Leben und arbeiten im Gebäude der Zukunft

Gebäude entwickeln sich zunehmend von starren, passiven Strukturen hin zu Lebensräumen, die auf die Bedürfnisse der Menschen reagieren und mit ihren Nutzern, ihren Systemen und ihrer Umgebung interagieren. Die Basis solcher „Smart Buildings“ bildet eine intelligente gebäudetechnische Infrastruktur.
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Ein besonders großes Potenzial erschließen Smart Buildings in Büroumgebungen. Bild: Siemens AG
Ein besonders großes Potenzial erschließen Smart Buildings in Büroumgebungen. Bild: Siemens AG

Von Social Distancing über eine optimierte Raumbelegung bis hin zu einem Remote-Betrieb der gebäudetechnischen Anlagen: Gerade die Covid19-Pandemie hat gezeigt, dass Gebäude nicht einfach nur Orte sind, an denen Menschen untergebracht, Umsätze erzielt und Sachwerte gelagert werden, sondern dass sie auf neue Situationen und Herausforderungen reagieren und auch eine aktive Rolle übernehmen können. Dabei bietet die Digitalisierung erhebliches Potenzial, um Gebäude von eher passiven Strukturen zu echten Lebensräumen zu entwickeln, die mit ihren Nutzern interagieren und sich immer besser an ihre Erfordernisse und Wünsche anpassen. Solche Smart Buildings sind in der Lage, einen aktiven Beitrag zum Erfolg und Wohlbefinden der Menschen im Gebäude zu leisten. Gleichzeitig berücksichtigen sie die Zielsetzungen von Eigentümern, Investoren, Betreibern und Facility-Managern. Smart Buildings können damit einen echten Wettbewerbsvorteil für Unternehmen bedeuten.

Vernetzt und digital

In Smart Buildings kommunizieren vernetzte Komponenten aber nicht nur untereinander, sondern über Cloud- und andere digitale Technologien wie beispielsweise Apps auch mit Systemen außerhalb des Gebäudes, die mit ihnen in Verbindung stehen. Rund 11 Mrd. vernetzte Geräte wird das Internet of Things (IoT) Prognosen zufolge im Bereich der Gebäudetechnik im Jahr 2021 umfassen.

Bei der Transformation vom passiven, unvernetzten hin zum intelligenten Gebäude gilt: Der Wert digitaler Technik bemisst sich an dem Nutzen, den sie für die Menschen bringt. Daher liegt ein Fokus von Smart Buildings darauf, ideale Umgebungsbedingungen für die Menschen im Gebäude zu schaffen. So kann beispielsweise die dynamische Anpassung von Parametern wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Beleuchtung in Schulgebäuden die Konzentration der Schüler steigern und in Kliniken die Genesung der Patienten unterstützen. In Büros ist intelligente Gebäudetechnik in der Lage, das Arbeitsumfeld deutlich zu verbessern und das Wohlbefinden sowie die Produktivität der Mitarbeiter zu steigern, indem sie es ihnen erlaubt, ihre Umgebung zu gestalten und zu steuern. Beispiele sind hier individuelle Temperatur- und Lichteinstellungen für einzelne Arbeitsplätze, Beleuchtungssysteme, die das Tageslicht nachahmen sowie die automatische Anpassung von Heizung und Beleuchtung an Witterungsbedingungen und Raumbelegung. Dank der umfassenden innovativen Steuerungs- und Informationsmöglichkeiten, die die Digitalisierung bietet, können Systeme nicht nur an die Bedürfnisse aller Nutzer angepasst, sondern auch im Hinblick auf ihre Umweltverträglichkeit optimiert werden. Um bis zu 80 % lässt sich der ökologische Fußabdruck eines Gebäudes durch Digitalisierung und Vernetzung gegenüber dem eines durchschnittlichen Gebäudebestands verringern. Gleichzeitig schafft z. B. eine verbesserte Luftqualität im Gebäude optimale Rahmenbedingungen für Gesundheit und Sicherheit.

Doch das Smart Building von morgen besitzt noch mehr Potenzial: Sind smarte Technologien in einem Gebäude im Einsatz, findet schon heute ein Zusammenspiel zwischen dem Gebäude und seinen Nutzern statt – beispielsweise über Apps auf dem Smartphone. Ein Trend, der sich verstärken wird: Das Idealbild, nach dem Entwickler des Smart Buildings streben, ist die unbewusste Interaktion. Die Nutzer sollen ihren alltäglichen Beschäftigungen nachgehen können, ohne direkt bzw. bewusst mit der Gebäudetechnik in Berührung zu kommen. Die Interaktionen werden dabei nur noch im Hintergrund stattfinden und allein durch die Sensoren, die Datenanalyse und die Stellantriebe des Smart Buildings gesteuert werden.

Smart Office – arbeiten in einem sicheren und gesunden Umfeld

Besonders großes Potenzial erschließen Smart Buildings in Büroumgebungen. Ein so genanntes Smart Office, in dem Nutzer und Infrastruktur per App, Interfaces und Sensoren interagieren, bietet dabei nicht zuletzt im Hinblick auf aktuelle Hygiene- und Abstandsregelungen intelligente und praxistaugliche Lösungsmöglichkeiten.

So können sensorbasierte Raumanalysen in Echtzeit messen, welche Bereiche eines Gebäudes am häufigsten genutzt werden und welche oft leer stehen. Auf diese Weise kann das Raumlayout an die aktuellen Anforderungen angepasst werden – etwa an die Vorgaben des Social Distancing. Außerdem lassen sich Empfehlungen und Maßnahmen zur optimalen Nutzung der Räumlichkeiten formulieren. Zutrittskontrollsysteme können die Anzahl von Menschen erfassen, die einen bestimmten Bereich betreten oder verlassen. Zudem sind automatische Warnmeldungen denkbar, wenn die Anzahl der Menschen in einem bestimmten Bereich den sicheren Wert überschreitet. Zusätzliche Sicherheit bietet in diesem Zusammenhang die Option, die Körpertemperatur einer Person berührungsfrei zu scannen, bevor sie Zutritt zu einem Gebäude oder einem Raum erhält. Die Ergebnisse können – selbstverständlich datenschutzkonform und unter Wahrung der Persönlichkeitsrechte – in den Workflow der bestehende Zutritts- und Videosysteme integriert werden. Dies erhöht die Sicherheit aller Menschen im Gebäude und bietet hinsichtlich der optimalen Nutzung nicht zuletzt aus Investorensicht einen entscheidenden Mehrwert.

Die Buchung von Räumen und Schreibtischen vor Ankunft am Arbeitsplatz hilft beim Managen der Personendichte. Dadurch wird eine Überbelegung verhindert und die Mitarbeiter können noch vor dem täglichen Pendeln ins Büro sicherstellen, dass ein Schreibtisch für sie zur Verfügung steht, besonders wenn die Anzahl der verfügbaren Arbeitsplätze reduziert wurde. Mithilfe von Arbeitsplatzlösungen, die solche Buchungen ermöglichen, kann man aktiv die Verfügbarkeit buchbarer Schreibtische und Räume beeinflussen, um alle Vorgaben in Bezug auf die erlaubte Personendichte zu erfüllen.

Die Luftqualität ist ausschlaggebend für den Komfort und das Wohlbefinden der Menschen im Gebäude: Schlechte Luftzirkulation kann beispielsweise bei einem Vorfall mit giftigen Chemikalien oder bei einem Brand die Verbreitung schädlicher Gase begünstigen – oder die Verbreitung von Viren. Es ist heute bereits technisch möglich, bestimmte Bereiche eines Gebäudes bei einem Notfall zentral oder dezentral abzuriegeln, beispielsweise um den Zutritt zu einem kontaminierten Stockwerk zu verhindern. Auch die Regelung der Luftfeuchtigkeit ist wichtig, um die Ausbreitung von Infektionen zu unterbinden.

Zu einem guten, sicheren Gefühl tragen zudem kontaktlose Technologien bei. Automatische Türen, berührungslose Zutrittskontrollsysteme, sprachaktivierte Aufzüge oder eine Licht- und Temperatursteuerung per Smartphone können z. B. helfen, die Ansteckungsgefahr einzudämmen und die gemeinsam genutzten Kontaktflächen zu reduzieren.

Anpassungsfähige Infrastrukturen schaffen Resilienz

Das Beispiel Smart Office zeigt: Smarte Infrastrukturen können sich jederzeit an veränderte Anforderungen anpassen – und sind damit im Krisenfall resilienter. Dieser Aspekt ist keineswegs nur auf einzelne Gebäude beschränkt, sondern gilt umso mehr für größere Infrastrukturen bis hin zu ganzen Städten.

Die Voraussetzung dafür schafft eine allsensorische („all-sensing“) technische Infrastruktur. Sensoren werden schon nahezu überall eingesetzt, gerade auch in Gebäuden. Allein Siemens hat in Smart Buildings bis heute weltweit rund 3,5 Mio. Sensoren installiert. Ihre Bedeutung und ihre Verbreitung werden in den kommenden Jahren noch zunehmen. Der entscheidende Schritt besteht darin, die erfasste Datenfülle intelligent auszuwerten, zu nutzen und dabei immer den Datenschutz zu berücksichtigen. Damit tragen intelligente Gebäude auch dazu bei, Betriebskosten zu senken und Produktivität zu steigern.

Wenn smarte Gebäude mit ihren Nutzern, Systemen und ihrer Umgebung interagieren, aber auch indem sie aus früheren „Erfahrungen“ und Echtzeitdaten lernen, bilden sie Ökosysteme, in denen Menschen im Mittelpunkt stehen und sich wohlfühlen und die eine nachhaltige Entwicklung dauerhaft gewährleisten.

Uwe Bartmann

Uwe Bartmann
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Artikel Leben und arbeiten im Gebäude der Zukunft
Seite 38 bis 39
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