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23.10.2020

Smart Commercial Building Services: Aktueller Stand, Chancen und Möglichkeiten

In den vergangenen Jahren hat die Digitalisierung die Erstellung und den Betrieb von Liegenschaften stark beeinflusst. Doch wir stehen erst am Anfang dieser Entwicklung. Zu Beginn standen vor allem Prozesse und Werkzeuge, wie etwa BIM, für den Bau von Gebäuden im Zentrum. Zunehmend rücken nun auch der Betrieb und die Optimierung von Liegenschaften in den Fokus. Wir bieten im Bereich Smart Commercial Building Services gemeinsam mit Partnern ein «Rundum-sorglos-Paket» an.


Ein Begriff, der in diesem Zusammenhang immer wieder genannt wird, ist Internet of Things, kurz IoT. Bei dieser Technologie kommunizieren Geräte meist über Funkverbindungen miteinander. Die übertragenen Daten werden zentral erfasst und über Cloud Services verfügbar gemacht. Machine Learning und Artificial Intelligence (AI) helfen bei der Auswertung und Optimierung der betreuten technischen Systeme und Abläufe im Gebäude. Die Einsatzmöglichkeiten sind vielfältig. Sie reichen z. B. von der Parkplatzüberwachung über die Optimierung der Sitzungszimmernutzung bis hin zur Verbrauchsoptimierung von Liegenschaften.

IoT erfasst auch Füllstände von Seifenspendern
Grundsätzlich fällt jedes Gerät, das mit dem Internet verbunden ist, in die Kategorie IoT. Im alltäglichen Sprachgebrauch versteht man darunter aber vor allem die erwähnte Anbindung von einfachen Sensoren an eine Cloud. Auf dem Markt existieren heute funkbasierte Sensoren für viele Anwendungsbereiche. Neben der Erfassung von klassischen Werten wie Raumkonditionen (z. B. Temperatur, Feuchte oder CO2) können auch sehr spezifische Informationen, wie etwa Füllstände (Seifenspender, Papiertücher, Abfalleimer), Raumbelegungen oder Betriebszustände jeglicher Art, festgehalten werden. Für die Übermittlung der Sensordaten in die Cloud kommen unterschiedliche Funktechnologien zum Einsatz. Für einfache Sensoren ohne Stromanschluss oder in abgelegenen Gegenden wurde die LPWAN-Technologie (Low Power Wide Area Networks) entwickelt. Diese verbraucht bei niedriger Bandbreite sehr wenig Strom und verfügt zugleich über eine hohe Reichweite. Auf diese Weise lassen sich Sensoren preiswert und einfach für verschiedenste Bereiche einsetzen. Eine Ergänzung der beim Start ausgewählten Funktionen ist jederzeit möglich, da die Infrastruktur leicht erweitert werden kann. Somit eignen sich diese Lösungen nicht nur für Neubauten, sondern auch für Sanierungen. Durch den Verzicht auf Verkabelungen kann Platz im Gebäude eingespart werden.

Cloudbasierte Systeme enthalten die gesamte Software zur Aufbereitung und Auswertung der übertragenen Daten. Breit verfügbare Softwaretechnologien machen es möglich, flexibel auf die Wünsche der Kunden einzugehen, etwa für die Aufbereitung der Daten für verschiedene Endgeräte oder Nutzergruppen. Über das Internet lässt sich eine Verbindung zu anderen Liegenschaften bzw. zu Vergleichsdaten herstellen. Das vereinfacht die Optimierung. Durch die rein softwarebasierte Datenverarbeitung können leicht neue Funktionen oder Aktualisierungen implementiert werden.

Vergleich mit klassischer Gebäudeautomatik
Aufnahme und Auswertung von gebäudebezogenen Daten waren auch bisher schon mit Gebäudeautomationssystemen (GA) möglich. Bei diesen ist die Verbindung zu Sensorik und Aktorik nahezu vollständig drahtbasiert. Die Leittechnik ist oft lokal beschränkt auf die einzelne Liegenschaft aufgesetzt. Mitunter gibt es Remote-Verbindungen und zentrale Funktionen zur Auswertung von Daten. Diese sind in der Regel auf Einzelbereiche beschränkt (z. B. Alarmweiterleitung, Energieverbrauchsübermittlung). Auch sind die Daten oft so aufbereitet, dass sie nur von geschultem Betriebspersonal verwendet werden können. Der Fokus liegt auf der Steuerung der technischen Anlagen (HLKSE) und der Sicherheitstechnik (Brandschutz, Einbruch, Videoüberwachung, Zutritt). Verknüpfungen zu weiteren Systemen sind aufgrund der aufwendig zu implementierenden Schnittstellen selten. Solche intelligenten Lösungen sind vergleichsweise teuer und wurden oft nur im Neubau eingesetzt.

Die neue Technologie erobert den Markt 
Der Markt für IoT-Lösungen wächst rasant. Das liegt einerseits an den sinkenden Kosten. Andererseits stehen immer mehr Sensoren für immer vielseitigere Anwendungen sowie eine grössere Auswahl an Cloud-Services zur Verfügung. Neben jungen Unternehmen haben auch die etablierten Hersteller von Gebäudeautomationssystemen inzwischen Lösungen oder Schnittstellen zu ihren klassischen Systemen im Programm. Wir beobachten allerdings auch, dass viele Lösungen noch Pilotcharakter haben. Oft werden nur einzelne Anwendungen «ausprobiert» und es findet keine nachhaltige konzeptionelle Vorbereitung statt. Dies birgt das Risiko, dass Nachfolgeinvestitionen bei Hard- oder Software nötig werden.

BIM und Smart Commercial Building Services
Seit einigen Jahren kommt die BIM-Methodik in der Planung und Ausführung von Liegenschaften zum Einsatz. Die in dieser Phase erstellten Modelle und gesammelten Daten können aber auch im Betrieb weiterverwendet werden, sofern sie bei der Übergabe für diesen Zweck aufbereitet werden. Dies umfasst etwa die anforderungsgerechte Detaillierung des Modells oder dessen Anreicherung mit den betriebsbezogenen Daten (Wartungszyklen, Alarmgrenzen etc.). Bei den BIM-Daten handelt es sich ausnahmslos um statische Daten und Momentaufnahmen. Sie müssen im Betrieb weiter gepflegt und aktuell gehalten werden, sind aber eine ausgezeichnete Datenquelle für IoT-basierte Lösungen. Letztere liefern variable Daten und Echtzeitdaten aus dem Gebäude, welche allerdings für sich nicht direkt verwertbar und interpretierbar sind. Erst aus der Verknüpfung der BIM- mit den IoT-Daten ergibt sich ein Gesamtbild. Eine Sensorinformation kann z. B. genau im Gebäude positioniert und Alarme oder Messwerte können in Bezug zur Sollgrösse gesetzt werden. Gesammelte Ist-Werte lassen sich aufgrund der Zuweisungen von Flächen zu Nutzern (BIM-Daten) schnell auswerten und in Relation setzen. Dank der Verknüpfung müssen diese Basis- und Vergleichswerte im Rahmen der Inbetriebnahme der Smart Commercial Building Services nicht erst aufwendig zusammengesucht werden.

Optimale Lösungen für die Anforderungen unserer Kunden
Integrale, gewerke- und funktionsübergreifende Lösungen für Smart Commercial Building Services sind aktuell noch selten. Dies liegt vor allem am erwähnten Pilotcharakter vieler heute angebotener Lösungen. Auch ist es derzeit herausfordernd, gesamtheitliche Lösungen zu planen, da viele Anwendungen direkt für die spezifischen Nutzeranforderungen «programmiert» werden. Die Definition von Anforderungen und Anwendungen ist entscheidend. Dabei ist auch zu prüfen, welche bereits installierten Lösungen wie weiter genutzt werden können. So macht es keinen Sinn, zu versprechen, dass jeder Nutzer die Temperatur individuell über sein Smartphone steuern kann, wenn die im Gebäude installierte Heizungsanlage nur über ein Regelventil pro Etage verfügt. Auch sollte definiert werden, wer auf welche Systeme Einfluss nehmen kann (Stichwort Sicherheit).

Abgerundet werden sollte die Bedürfnisanalyse durch eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung. Während klassische Gebäudeautomationslösungen vor allem hohe Investitionen erfordern, fallen im Betrieb nur die Kosten für Bedienung und Pflege des Systems an. Bei Lösungen für Smart Commercial Building Services sind die Investitionskosten niedriger, aber es fallen zusätzlich laufende Kosten für Cloud-Services an. Klassische Systeme sind im Vergleich zu «smarten» weniger störungsanfällig und leicht günstiger im Betrieb. Für die heute geforderte Flexibilität und angesichts rascher technologischer Entwicklungen überwiegen die Vorteile der Letzteren aber bei Weitem.

Oft wird versprochen, dass die neuen Lösungen zu deutlichen Einsparungen im Facility-Management-Bereich führen werden (z. B. geringerer Personaleinsatz) oder dass durch Optimierungen hohe Einsparungen bei Miet- und Energiekosten erzielt werden können. Im Markt ist dies heute noch nicht spürbar. Gemäss unseren Erfahrungen muss eine genaue Kalkulation sämtlicher Ausgaben und Einsparungen erfolgen, um eine wirtschaftlich tragbare Lösung zu realisieren.

Bei Erstanlagen neuer Lösungen sind zusätzliche Kosten für die Anpassung der Prozesse und die Schulung der Mitarbeitenden zu berücksichtigen. Wir stellen fest, dass vor allem die «versteckten» Kosten, etwa für Anpassungen der IT-Systeme, für die Pflege von Apps und fürs Troubleshooting, oft viel zu niedrig eingeschätzt werden. Das führt zu negativen Erfahrungen, welche das Interesse an weiteren Projekten dämpfen. Das Problem ist bereits seit der Einführung von BIM2FM bekannt und hat zu Zurückhaltung bei weiteren Investitionen in neue Technologien geführt. Wir sind überzeugt, dass nur mit Transparenz eine nachhaltige Einführung bei den Kunden gelingen kann.

«Rundum-sorglos-Pakete» 
Für Emch+Berger sind Smart Commercial Building Services eine zukunftsweisende Technologie mit vielen Vorteilen. Unsere Kunden konnten im Rahmen von Pilotprojekten bereits diverse Lösungen für unterschiedliche Anwendungsfälle in der Praxis erproben. Wurden früher Lösungen über die Technik definiert, steht heute die gewünschte Anwendung im Vordergrund. Deswegen und aufgrund der hohen Komplexität sind umfassende Beratung und Begleitung der Kunden zentral. Daher bieten wir mit Partnern ein «Rundum-sorglos-Paket» an, welches alle Leistungen für Beratung, Konzeption, Planung und Ausführung der Lösung beinhaltet. Wir legen Wert darauf, dass unsere Lösungen bereits die Zukunft im Blickfeld haben, um später bei Bedarf auf den realisierten Massnahmen weiter aufbauen zu können. 

Lösungen auch für besondere Situationen
Auch bei der Bekämpfung einer Pandemie können Smart Commercial Building Services wertvolle Aufgaben übernehmen, beispielsweise bei der Überwachung von Versorgungsstationen mit Schutz­masken und Desinfektionsmitteln, für Zugangssysteme (Zählung von Personen und Ampelsystem) oder bei der Überwachung von Geräten. 

Ein konkretes Beispiel: CO2-Messungen in Schulhäusern 
Im Auftrag der Immobilienabteilung einer Schweizer Stadt haben wir in sieben Schulhäusern die Raumkonditionen (CO2, Temperatur und Feuchte) in je drei ausgewählten Schulzimmern aufgezeichnet und ausgewertet. Die Ausrüstung der Schulhäuser war sehr unterschiedlich. Die Mehrzahl verfügte über keine oder nur eingeschränkte Gebäudeautomationssysteme. Aus Kostengründen und dank der Einfachheit der Auswertung hat man sich entschieden, IoT-basierte Raumfühler zu installieren. Die Installation der 21 Sensoren war sehr einfach. Innerhalb eines Tages waren alle Sensoren installiert und in Betrieb. Die Daten werden für zehn Jahre in der Cloud des Lieferanten gespeichert, und es ist eine Vielzahl von Reporting-Funktionen verfügbar. Hätte man in allen Schulhäusern konventionelle Sensoren installiert, wären die Investitionskosten und die Montagezeit um ein Vielfaches höher respektive länger ausgefallen. Die installierten IoT-Sensoren sind zudem sehr flexibel. Soll ein anderer Raum gemessen werden, kann der Sensor einfach mit Tesa Strips am neuen Ort befestigt werden. Zusätzliche Sensoren lassen sich jederzeit ganz einfach nachrüsten.