Gebäudeautomation sorgt für hohe Energieeffizienz

Vom Steinbruch zur Gebäudetechnik

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Beim Neubau ihres energieeffizienten Verwaltungsgebäudes hat die Firmengruppe Steinbach viele Erfahrungen mit der Gebäudeautomation gesammelt. Das zur Gruppe gehörende Maschinenbauunternehmen FGB hat dabei auf sein Know-how bei der Automatisierung von Sondermaschinen zurückgegriffen. Zum Einsatz kommen Controller und Busklemmen von Wago.

Frank Sünkel ist Technischer Vertriebsberater bei der Wago Kontakttechnik GmbH & Co. KG in Minden

Dass ein Unternehmen sein Firmengebäude mit viel Eigenleistung baut und auch die Gebäudeautomation in Eigenregie realisiert, ist sicher nicht die Regel. Insofern ist die Firmengruppe Steinbach ein Sonderfall. Zur Unternehmensgruppe, die sich auf Baustoffe spezialisiert hat, gehören mehrere Steinbrüche sowie ein Maschinenbauunternehmen: Die 1970 gegründete Fertigungsgerätebau Adolf Steinbach GmbH & Co. KG (FGB) entwickelt und baut als relativ junges Unternehmen innerhalb der Firmengruppe mit 160 Mitarbeitern Sondermaschinen und Anlagen beispielsweise für die Automobil- und -zulieferindustrie.
Neubau für die Firmengruppe
Aufgrund des stetigen Wachstums entschloss man sich 2013, am Stammsitz in Salz ein neues Firmengebäude mit 2.000 m² Bürofläche zu bauen. Besonderen Wert legte die Geschäftsleitung auf eine ökologische Bauweise und eine damit verbundene hohe Energieeffizienz. Auf dem Dach sorgt eine Photovoltaik-Anlage mit einer Leistung von 60 kWp für Energie. Hinzu kommen ein Windrad, ein großzügig dimensionierter Energiespeicher sowie Ladestationen für E-Cars und E-Bikes. Das gesamte Gebäudekonzept und die komplette Gebäudeautomation stammen von FGB. Die Spezialisten des Sondermaschinenbauers konnten dabei auf ihre Kompetenzen zurückgreifen, die sie in Projekten im Maschinenbau gesammelt haben. „Die Entwicklung und Programmierung von Automatisierungssystemen gehört zu unserem täglichen Brot im Sondermaschinenbau“, sagt Michael Steinbach, Geschäftsführer von FGB.
Bei der Haustechnik hat FGB großen Wert auf eine hohe Energieeffizienz gelegt. Neben dem Einsatz von LED-Leuchten und effizienten Kühl-Heiz-Decken spielt auch die Gebäudeautomation eine wichtige Rolle. Als zentrale Komponenten kommen Ethernet-Controller und Busklemmen des I/O-Systems 750 von Wago zum Einsatz. „Mit diesen Komponenten haben wir im Sondermaschinenbau viele Jahre Erfahrungen gesammelt“, erläutert Michael Steinbach die Entscheidung für dieses System. An insgesamt sieben Stellen im Neubau und im daneben befindlichen Bestands-Gebäude sind die Controller in Schaltschränken untergebracht. Diese lassen sich einfach um die benötigten Busklemmen ergänzen. Dabei steht für praktisch jedes denkbare Signal die passende Busklemme zur Verfügung. Im Neubau sind sämtliche Sensoren und Aktoren an die Gebäudeautomation angeschlossen, sodass alles zentral überwacht und gesteuert werden kann. Bei den Lichtschaltern und den Raumtemperaturfühlern hat sich FGB für das Funksystem EnOcean entschieden. „Damit ist man einerseits flexibel und spart gleichzeitig die Verkabelung“, nennt Michael Steinbach den entscheidenden Vorteil. So genügt die Integration einer entsprechenden EnOcean-Busklemme in das I/O-System. Ebenso komfortabel ist die Anbindung der Jalousien, die über eine SMI-Busklemme angesteuert werden.
Energie und Kosten sparen
Die Gebäudeautomation soll insbesondere dazu beitragen, den Energieverbrauch zu reduzieren. Wichtig ist in diesem Zusammenhang die Spitzenlastüberwachung der elektrischen Energieversorgung. Bei der Überschreitung einer mit dem Energieversorger festgelegten Schwelle werden sehr hohe Kosten für die elektrische Energie fällig. „Die Gebäudeautomation überwacht deswegen den gesamten Verbrauch und kann bei Bedarf einzelne Verbraucher kurzfristig abschalten“, erklärt Michael Steinbach das Prinzip des Energiemanagements. Dazu werden die S0-Schnittstellen der elektronischen Wirkstromzähler über digitale Busklemmen an die Controller angebunden. Bevor der kritische Schwellenwert überschritten wird, schaltet das System Verbraucher ab. „So hat der große Brecher im Steinbruch einen Antrieb mit einer Leistung von 350 kW. Schalten wir das Förderband für den Rohfels des Brechers ab und landet somit kein neuer Rohfels in der Prallmühle, läuft der Antrieb im Leerlauf mit deutlich geringerer Leistungsaufnahme und wir reduzieren so unsere Stromspitze“, sagt Bastian Steinbach. Außerdem wurde der Ölbrenner durch eine Holzpelletheizung ersetzt. Zusätzlich werden um 10 Uhr zentral alle Leuchten abgeschaltet. So wird verhindert, dass den ganzen Tag das Licht brennt. Selbstverständlich können die Mitarbeiter ihr Licht selbst ein- und ausschalten.
Kommunikation über zentrale Datenbank und Netzwerkvariablen
Um die sieben Wago-Controller zu einem Gesamtsystem zu verbinden, haben die Entwickler von FGB eine Datenbank erstellt. Die Kommunikation zwischen den Controllern untereinander geschieht über Netzwerkvariablen. Eine übergeordnete Datenbank versorgt die sieben Controller mit verschiedenen Sollwerten, darunter Temperatur, Helligkeit und Einschaltdauer. Gleichzeitig werden zum Beispiel Raumtemperaturverläufe, Stromverbräuche oder Wetterparameter in der Datenbank mitgeloggt. Die Integration ist einfach, da alle Controller über eine Ethernet-Schnittstelle verfügen und sich so in die Netzwerk-Umgebung einbinden lassen. Vorteil ist, dass alle Werte zentral an einer Stelle gespeichert sind. Misst die an einen Controller angeschlossene Wetterstation eine zu hohe Windstärke, setzt der Controller die entsprechende Alarm-Netzwerkvariable. Die anderen Controller greifen auf die Variable zu und geben dann über das SMI-Interface den Befehl, die angeschlossenen Jalousien hochzufahren. In der Datenbank wird dieser Event mitgeloggt. Die entsprechenden Programme in den Controllern wurden von FGB in Codesys programmiert. Die Oberfläche zur Bedienung der Gebäudeautomation ist ebenfalls von FGB entwickelt worden. Sie kann beispielsweise den Verlauf des Energieverbrauchs grafisch darstellen und bietet damit eine interessante Möglichkeit, die Verbräuche zu analysieren.
Gebäudeautomation als neuer Geschäftsbereich
Bei der Planung und Realisierung der Gebäudeautomation hat das Team von FGB viel Erfahrung gesammelt. Daher kam im Laufe des Projekts die Idee auf, diese Erfahrungen auch für Kundenprojekte zu nutzen, schildert Thorsten Steinbach, der als Geschäftsführer für die kaufmännische Seite der Unternehmensgruppe verantwortlich ist: „Ein entsprechender Geschäftsbereich passt sehr gut in unser Portfolio in den Bereichen Bau, Baustoffe und Maschinenbau.“ FGB bietet jetzt eine komplette Gebäudeautomation für Einfamilienhäuser an, für die Wago-Controller und das I/O-System genutzt werden. Die Programmierung und Anpassung erfolgt komplett durch das von FGB entwickelte Softwarepaket – ausschließlich per Drag-and-drop in einer grafisch intuitiv zu bedienenden Softwareoberfläche. Zum System gehört ein Embedded-PC als Webserver, der die Bedienoberfläche für die webfähigen Endgeräte zur Verfügung stellt. Damit ist der Zugriff auf die Gebäudeautomation auch über das Internet möglich. ge

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