ABB Energieeffizienz im Gebaeude

Energieeffizienz in Gebäuden mit ABB i-bus ® KNX Hohe Einsparpotenziale durch Gebäudesystemtechnik

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2CDC 500 060 M0101 3 Ökonomisch und ökologisch ein Muss Energieeinsparungen im zweistelligen %-Bereich Klimawandel und knapper werdende Ressourcen sind die großen Herausforderungen unserer Zeit. Dazu kommt, dass die EU beim derzeitigen Energieverbrauch zu 50 % von Energieeinfuhren abhängig ist – eine Zahl, die bis 2030 auf 70 % ansteigen könnte. Eine effiziente und nachhaltige Energienutzung ist deshalb dringend notwendig – ganz nach dem von der Europäischen Kommission ausgegebe- nen Motto „Weniger ist mehr“. Nach den Bereichen Verkehr und Energieerzeugung ist die Gebäudetechnik der größte Energieverbraucher. Heizung und Beleuchtung in Wohn- und Bürogebäuden machen ca. 40 % der in der EU verbrauchten Energie aus – ein Wert, der viel Raum für effiziente Optimierungen bietet. Auf europäischer Ebene hat man dieses Faktum mit der Her- ausgabe einer Richtlinie zur Energieeffizienz (2002/91/EG) in Gebäuden beantwortet. Die zentrale Forderung darin ist die Ausweisung des Gebäude-Energieverbrauchs mit einem Ener- gieausweis sowie die Analyse von Einsparmöglichkeiten. Als Hilfsmittel dafür wurde eine Reihe von europäischen Normen – zum Beispiel EN 15232 – erarbeitet, in Deutschland regelt eine DIN-Norm (DIN V 18599) die Thematik. Zentrale Rolle der Gebäudesystemtechnik Gebäudesystemtechnik unterstützt durch eine intelligente und vernetzte Raum- und Gebäudesteuerung (Beleuchtung, Sonnenschutz, Heizung, Lüftung und Klimatechnik sowie die übrigen haustechnischen Systeme) wesentlich eine scho- nende und bedarfsgerechte Energienutzung. Der weltweite Standard der KNX-Technologie ermöglicht dabei Energieein- sparungen im zweistelligen %-Bereich und bietet gleichzeitig eine erhöhte Flexibilität bei Planung und Ausführung sowie eine hohe Investitionssicherheit und Verfügbarkeit. Zur Optimierung der Energieeffizienz in Gebäuden sind unter- schiedliche Konzepte und Vorgehensweisen möglich. Die Nut- zung der Gebäudesystemtechnik stellt in diesem Zusammen- hang eine bewährte und interessante Alternative bzw. Ergänzung dar, die sich allein schon durch ihre überzeugende Kosten- Nutzen-Relation abhebt. In dieser Broschüre finden Sie Zahlen, Daten und Fakten, die das hohe Optimierungspotenzial durch den Einsatz von ABB i-bus ® KNX-Gebäudesystemtechnik belegen. Optimierung der Energieeffizienz in Gebäuden bedeutet für uns – Energie nur dann verbrauchen, wenn sie auch wirklich gebraucht wird – nur die wirklich benötigte Energie verbrauchen – die eingesetzte Energie mit dem höchstmöglichen Wirkungsgrad umsetzen

4 2CDC 500 060 M0101 Literaturstudie KNX Deutschland „Energieeinsparpotenzial durch moderne Elektroinstallation“ Die Hochschule Biberach, Studiengang Gebäudeklimatik, Institut für Gebäude- und Energiesysteme, Fachgebiet Gebäudeautomation, führte 2008 eine Literaturrecherche zum Thema „Einsparungen durch moderne Elektroinstal- lation“ durch. Unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Martin Becker wurden dabei die wesentlichen Literaturquellen mit ihren ermittelten Einsparzahlen zu einem Gesamt- ergebnis zusammengefasst. Auftraggeber der Studie war der ZVEI – Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronik- industrie e.V. In einigen der untersuchten Quellen wird nicht explizit erwähnt, auf welcher technischen Basis – Bussystem oder zentrale Steuerung – die Einsparpotenziale erzielt wurden. Allerdings tauchen Bussysteme wie KNX immer wieder auf; sie sind sicher in der Mehrzahl der Fälle die grundlegende Technologie. Die in manchen Bereichen auftretende starke Spreizung der erzielten Werte ist auf verschiedene Faktoren zurückzufüh- ren – etwa Anwendungen aus mehreren Funktionen, Feldtest- Charakter der jeweiligen Untersuchung, unterschiedliche Defi- nitionen von Funktionen etc.

2CDC 500 060 M0101 5 Studienergebnis Die verwertbaren Literaturquellen zeigen deutliche Optimierungs- potenziale bezüglich der Reduzierung des Energieverbrauchs durch den Einsatz moderner Elektroinstallationssysteme auf: Der Mittelwert aller verwendeten Quellen ergibt ein Einsparpotenzial im Bereich von: Einzelraumregelung: ca. 14 bis 25 % Automatisierung Heizung: ca. 7 bis 17 % Automatisierung Sonnenschutz: ca. 9 bis 32 % Automatisierung Beleuchtung: ca. 25 bis 58 % Automatisierung Lüftung: ca. 20 bis 45 % Insgesamt ergibt dies eine mittlere Energieeinsparung durch allgemeine Maßnahmen und Optimierung in Bezug auf die Regelungstechnik in Höhe von ca. 11 bis 31%. Die jeweiligen Maximalwerte der verschiedenen Bereiche, die in der untersuchten Literatur registriert sind, können dem nachfolgenden Schaubild entnommen werden. Reduzierter Energieverbrauch durch den Einsatz von Haus- und Gebäudesystemtechnik Maximalwerte der Studie „Energieeinsparpotenzial durch moderne Elektroinstallation“

6 2CDC 500 060 M0101 Die europäische Norm EN 15232 Europa als treibende Kraft für Energieeffizienz Die Europäische Gemeinschaft forciert den Einsatz ener- giesparender Technologien. Die europäische Norm EN 15232 („Energieeffizienz von Gebäuden – Auswirkungen der Gebäudeautomation und des Gebäudemanage- ments“) wurde in Zusammenhang mit der europaweiten Umsetzung der Richtlinie zur Energieeffizienz in Gebäu- den (Energy Performance of Buildings Directive EPBD) 2002/91/EG erarbeitet. Die Norm beschreibt Methoden für die Bewertung des Einflusses von Gebäudeautomati- sierung und technischem Gebäudemanagement auf den Energieverbrauch von Gebäuden. Dazu werden die vier Energieeffizienzklassen A bis D einge- führt. Gebäude werden je nach Ausstattung mit Gebäude- automationssystemen einer dieser Klassen zugeordnet. Für jede Klasse kann in Abhängigkeit von Gebäudetyp und Gebäudenutzung das Einsparpotenzial für thermische und elektrische Energie berechnet werden. Die Werte der Energie- effi zienzklasse C werden als Referenz zugrunde gelegt.

2CDC 500 060 M0101 7 Die nachstehende Grafik zeigt für einige Gebäudetypen die Abweichungen der Energieverbräuche in den Energie- effizienzklassen A, B und D in Bezug auf die Basiswerte in Klasse C. Mit Klasse A kann man zum Beispiel in Büros 30 % thermischer Energie einsparen. Funktionsliste und Zuordnung zu den Klassen der Gebäudeautomation – Energieeffizienz (Ausschnitt aus Tabelle 1 der EN 15232:2007 [D]) Heizbetrieb / Kühlbetrieb Lüftung- / Klimaregelung Beleuchtung Sonnenschutz A – Integrierte Einzelraumregelung einschließlich bedarfsgeführter Rege- lung (durch Nutzung, Luftqualität usw.) – Bedarfsgesteuerte oder außentempera- turgesteuerte Vorlauftemperatur – Vollständige Verriegelung zwischen Heiz- und Kühlbetrieb – Anwesenheitsabhängige oder bedarfsabhängige Regelung des Luftstromes auf Raumebene – Regelung der Vorlauftemperatur mit variablem Sollwert in Abhängigkeit von der Last – Regelung der Feuchte der Raum- oder Abluft – Konstantlichtregelung – Ein- / Ausschalten über Präsenzmelder – Elektrische Jalousieantriebe und Sonnenschutzsteuerung mit Vernetzung von Jalou- sie- und Beleuchtungssteu- erung sowie Vernetzung von Jalousiesteuerung und Heizung, Lüftung, Klimatisierung B – Einzelraumregelung mit Kommunikation zwischen den Regeleinrichtungen und der Gebäudeautomation – Bedarfsgesteuerte oder außentempera- turgesteuerte Vorlauftemperatur – Teilweise Verriegelung zwischen Heiz- und Kühlbetrieb (abh. vom HLK-System) – Zeitabhängige Regelung des Luft- stromes auf Raumebene – Regelung der Vorlauftemperatur mit variablem Sollwert in Abhängigkeit von der Außentemperatur – Regelung der Feuchte der Zuluft – Außenlichtabhängige Lichtsteuerung – Ein- / Ausschalten über Präsenzmelder – Elektrische Jalousieantriebe und automatische Sonnen- schutzsteuerung C – Automatische Einzelraumregelung mit Hilfe von Thermostatventilen oder durch elektronische Regeleinrichtungen – Bedarfsgesteuerte oder von der Außen- temperatur abhängige variable Vorlauf- temperatur – Teilweise Verriegelung zwischen Heiz- und Kühlbetrieb (abh. vom HLK-System) – Zeitabhängige Regelung des Luft- stromes auf Raumebene – Regelung der Vorlauftemperatur mit konstantem Sollwert – Begrenzung der Feuchte der Zuluft – Beleuchtungsstärke von Hand einstellbar / dimmbar – Ein- / Ausschalten von Hand mit übergeord- neter Ausschaltung – Elektrische Jalousieantriebe und einfache Sonnenschutzau- tomatik D – Zentrale automatische Regelung oder keine automatische Regelung – Konstante Vorlauftemperatur – Keine Verriegelung zwischen Heiz- und Kühlbetrieb – Manuelle oder keine Regelung des Luftstromes auf Raumebene – Konstante Vorlauftemperatur – Keine Luftfeuchte-Regelung – Manuelles Ein- / Aus- schalten – Elektrische Jalousieantriebe mit Handbedienung Hoch energieeffiziente Raumautomation und vernetzte Gewerke Höherwertige, Gewerke-optimierte Einzellösung, partiell vernetzt Standard Raumautomation, Referenzgrundlage Keine Raumautomation, nicht energieeffizient Einsparpotenziale bei thermischer Energie Büro Schule Hotel 0,70 0,80 0,68 0,80 0,88 0,85 1 1 1 1,51 1,20 1,31 Einsparpotenziale bei elektrischer Energie Büro Schule Hotel 0,87 0,86 0,90 0,93 0,93 0,95 1 1 1 1,10 1,07 1,07 Energieeffizienzklassen nach EN 15232 A B C D

8 2CDC 500 060 M0101 Wissenschaftliche Studie auf Basis der DIN V 18599 Daten und Fakten zu Bustechnik sowie Raum- und Gebäudeautomation 2008 hat die Hochschule Biberach unter anderem im Auf- trag von ABB STOTZ-KONTAKT GmbH eine Studie zum Thema „Energieeinsparpotenzial und Energieeffizienz durch Bustechnik sowie Raum- und Gebäudeautomation“ durchgeführt. Auf Basis der DIN V 18599 wurde dabei speziell die Effizienz von ABB i-bus ® KNX-Komponenten wissenschaftlich unter- sucht. Das Nutzungsprofil „Großraumbüro“ in einem klassi- schen Beispielgebäude diente als Untersuchungsprojekt. Die DIN V 18599 ist von den DIN-Normenausschüssen Bau- wesen, Heiz- und Raumlufttechnik sowie Lichttechnik erar- beitet worden – sie ist die nationale deutsche Umsetzung der EG-Richtlinie 2002/91/EG „Energy Performance of Buil- dings Directive“ und dient in Deutschland als Grundlage für die Erstellung von Energieausweisen für Gebäude. Ab dem 1. Juli 2009 brauchen alle Nichtwohngebäude in Deutschland einen Energie ausweis, wenn sie neu vermietet, verkauft oder verpachtet werden. Der Gebäudeeigentümer muss dem po- tenziellen Interessenten spätestens auf Nachfrage ein solches Dokument vorlegen. In öffentlichen Gebäuden mit Publikums- verkehr und über 1.000 Quadratmetern Nutzfläche muss der Energieausweis außerdem auch gut sichtbar aushängen. ermittelt von der Hochschule Biberach mit ABB i-bus ® KNX-Komponenten nach dem Nutzungsprofil “Großraumbüro” (Nutzungsprofil 3 [DIN V 18599- 10:2005-07]) in einem Beispielgebäude (klassisches Bürogebäude) aus dem 5S IBP:18599-Programm. Die Einsparpotenziale beziehen sich auf den Endenergieverbrauch. Die Forschungsergebnisse sind beschrieben in der Studie „Energieein- sparpotenzial und Energieeffizienz durch Bustechnik sowie Raum- und Gebäudeautomation“, die 2008 für ABB STOTZ-KONTAKT GmbH und Busch-Jaeger Elektro GmbH erstellt wurde. Einsparpotenziale für die Kühlung durch automatische Jalousiesteuerung Automatische Jalousiesteuerung (Dämmerungsautomatik, Zeitschaltprogramm) Automatische Jalousiesteuerung (abhängig von der Außenhelligkeit) Automatische Jalousiesteuerung (Lamellennachführung abhängig vom Sonnenstand) Automatische Jalousiesteuerung (Lamellennachführung abhängig vom Sonnenstand und präsenzgesteuerte Konstantlichtregelung) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 % Einsparpotenziale gegenüber manueller Bedienung

2CDC 500 060 M0101 9 Automatiklicht (präsenzgesteuert, nicht nach Helligkeit) Automatiklicht (präsenzgesteuert, abhängig von Helligkeit) Automatiklicht (präsenzgesteuerte Konstantlichtregelung) Automatiklicht (präsenzgesteuerte Konstantlichtregelung mit automati- scher Jalousiesteuerung [Lamellennachführung nach Sonnenstand]) ermittelt von der Hochschule Biberach mit ABB i-bus ® KNX-Komponenten nach dem Nutzungsprofil “Großraumbüro” (Nutzungsprofil 3 [DIN V 18599- 10:2005-07]) in einem Beispielgebäude (klassisches Bürogebäude) aus dem 5S IBP:18599- Programm. Die Einsparpotenziale beziehen sich auf den Endenergieverbrauch. Die Forschungsergebnisse sind beschrieben in der Studie „Energieein- sparpotenzial und Energieeffizienz durch Bustechnik sowie Raum- und Gebäudeautomation“, die 2008 für ABB STOTZ-KONTAKT GmbH und Busch-Jaeger Elektro GmbH erstellt wurde. Einsparpotenziale durch automatische Beleuchtungssteuerung Das System ABB i-bus ® KNX basiert auf der KNX-Technolo- gie, dem weltweiten Standard der Haus- und Gebäudesys- temtechnik (ISO/IEC 14543). ABB stellt mit diesem System ein umfassendes Angebot zur Verfügung, das nachweisbar energieoptimierte Anwendungen im Neubau und im Bestand ermöglicht. Die vorliegende Studie zeigt mit ihren Berechnungen und Untersuchungen ein deutliches Energieeinsparpotenzial durch den Einsatz von Bustechnik sowie Raum- und Gebäu- deautomation. Die Höhe des Einsparpotenzials ist abhängig von der jeweiligen Funktion bzw. von der Kombination von Funktionen. Gesamtfazit: „Durch eine Kombination mehrerer Funktio- nen zeigt die Studie ein Einsparpotenzial beim Endener- gieverbrauch von bis zu ca. 40 % in Bürogebäuden.“ Eine Kurzfassung der Studienergebnisse können Sie unter dem nachfolgenden Link kostenlos aus dem Internet laden: http://www.knx-energieeffizienz.de 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 % Einsparpotenziale gegenüber manueller Bedienung

10 2CDC 500 060 M0101 Feldstudie von ABB Eigene Erfahrungen mit Konstantlichtregelung In der Fachliteratur wird der Konstantlichtregelung häu- fig ein hohes Einsparpotenzial an elektrischer Energie zugemessen. ABB STOTZ-KONTAKT GmbH hat diese Aussagen mit einer eigenen Untersuchungsreihe auf ihre Richtigkeit und auf die konkreten Einsparwerte hin über- prüft. Die Messungen fanden in einem Bürogebäude mit Seminarräumen statt. Bei der Konstantlichtregelung wird – im Gegensatz zu einer ständig voll eingeschalteten Beleuchtung – die Beleuchtungsstärke im Raum durch die kontinuierlich geregelte Zufuhr derjenigen Menge „Kunstlicht“ erreicht, die notwendig ist, um die definierte Helligkeit (in diesen Messungen: 500 Lux) beizubehalten. Für das Kunstlicht wird also immer nur die gerade notwendige Energie benötigt. Messung 1, Oktober 2008 Schulungsraum, EG, wolkiger Tag, geöffnete Jalousien, Unter- suchungs- und Nutzungszeitraum von 8:00 Uhr bis 15:30 Uhr: Notwendig war eine Zusatzbeleuchtung von 2.707 lxh. Bei eingeschalteter Beleuchtung ohne Regelung hätte sich ein Ver- brauch von 3.750 lxh ergeben. Berechnung der erforderlichen Zusatzbeleuchtung: Gemessene benötigte Uhrzeit Beleuchtungsstärke Zusatzbeleuchtung 08:00 – 08:30 25 lx 237 lxh 08:30 – 09:00 90 lx 205 lxh 09:00 – 09:30 120 lx 190 lxh 09:30 – 10:00 190 lx 155 lxh 10:00 – 10:30 210 lx 145 lxh 10:30 – 11:00 140 lx 180 lxh 11:00 – 11:30 150 lx 175 lxh 11:30 – 12:00 180 lx 160 lxh 12:00 – 12:30 220 lx 140 lxh 12:30 – 13:00 200 lx 150 lxh 13:00 – 13:30 180 lx 160 lxh 13:30 – 14:00 170 lx 165 lxh 14:00 – 14:30 120 lx 190 lxh 14:30 – 15:00 40 lx 230 lxh 15:00 – 15:30 50 lx 225 lxh Einsparpotenzial für diesen Raum: ca. 28 % gemittelt im Nutzungszeitraum Messung 2, Oktober 2008 Besprechungszimmer, 1. OG, stark bewölkter Tag, geöffnete Jalousien, Untersuchungs- und Nutzungszeitraum von 8:00 Uhr bis 17:00 Uhr: Notwendig war eine Zusatzbeleuchtung von 2.820 lxh. Bei eingeschalteter Beleuchtung ohne Regelung hät- te sich ein Verbrauch von 4.500 lxh ergeben. Berechnung der erforderlichen Zusatzbeleuchtung: Gemessene benötigte Uhrzeit Beleuchtungsstärke Zusatzbeleuchtung 08:00 – 08:30 12 lx 244 lxh 08:30 – 09:00 35 lx 232 lxh 09:00 – 09:30 50 lx 225 lxh 09:30 – 10:00 65 lx 218 lxh 10:00 – 10:30 90 lx 205 lxh 10:30 – 11:00 100 lx 200 lxh 11:00 – 11:30 140 lx 180 lxh 11:30 – 12:00 265 lx 118 lxh 12:00 – 12:30 350 lx 75 lxh 12:30 – 13:00 370 lx 65 lxh 13:00 – 13:30 370 lx 65 lxh 13:30 – 14:00 350 lx 75 lxh 14:00 – 14:30 315 lx 92 lxh 14:30 – 15:00 265 lx 118 lxh 15:00 – 15:30 235 lx 132 lxh 15:30 – 16:00 160 lx 170 lxh 16:00 – 16:30 100 lx 200 lxh 16:30 – 17:00 87 lx 206 lxh Einsparpotenzial für diesen Raum: ca. 37 % gemittelt im Nutzungszeitraum

2CDC 500 060 M0101 11 Messung 3, Oktober 2008 Laborraum, 2. OG, sonnig, geöffnete Jalousien, Untersu- chungs- und Nutzungszeitraum von 8:00 Uhr bis 17:00 Uhr: Notwendig war eine Zusatzbeleuchtung von 1.517 lxh. Bei eingeschalteter Beleuchtung ohne Regelung hätte sich ein Verbrauch von 4.500 lxh ergeben. Berechnung der erforderlichen Zusatzbeleuchtung: Gemessene benötigte Uhrzeit Beleuchtungsstärke Zusatzbeleuchtung 08:00 – 08:30 7 lx 246 lxh 08:30 – 09:00 21 lx 240 lxh 09:00 – 09:30 44 lx 228 lxh 09:30 – 10:00 147 lx 176 lxh 10:00 – 10:30 217 lx 141 lxh 10:30 – 11:00 265 lx 117 lxh 11:00 – 11:30 352 lx 148 lxh 11:30 – 12:00 371 lx 129 lxh 12:00 – 12:30 429 lx 71 lxh 12:30 – 13:00 633 lx 0 lxh 13:00 – 13:30 458 lx 21 lxh 13:30 – 14:00 547 lx 0 lxh 14:00 – 14:30 1276 lx 0 lxh 14:30 – 15:00 1263 lx 0 lxh 15:00 – 15:30 1508 lx 0 lxh 15:30 – 16:00 1830 lx 0 lxh 16:00 – 16:30 1988 lx 0 lxh 16:30 – 17:00 2000 lx 0 lxh Einsparpotenzial für diesen Raum: ca. 66 % gemittelt im Nutzungszeitraum Ergebnisse: 1. Durch die Konstantlichtregelung ist ein hohes Einspar- potenzial an elektrischer Energie gewährleistet. 2. Eine allgemein gültige Aussage über die Höhe der Ein- sparungen ist nur schwer möglich. Das Ergebnis hängt von zahlreichen individuellen Faktoren ab, wie z. B. Tageslichtquotient, Ausrichtung des Raumes, umgeben- de Bebauung etc. Bei der ABB-Untersuchung haben sich für die tages- lichtabhängige Konstantlichtregelung immer Einspar- werte von über 25 %, im Vergleich zu einer manuellen Lichtbedienung, ergeben. Messwerte für die Beleuchtungsstärke in einem untersuchten Raum [Lux]

12 2CDC 500 060 M0101 Das eindeutige Gesamtergebnis Nachgewiesene Energieeffizienz in Gebäuden mit ABB i-bus ® KNX Das Gesamtergebnis der in dieser Broschüre vorgestellten Untersuchungen ist eindeutig. Zwar differieren die Ergeb- nisse der Studien in Bezug auf ihre konkreten Zahlen – aber die grundsätzliche Tendenz ist unwiderlegbar: – Mit Gebäudesystemtechnik wird bei der Gebäudenutzung im Vergleich zu konventioneller Technik Energie gespart. – Die Höhe der Einsparpotenziale hängt stark von den Gebäudeparametern und den Nutzungsprofilen ab. – Das maximale Energieeinsparpotenzial wird durch die Kombination verschie- dener Automations-Funktionen erzielt. – Die Einsparungen liegen grundsätzlich im zweistelligen %-Bereich. – Im Vergleich zu baulichen Maßnahmen ist die Investition in Gebäudesystem- technik als gering einzustufen. – Die Amortisationszeiten sind relativ kurz; sie bewegen sich in einem Zeit- raum zwischen einem und fünf Jahren.

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14 2CDC 500 060 M0101 Optimierungsbeispiel 1 Beleuchtungssteuerung In einem Bürogebäude sollen Maßnahmen ergriffen wer- den, um die Energieverbräuche zu reduzieren. In einem ersten Schritt wird die Beleuchtungsanlage moder- nisiert. Die konventionellen Vorschaltgeräte der Leuchtstoff- lampen werden gegen elektronische Vorschaltgeräte (EVG) ausgetauscht. Dadurch kann die aufgenommene elektrische Leistung der Leuchtstofflampen um ca. 30 % reduziert werden. Um den Energieverbrauch weiter zu optimieren, wird zusätzlich eine tageslichtabhängige kontinuierliche Lichtregelung eingesetzt. Als Zielvorgabe soll eine konstante Beleuchtungs- stärke von 500 Lux auf den Arbeitsflächen realisiert werden. Der Helligkeitssensor misst dazu jeweils die aktuelle Beleuch- tungsstärke. Aus dem aktuellen Wert und der Differenz zur ge- wünschten Beleuchtungsstärke berechnet der Lichtregler eine Helligkeitseinstellung für die Büroleuchten, so dass auf den Arbeitsflächen die gewünschte Beleuchtungsstärke konstant verfügbar ist. Da durch diese Regelung immer nur diejenige Menge an Beleuchtungsenergie benötigt wird, welche die Dif- ferenz zum vorhandenen Tageslicht ausgleicht, kann so weitere elektrische Beleuchtungsenergie in der Größenordnung zwi- schen 28 % und 66 % eingespart werden – je nach Jahreszeit, Wettersituation und Lage des Gebäudes (siehe Feldstudie von ABB auf Seite 10 und 11). Abschließend besteht noch die Möglichkeit, über einen Prä- senzmelder die Anwesenheit in dem Raum zu erfassen und die Beleuchtungsanlage präsenzabhängig zu steuern. Befindet sich niemand im Raum, dann kann die Beleuchtung automatisch ausgeschaltet werden, sofern vergessen wurde manuell auszuschalten. Die automatische präsenzabhängi- ge Steuerung kann zu einer weiteren Einsparung von bis zu 13 % führen.

2CDC 500 060 M0101 15 Optimierung Variante 1a: Beleuchtungssteuerung mit Konstantlichtregelung über EVG in 1–10 V Technik und manuelle Lichtbedienung. Optimierung Variante 1b: Beleuchtungssteuerung mit Konstantlichtregelung über EVG in DALI-Technik und manuelle Lichtbedienung. Optimierung Variante 1c: Beleuchtungssteuerung mit Konstantlichtregelung über EVG in 1 –10 V Technik und manuelle Lichtbedienung. Alle notwendigen Geräte sind in einem Raum- controller eingebaut, der dezentral in der Decke oder im Boden montiert wird. Optimierung Variante 1d: Präsenzabhängige Beleuchtungssteuerung mit Konstantlichtregelung über EVG in 1 –10 V Technik. Bei dieser Variante kann der Lichtfühler entfallen, da die Helligkeits- messung im Präsenzmelder integriert ist. Die Helligkeitswerte werden dabei über KNX zum Lichtregler gesendet. Dies kann bei größeren Anlagen zu einem sehr hohen Datentransfer auf der KNX-Linie führen. Die präsenzabhängige Steuerung ist auch für die Variante mit DALI, EVG oder für die dezentrale Variante mit Raumcontroller möglich. Manuelle Lichtbedienung US/U Manuelle Lichtbedienung Manuelle Lichtbedienung US/U K N X KNX DALI K N X Lichtregler/ Schaltdimmaktor LR/S Lichtregler/ Schaltdimmaktor LR/S DALI- Gateway DG/S Manuelle Lichtbedienung US/U K N X Lichtregler/ Schaltdimmaktor LR/S Präsenz- melder PM/A EVG 1 –10 V EVG 1 –10 V Lichtfühler LF/U Lichtfühler LF/U EVG 1 –10 V EVG DALI EVG 1 –10 V Lichtfühler LF/U EVG 1 –10 V EVG 1 –10 V EVG DALI Raum-Controller RC/A mit Lichtreglermodul, Schalt-/Dimmaktormodul, und Binäreingangsmodul

Optimierung Variante 2a: Jalousiesteuerung zur Optimierung der Tageslichtnutzung Jalousiesysteme werden im Zweckbau vor allem als Blend- bzw. Sonnenschutz eingesetzt. Sie verhindern eine direkte Sonneneinstrahlung auf den Arbeitsbereich. Durch die Steuerung des Tageslichteinfalls besteht ein direkter Zusammenhang mit der Beleuchtungsanlage. Wird es durch das Schließen der Jalousien z. B. in einem Büroraum zu dun- kel, dann wird die Beleuchtung eingeschaltet, um den Hellig- keitsmangel zu kompensieren. Damit wird elektrische Energie durch die Beleuchtung verbraucht zu Zeiten, in denen eigent- lich genug Tageslicht zur Verfügung steht. Effizienter ist eine automatische Steuerung der Lamellenwinkel in Abhängigkeit vom Sonnenstand. Die Lamellen werden dabei gerade so weit geöffnet, dass möglichst viel Tageslicht in den Raum kommt, eine direkte Blendung aber ausgeschlossen wird. Über spe- zielle Lichtlenklamellen lässt sich der Lichteintrag weiter opti- mieren. In Verbindung mit einer Konstantlichtregelung, die nur den Differenzbetrag an Beleuchtungshelligkeit ausgleicht, der für die gewünschte Helligkeit auf der Arbeitsfläche notwendig ist, lässt sich ein Großteil der elektrischen Beleuchtungsenergie einsparen. Aus den weiter vorne erläuterten Studien lässt sich für eine automatische Jalousiesteuerung in Verbindung mit einer präsenzgesteuerten Konstantlichtregelung ein Einsparpo- tenzial von bis zu 40 % realisieren, bezogen auf eine manuelle Bedienung der Beleuchtungsanlage. Jalousiesteuerung mit Jalousiesteuerbaustein: Durch die sonnenstandsabhängige Steuerung der Behanghöhe und des Öffnungswinkels der Lamellen ergibt sich ein optimaler Außenlicht- eintrag bei minimaler Blendung. 16 2CDC 500 060 M0101 Optimierungsbeispiel 2 Jalousiesteuerung 1,90 m

Optimierung Variante 2b: Jalousiesteuerung zur Optimierung der Klimasteuerung Im Hinblick auf die Fragen der Energieeffizienz in Gebäuden spielen Jalousiesteuerungen außerdem eine wichtige Rolle, wenn es um die Klimatisierung geht. Eine intelligente Jalou- siesteuerung wirkt klimaoptimierend auf das Gebäude und unterstützt den Nutzer bei einem schonenden und kostenop- timierten Energieeinsatz. Die besten Resultate ergeben sich bei einer Vernetzung der Jalousiesteuerung mit den Systemen der Raumklimatisierung. Um ein unnötiges Aufheizen der Räume zu verhindern, ist es im Sommer notwendig, die Jalousien an den Gebäudefas- saden zu schließen, die gerade von der Sonne beschienen werden – so lässt sich Energie einsparen für die Kühlung der Arbeitsbereiche. Im Winter ergibt sich ein umgekehrter Effekt. Hier ist es sinnvoll, möglichst viel Sonnenwärme in die Räu- me einzubringen – dies spart Energie für die Raumheizung. In beiden Fällen ist es notwendig, die „Klimasteuerung“ der Jalousien mit der Anwesenheit von Personen in einem Raum abzugleichen. Solange in einem Raum gearbeitet wird, sollte die lichtabhängige Jalousiesteuerung Vorrang haben – dies gilt besonders bei Bildschirmarbeitsplätzen, aber beispielsweise auch in Schulen oder Besprechungsräumen. Alle ABB i-bus ® KNX-Jalousieaktoren verfügen bereits serienmäßig über eine Heizen-/Kühlen-Automatik zur Klimasteuerung der Jalousien. Zur Optimierung der Tageslichtnutzung kann zusätzlich ein Jalousiesteuerbaustein JSB/S eingesetzt werden. Wie die Unter suchungen der Hochschule Biberach im Auftrag von ABB STOTZ-KONTAKT GmbH ergeben haben (siehe Seite 8), reduziert eine Klimasteuerung der Jalousien die elektrische Energie für eine Kühlanlage um bis zu 30 %. Optimierung Variante 2b 2CDC 500 060 M0101 17 Manuelle Licht- und Jalousiebedienung US/U K N X Lichtregler/ Schaltdimmaktor LR/S EVG 1 –10 V Präsenz- melder PM/A Jalousie- aktor JA/S Jalousie- steuerbaustein JSB/S EVG 1 –10 V Jalousie- motor Jalousie- motor

18 2CDC 500 060 M0101 Optimierungsbeispiel 3 Heizen, Lüften, Kühlen Die technischen Anlagen zur Regelung der Raumtempe- ratur und des Raumklimas sind anteilsmäßig die größten Verbraucher von Endenergie in einem Gebäude. Dem- entsprechend lassen sich hier die größten Einsparungen erzielen. Fehlverhalten bei der Nutzung führt zu teurer Energieverschwendung. Durch die Optimierung eines Gebäudes bezüglich Architektur, Bautechnik und Anlagen- technik lassen sich hohe Energieverbräuche weitgehend reduzieren oder vermeiden. Auf Raumebene unterstützt die KNX-Gebäudesystemtechnik den Nutzer bei einem optimierten Energieverbrauch und liefert Informationen an die Anlagentechnik oder die Gebäudeleit- technik zur Optimierung der Einstellparameter. Ein Präsenz- melder, der zur Steuerung der Raumbeleuchtung eingesetzt wird, kann gleichzeitig auch den Raumtemperaturregler auf Abwesenheitsmodus schalten, sobald längere Zeit niemand mehr im Raum ist. So lässt sich Heizenergie oder Kühlenergie einsparen. Die praktische Erfahrung zeigt, dass durch Verringerung der Raumtemperatur um 1 Grad Celsius der Heizenergieverbrauch um 6 % reduziert werden kann. Wird die Raumtemperatur bei Abwesenheit um 3 Grad Celsius reduziert, so lassen sich da- mit also 18 % der Heizenergie in einem nicht belegten Raum einsparen. Da die Temperatursteuerung zeitlich träge arbeitet, macht eine solche Steuerung allerdings nur bei längerer Abwe- senheit Sinn, z. B. bei längeren Besprechungen. Die Verbindung mit einer jahreszeitabhängigen Jalousiesteuerung bringt weitere Einsparergebnisse, wie im Optimierungsbeispiel zur Jalousiesteuerung beschrieben (siehe Seite 16 und 17). Elektrische Stellventile – als elektromotorische Stellantriebe mit direktem KNX-Anschluss Typ ST/K oder als thermoelektrische Stellantriebe Typ TSA/K, die über elektronische Schaltaktoren Typ ES/S geräuschlos angesteuert werden – dienen als Stell- glieder zur automatischen Anpassung der Raumtemperatur auf das gewünschte Temperaturniveau. Um unnötigen Energiever- brauch beim Lüften zu vermeiden, werden die Stellventile auto- matisch geschlossen, solange ein Fenster geöffnet ist. Aus der Stellung der Ventile lässt sich eine Rückmeldung generieren zum angeforderten Heiz- oder Kühlbedarf in dem Gebäude. Die entsprechenden Anlagen können in ihrer Leistung auf den aktuellen Bedarf eingestellt werden. – Beleuchtung ausschalten – Heizen-/Kühlen-Automatik für Jalousiesteuerung – Raumtemperaturregelung im Abwesenheits-Modus I S T J E M A N D I M R A U M ? – Konstantlichtregelung – Automatische Jalousie- steuerung mit Lamellen- nachführung in Abhängig- keit vom Sonnenstand – Raumtemperaturregelung im Anwesenheits-Modus N E I N J A

Kontrollieren und optimieren Nur wer weiß, wie viel Energie verbraucht wird, kann sinnvolle Optimierungsmaßnahmen ergreifen. Durch die KNX-Schnitt- stelle ZS/S können die erfassten Zählerwerte der Energiever- brauchszähler über KNX ausgewertet und visualisiert werden. Die KNX-Technologie wird durch den Einsatz elektronischer Verbrauchszähler noch weiter aufgewertet. Der Gebäude- betreiber kann diese Werte einfach ablesen und dann zeitnah optimieren. Werden Gebläsekonvektoren zur Raumklimatisierung einge- setzt, so können diese mit Hilfe von Fan-Coil-Aktoren Typ FCA/S ebenfalls über KNX angesteuert werden. Durch die Vernetzung aller haustechnischen Gewerke auf Raumebene ergeben sich durch KNX viele Optimierungsmög- lichkeiten im Neubau wie im Renovierungsbereich. Die Berechnungen, die der europäischen Norm EN 15232 zugrunde liegen, belegen diese Tatsache mit den aufgezeigten Einsparpotenzialen bei thermischer Energie eindrucksvoll (siehe Seite 7). 2CDC 500 060 M0101 19 Busch-ComfortPanel ® 16:9 -Touchdisplay Elektronische Energiezähler liefern in Verbindung mit der KNX-Schnitt- stelle ZS/S die aktuellen Energieverbrauchswerte auf das KNX-Bussystem

20 2CDC 500 060 M0101 Referenzen von ABB ABB i-bus ® KNX setzt konkrete Effizienz-Maßstäbe Hauptschule Bezau im österreichischen Vorarlberg: Reduktion des Energieverbrauchs von 160 auf 25 kWh Über ABB i-bus ® KNX wird die Beleuchtung der Schule durch Präsenzmelder, Außenhelligkeit und Zeitschaltprogramm gesteuert. Die Heizung spart Energie durch die Einzelraumtemperatur- steuerung mit einer übergeordneten Zeitsteuerung und Visualisierung. Die Jalousiesteuerung findet großen Beifall bei Schülern und Lehrern, weil sie mit ihrer Sonnenschutzautomatik unnötige Aufheizung verhindert und damit ein schönes Stück Komfort bietet. Alle Raumzustände werden über KNX an zentraler Stelle visualisiert. Durch KNX-Technik und die Sanierung der Gebäudehülle liegt der Energieverbrauch der Schule heute noch knapp über 25 kWh pro Quadratmeter und Jahr. Schulzentrum im badischen Neckargemünd: Nur noch ein Drittel des vorherigen Energieverbrauchs Nach einem Brand im Jahr 2003 wurde das Schulzentrum im Passivhaus-Standard neu gebaut. Auf ca. 14.000 Quadratmetern ist das neue Gebäude in drei Etagen gegliedert; sie umfassen 206 Räume, 42 davon sind Klassenzimmer, 51 werden als Fachräume genutzt. Die KNX-Installation besteht aus 14 Linien mit insgesamt 525 KNX-Komponenten. Die Applikationen sind im Einzelnen: – Zeitsteuerung der Beleuchtung – Präsenzmelder in den Toiletten – Jalousiesteuerung mit Heizen-/Kühlen-Automatik (Wenn ein Raum nicht benutzt wird, bleiben die Jalousien im Winter offen und im Sommer geschlossen) Durch die baulichen Maßnahmen und den Einsatz einer intelligenten und vernetzten Beleuchtungs- und Jalousie- steuerung hat sich der Energieverbrauch im neuen Gebäu- de auf etwa ein Drittel des „alten“ Verbrauchs reduziert.

2CDC 500 060 M0101 21 ABB-Gebäude im dänischen Odense: 13 % Energieeinsparung durch KNX-Technologie Das Gebäude umfasst insgesamt 123 Räume auf drei Ge- schossflächen. Die KNX-Installation besteht aus 14 Linien mit insgesamt 645 KNX-Komponenten. Neben der Automatisierung der Heiz- und Kühlanlage (prä- senzabhängig, zeitgesteuert) wurde besonderer Wert auf die Konstantlichtregelung gelegt. Die gesicherte Erkenntnis nach einem Jahr Betrieb: Im Bereich der Großraumbüros kann durch Vorher- und Nachher-Messung eine Einsparung von 13 % der elektri- schen Energie für die Beleuchtung nachgewiesen werden. Das entspricht in dem gemessenen Bereich einer Ein- sparung von 29 kWh pro Tag oder (bei einem kWh-Preis von 0,15 € ) 4,35 € pro Tag! Museum „Arte Moderna“ in Rovereto, Italien: Ca. 28 % Energieeinsparung durch KNX-Technologie Das Museum gehört zu den wichtigsten Ausstellern zeitgenös- sischer Kunst in Italien. Die KNX-Technologie wird vor allem zur Regelung der Beleuchtung eingesetzt. Die einzelnen Funk- tionen dabei sind automatische Lichtsteuerung, Zeitsteuerung und Lichtszenen. Beim Vergleich vor (2006) und nach der KNX-Installation (2007) ergibt sich eine Energieeinsparung in Höhe von ca. 28 %. Die Stromverbrauchswerte reduzierten sich um über 38.000 kWh pro Monat. Das Museum hat damit nahezu 80.000 € im ersten Nut- zungsjahr des KNX-Systems gespart.

22 2CDC 500 060 M0101 Weitere Informationen zu ABB i-bus ® KNX finden Sie im Internet unter: http://www.abb.de/knx Vorreiter in der KNX-Technologie ABB – ein weltweit führender Konzern der Energie- und Automationstechnik Der ABB-Konzern ist mit mehr als 100.000 Mitarbeitern in über 100 Ländern der Erde vertreten. Die Geschäftsfelder – Energietechnik-Produkte, Energietechnik-Systeme, Automati- onsprodukte, Prozessautomation und Robotik – ermöglichen es unseren Kunden, ihre Leistungen zu verbessern und die Umweltbelastung zu reduzieren. Fast 30 Jahre Erfahrung in der Gebäude-Systemtechnik prä- gen unser Portfolio in diesem Bereich. Wir entwickeln, produ- zieren und vertreiben ein komplettes Produktprogramm für die Gebäudeinstallation. Gerade die Entwicklung und Weiterentwicklung der KNX-Tech- nologie zeugt in vielen Bereichen vom Einfallsreichtum und En- gagement unserer Ingenieure. ABB spielt eine führende Rolle in der KNX-Association, in der über 150 internationale Hersteller organisiert sind. Mit ABB i-bus ® KNX bieten wir eine ausgereifte Spitzen- technologie, die in globalem Maßstab immer wieder Zeichen setzt.

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D r u c k s c h r i f t N u m m e r 2 C D C 5 0 0 0 6 0 M 0 1 0 1 g e d r u c k t i n D e u t s c h l a n d ( 0 8 / 0 9 - 5 - Z V D ) ABB STOTZ-KONTAKT GmbH Eppelheimer Straße 82 69006 Heidelberg, Deutschland Telefon: +49 (0) 62 21 701 0 Telefax: +49 (0) 62 21 701 13 25 E-Mail: [email protected] www.abb.de/stotzkontakt Kontakt Hinweis: Technische Änderungen der Produkte sowie Än- derungen im Inhalt dieses Dokuments behalten wir uns jederzeit ohne Vorankündigung vor. Bei Bestellungen sind die jeweils vereinbarten Beschaf- fenheiten maßgebend. Die ABB AG übernimmt keinerlei Verantwortung für eventuelle Fehler oder Unvollständigkeiten in diesem Dokument. Wir behalten uns alle Rechte an diesem Dokument und den darin enthaltenen Gegenständen und Abbildungen vor. Vervielfältigung, Bekanntgabe an Dritte oder Verwertung seines Inhaltes – auch von Teilen – ist ohne vorherige schriftliche Zustimmung durch die ABB AG verboten. Copyright © 2009 ABB Alle Rechte vorbehalten