekts einbrachten. In Teamleistung entwickelten sie ein nachhaltiges Konzept für die Beleuchtung des gesamten Lagers, einschließlich des Hallenbereichs, der Außenbeleuchtung und des Verwaltungsbereichs. Inklusive Außenbereich umfasst der Bau eine Fläche von rund 50.000 Quadratmeter, wovon rund 41.000 Quadratmeter Lager-flächen und etwa 2.000 Quadratmeter Büroflächen sind.
Eine Fläche dieser Größe erfordert eine erhebliche Anzahl an Lichtquellen: Neben den 500 Sensoren wurden mehr als 2.000 Leuchten auf der gesamten Fläche verbaut. In der Lagerhalle kam ein hocheffizientes Lichtbandsystem mit drahtloser Lichtsteuerung und Sensorik zum Einsatz. Im Bürobereich hat das Team Einlegeleuchten, Downlights und Lichtkanalsysteme sowie eine drahtlose Steuerung eingesetzt, mit der das Human-Centric-Lighting-Konzept (HCL) umgesetzt wurde.
Mehr Komfort durch Human Centric Lighting
Dass sich Energieeffizienz und Komfort nicht ausschließen müssen, zeigt der Verwaltungsbereich des neuen Logistikzentrums: Als Teil des modernen, energieeffizienten Konzepts setzte das Expertenteam auf Human Centric Lighting (HCL).
Hierbei folgt die Beleuchtung dem natürlichen Tageslichtverlauf, indem sie morgens im rötlichen Spektrum, mittags im bläulichen und abends wieder zurück ins Rötliche wechselt, um den natürlichen Biorhythmus nicht durch die künstliche Beleuchtung zu stören (Bild 2).
Die Steuerung erfolgt auch hier automatisiert mit Präsenz- und Tageslichtsensoren, sodass kein Eingreifen erforderlich ist. Die Beleuchtung am Arbeitsplatz wird optimal gestaltet, indem das System die Helligkeit automatisch anpasst, je nach Anwesenheit von Personen. Auf diese Weise setzt das Konzept nicht nur Effizienz und Lichtqualität in den Mittelpunkt, sondern berücksichtigt zugleich auch Wohlbefinden und Gesundheit der Mitarbeiter. Eine intelligente Steuerung schafft somit große Mehrwerte in Bezug auf Energieeffizienz und Komfort.
Die Automation kann – auch im Privatbereich – so weit gehen, dass alle Geräte von Smartphone, Wanddisplay oder Gebäudeleittechnik bis hin zur Heizungsanlage miteinander vernetzt sind. Wenn alle Faktoren Heizen, Kühlen, Tages- oder künstliches Licht berücksichtigt werden, sorgt dies für maximale Energieeffizienz. Voraussetzung ist dabei stets eine akribische Planung und Umsetzung durch Experten.
Die Autoren
Andres Stelzer
ist Leiter des Lichtzentrums Dresden bei Sonepar und verantwortlich für Hallen-beleuchtung, Steuerung, Sicherheitsbeleuchtung sowie Abwicklung und Projektmanagement für das neue Logistikzentrum bei Berlin.
Oliver Hoffmann
ist strategischer Sortimentsmanager Gebäudeautomation bei Sonepar in Deutschland.
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