Bringing IoT to Building Technology
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Das Dokument beschreibt die Digitalisierung der Gebäudetechnik durch die Kooperation von Lemonbeat und Phoenix Contact, die auf der Entwicklung einer innovativen IoT-Infrastruktur basiert. Es werden kosteneffiziente Lösungen vorgestellt, die durch die Verwendung von dezentralen, IP-fähigen Geräten, Multi-Protokollfähigkeit und intelligente Kommunikation die Betriebskosten signifikant senken. Die vorgestellten Technologien und Anwendungen zielen darauf ab, eine höhere Energieeffizienz, Flexibilität und Sicherheit im Gebäudemanagement zu erreichen.
Bringing IoT to Building Technology
- 2. Einleitung Digitalisierung der Gebäudetechnik Kurzvorstellung Lemonbeat Kurzvorstellung Phoenix Contact Gemeinsame Vorstellung der Kooperation Konzeptbeispiele Agenda Building IoT: Gebäudetechnik digitalisieren
- 3. Digitalisierung der Gebäudetechnik Building IoT: Gebäudetechnik digitalisieren Digitalisierung – Gebäude 4.0 Smart Devices IP-Kommunikation Cloud Technologien Big Data Sicherheit Energieeffizienz Prozessoptimierung Betriebskostensenkung Komfortgewinn
- 4. Von der klassischen Automatisierung… Building IoT: Gebäudetechnik digitalisieren Klassische Gebäudeautomation Eine Vielzahl von proprietären Protokollen und Schnittstellen treiben die Kosten in die Höhe Zusätzliche Kosten und Aufwände bei der Installation und bei Nutzungsänderungen hinsichtlich Hardware und Engineering Zentrale Intelligenz auf der Automationsebene erhöht Latenzzeiten und Sicherheitsrisiken
- 5. …zur Digitalisierung der Gebäudetechnik Building IoT: Gebäudetechnik digitalisieren IoT Infrastrukturtechnologie Dezentrale intelligente Geräte interagieren direkt miteinander, unabhängig von einer zentralen Steuerung, Gateway- oder Cloudlösung Hoher Investitionsschutz durch IP-fähige Geräte und nicht protokollgebundener Offenheit Signifikante Kosteneinsparungen hinsichtlich Hardware, Installation und Engineering
- 6. Einleitung Digitalisierung der Gebäudetechnik Kurzvorstellung Lemonbeat Kurzvorstellung Phoenix Contact Gemeinsame Vorstellung der Kooperation Konzeptbeispiele Agenda Building IoT: Gebäudetechnik digitalisieren
- 9. Modularität Charakeristische Merkmale der Technologie Lemonbeat hat eine innovative Software Architektur entwickelt, die eine direkte und unabhängige Interaktion zwischen unterschiedlichsten Geräten ermöglicht Der intelligente Kern unserer Technologie ist die Protokollsprache "Lemonbeat smart Device Language" (LsDL), die erst die direkte und unabhängige Interaktion zwischen den Geräten ermöglicht Der modulare Aufbau der Architektur erlaubt die Nutzung IP-basierter Übertragungsstandards (TCP/IP, UDP) und den flexiblen Einsatz unterschiedlichster Übertragungsmedien wie WiFi, Ethernet, Bluetooth oder LoRa Eine Komplettlösung mit der patentierten „Lemonbeat Radio“ Funktechnologie steht ebenfalls zur Verfügung
- 10. Vielfalt an Applikationen Anwendungsbeispiele Smart Homes Building Automation Industry 4.0 Smart Energy Meteringbit.B
- 11. Einleitung Digitalisierung der Gebäudetechnik Kurzvorstellung Lemonbeat Kurzvorstellung Phoenix Contact Gemeinsame Vorstellung der Kooperation Konzeptbeispiele Agenda Building IoT: Gebäudetechnik digitalisieren
- 12. Unternehmenszentrale und Competence Center Phoenix Contact Headquarters Blomberg/Germany Innovation Center Electronics, Bad Pyrmont/Germany Group Center of Competence, Harrisburg/USA Group Center of Competence, Nanjing/China
- 13. Entwicklung des Unternehmens von 1923 bis heute 1923 Gründung in Essen Heute Zuhause in der ganzen Welt 1966 Die Firmenzentrale zieht nach Blomberg 1928 Die RWE-Klemme 1981 Erste eigene Tochtergesellschaften 1967 Strip Klemmen 1977, 1982 and 1983 Relais, Leiterplatten-Anschlusstechnik Überspannungsschutzm 2005 Safety 1987 INTERBUS – serielles Feldbussystem
- 14. Märkte Energieversorgung Prozessindustrie Automotive Regenerative Energien Telekommunikation Bahnindustrie Wasserwirtschaft Maschinenbau Industrieelektronik Gebäudeautomatisierung Vielfältige Applikationsmöglichkeiten
- 15. Innovatives und breites Produktportfolio Bei 60.000 Produkten finden wir gemeinsam eine Lösung
- 16. Einleitung Digitalisierung der Gebäudetechnik Kurzvorstellung Lemonbeat Kurzvorstellung Phoenix Contact Gemeinsame Vorstellung der Kooperation Konzeptbeispiele Agenda Building IoT: Gebäudetechnik digitalisieren
- 17. Kooperation: Vision und Mission Mission: „Durch den Einsatz innovativer und interagierender Technologien erbringen wir den Nachweis für ein effizienteres Gebäudemanagement durch Senkung der Investitions- und Betriebskosten“ Building IoT: Gebäudetechnik digitalisieren Vision: „ Wir gestalten gemeinsam die Digitalisierung der Gebäudetechnik“
- 18. IoT-basierte Gebäudeinfrastruktur Building IoT: Gebäudetechnik digitalisieren Multiprotokollfähiger IoT Controller zur gewerkeübergreifenden Integration bestehender Gebäudetechnik Intelligente Geräte kommunizieren direkt in die Management Ebene ohne überlagerte zentrale Intelligenz Gebäude- und Energiemanagementsystem in einer Applikation vereint Zukünftige Optimierung der Gebäudeprozesse auf Basis von Gebäudedaten und Analytik Nutzung der vorhandenen LAN Infrastruktur Bei nicht vorhandener LAN Infrastruktur kann auch der Einsatz der stromsparenden 868 MHz Funktechnologie mit Verschlüsselung auf physikalischer Ebene erfolgen Zukunftsichere Kommunikation basierend auf IPv6 Netzwerkmanagement und Gerätekonfiguration während des laufenden Betriebes Dezentrale Geräteintelligenz und Geräte-zu-Geräte Kommunikation erlauben eine Datenvorverarbeitung und ein autonomes Handeln
- 19. Gegenstand der Kooperation Building IoT: Gebäudetechnik digitalisieren Technisch Treiberentwicklung zur Anbindung von Lemonbeat Smart Devices an das Gebäudemanagement Emalytics Marketing/Vertrieb Abgestimmte Marktkommunikation Gemeinsamer Vertrieb und Projektangang Proof of concept Entwicklung Akquisition von Sensorherstellern, Servicegesellschaften Contracting, Liegenschaftsmanagement, Wohnungswirtschaft, gewerblichen Nicht-Wohngebäuden
- 20. Gewerkeübergreifende Integration bestehender Gebäudetechnik Zukunftstechnologie basierend auf Internetstandards Direkte Integration IP-fähiger Smart Devices in die IoT-Management Ebene In der Regel Kommunikation über vorhandene LAN-Infrastruktur oder stromsparender Funktechnologie im Sub-GHz Bereich Signifikante Kostenvorteile Hardware (Steuerungen, Schaltschränke etc.) Installation (Einbau und Montage) Engineering (Reduzierung der Datenpunkte/Lizenzen, Systemintegration etc.) Nutzerorientierter Gebäudebetrieb Sehr hohe Flexibilität und Investitionsschutz bei erheblich reduzierten Hardware-, Engineering- und Instandhaltungskosten Vorteile - Zusammenfassung Building IoT: Gebäudetechnik digitalisieren
- 21. Einleitung Digitalisierung der Gebäudetechnik Kurzvorstellung Lemonbeat Kurzvorstellung Phoenix Contact Gemeinsame Vorstellung der Kooperation Konzeptbeispiele Agenda Building IoT: Gebäudetechnik digitalisieren
- 22. Umsetzung der Raumautomation auf Basis eines “Open Space” Konzeptes (Arbeits-, Büro- und Nutzflächen) Einsatz von batteriebetriebenen Fenstersensoren und Heizkörperstellantriebe zur Kostenreduktion Anbindung der Fernwärme (Bestand) Klima- und Belüftungsgeräte in ausgewählten Räumlichkeiten Energiemessungen auf jeder Etage Beleuchtung über Präsenzmeldung Manueller Eingriff auf die Beleuchtung über Wandbedienpanel Nachrüstbarkeit und höchste Flexibilität hinsichtlich Raumnutzung Anforderungen und Leistungsumfang Building IoT: Gebäudetechnik digitalisieren
- 23. Die Multisensoren haben neben einen Präsenzmelder auch Sensoren für Helligkeit, Temperatur, Luftfeuchte und Luftgüte. Sie verfügen über einen PoE Anschluss, der der Stromversorgung dient. Die Kommunikation erfolgt über Lemonbeat Radio. Multisensor Die batteriebetriebenen Fenstersensoren detektieren das Öffnen und Schließen der Fenster. Die Kommunikation erfolgt über Lemonbeat Radio. Die Fenstersensoren befinden sich die meiste Zeit im Sleep-Modus und werden eventbasiert aufgeweckt. Fensterkontakt Die batteriebetriebenen Heizkörperstellantriebe sind elektronische Heizkörperthermostate welche die Soll-Temperaturen empfangen und die Ist- Temperaturen senden. Die Heizkörperstellantriebe befinden sich die meiste Zeit im Sleep-Modus und werden zeitgesteuert aufgeweckt. Thermostat Die LED Leuchten für den Deckeneinbau werden mit Lemonbeat Technologie ausgerüstet. Die Kommunikation erfolgt über Lemonbeat Radio. Bei dem Einsatz der Deckenanbauleuchten erfolgt die Steuerung über den LB2D Adapter. LED Beleuchtung An einem LB2DALI Adapter lassen sich DALI fähige Lampen anschließen und in der Leuchtstärke angepasst werden. Die Kommunikation erfolgt über Lemonbeat Radio. Die LB2DALI Adapter sind dauerhaft aktiv und haben keinen Schlafmodus. LB2D Adapter Geräte und Komponenten (1) - Feldgerätepartner Building IoT: Gebäudetechnik digitalisieren
- 24. Die Wandbedienpanels dienen der manuellen Steuerung der Beleuchtung und der Eingabe der Solltemperatur. Sie verfügen über einen PoE Anschluss, der u.a. der Stromversorgung dient. Über Ethernet kann eine Aktualisierung der Software erfolgen. Die eigentliche Kommunikation erfolgt über Lemonbeat Radio. Wandbedienpanel Auf dem Dach des Gebäudes wird eine Wetterstation verbaut. Diese liefert Daten zur Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Lufttemperatur, Globalstrahlung, Sonneneinstrahlung, Niederschlag, Sonnenstand und weitere. Die Kommunikation erfolgt über Lemonbeat Radio zum nächstgelegenen LB2E Adapter. Wetterstation Der LB2E Adapter wird für die Umsetzung von Lemonbeat Radio auf Ethernet verwendet. Jeder LB2E Adapter verwendet eine eigene ChannelMap und einen eigenen Netzwerkschlüssel. LB2E Adapter Jeder verwendete managed Switch verfügt über 48 Ports, ist VLAN fähig und unterstützt PoE. Er versorgt einen Großteil der Lemonbeat Geräte per PoE mit Strom. Viele dieser Geräte nutzen das Ethernet Kabel lediglich zur Stromversorgung und übertragen Ihre Daten über Lemonbeat Radio. Switch Im Gebäude wird für die Gebäudeautomatisierung ein dedizierter Router verbaut. Dieser wird via NAT mit dem Router des ISP verbunden. Der Router ist für die Internetverbindung verantwortlich und ermöglicht via VPN einen Fernzugriff auf das Netzwerk. Router Geräte und Komponenten (2) - Feldgerätepartner Building IoT: Gebäudetechnik digitalisieren
- 25. Gebäudemanagement und Technik Building IoT: Gebäudetechnik digitalisieren Für die zentrale Erfassung der Daten aller Etagen, sowie zur Verwaltung und Speicherung dient ein zentraler Server mit angebundenem Arbeitsplatz. Die Installation der Software- Tools Niagara und DGlux erfolgt auf einer virtuellen Maschine. Arbeitsplatz & Server Die Steuerung ermöglicht die Automatisierung unterschiedlicher Gewerke in Gebäudeinfrastruktur, Datenzentren und verteilten Liegenschaften. Das integrierte Niagara- Framework ermöglicht eine durch die Normierung von verschiedenen Datentypen IoT-basierte Automatisierung. IoT Controller Die netzwerkfähigen Energiemessgeräte erfassen und überwachen die elektrischen Kenngrößen, mit direktem Messwertzugriff am Gerät oder zentral vom Leitrechner. Energiemessgerät Die Gebläsekonvektoren sind Zwischendecken- Einbaugeräte zur Klimatisierung von Räumen. Die Anbindung der Konvektoren erfolgt über eine LonWorks- Schnittstelle zum Controller. Klima Die Lüftungsgeräte sorgen für die kontrollierte Be- und Entlüftung der Innenräume. Die Anbindung erfolgt über eine BACnet-Schnittstelle zum Controller. Lüftung
- 26. Netzwerkübersicht Building IoT: Gebäudetechnik digitalisieren
- 27. Nachhaltiger Gebäudebetrieb IoT- basiertes Gebäudemanagement in der Praxis Energiemonitoring ISO 50.001, Energieausweis, Kennwertbildung Gebäudemanagement Heizung, Lüftung, Klima, Raum Energieoptimierung Last- und Speichermanagement Wärme- Kältering Wartungsmanagement Vorausschauende Instandhaltung Prädiktive Betriebsführung Sicherheit Zugangskontrollen Videoüberwachung E-Mobility Ladeinfrastruktur inkl. Schnittstelle zu Abrechnungssysteme Eigenerzeugung BHKWs, Wärmepumpen, Photovoltaik
- 28. Referenzgebäude Phoenix Contact Bad Pyrmont, Gebäude 4 2016: Neubau Gebäude
- 29. Average: 49,59 € m²/year Building 4: 28,08 € m²/year! Phoenix Contact Bad Pyrmont, Gebäude 4 Referenzgebäude
- 30. Vielen Dank! „Moderne und zukunftsweisende IoT-Gebäudeinfrastruktur basierend auf innovativen Technologien, bei höchster Flexibilität und Investitionsschutz und signifikanter Senkung der Investitions- und Betriebskosten“
Hinweis der Redaktion
- #5: Phoenix Contact ermöglicht sowohl die klassische Gebäudeautomation, als auch einen einfachem Umstieg auf eine neue IP-basierte Kommunikation. Die Steuerung ILC 2050 BI fungiert als „Smart Device“ somit können in der Migrations-Phase sowohl alle herkömmlichen Protokolle der Gebäudetechnik als auch Smart Devices an die Management ebenen angebunden werden.
- #6: Phoenix Contact ermöglicht sowohl die klassische Gebäudeautomation, als auch einen einfachem Umstieg auf eine neue IP-basierte Kommunikation. Die Steuerung ILC 2050 BI fungiert als „Smart Device“ somit können in der Migrations-Phase sowohl alle herkömmlichen Protokolle der Gebäudetechnik als auch Smart Devices an die Management ebenen angebunden werden.
- #18: Mission: Einprägsame Beschreibung des Zwecks (Grund, warum die Organisation existiert). Wie lassen wir die Vision Wirklichkeit werden?
- #19: Phoenix Contact ermöglicht sowohl die klassische Gebäudeautomation, als auch einen einfachem Umstieg auf eine neue IP-basierte Kommunikation. Die Steuerung ILC 2050 BI fungiert als „Smart Device“ somit können in der Migrations-Phase sowohl alle herkömmlichen Protokolle der Gebäudetechnik als auch Smart Devices an die Management ebenen angebunden werden.
- #29: Anfang Mai 2017 hat Phoenix Contact am Standort Bad Pyrmont ein neues Bürogebäude eingeweiht, das mit dem modernsten Gebäudemanagement und dem kompletten Phoenix Contact Portfolio ausgestattet ist. Durch innovative Versorgungskonzepte und modernste Technik, wird ein nachhaltiger Gebäudebetrieb mit Wohlfühleffekt für die Mitarbeiter umgesetzt.
- #30: The quick implementation process, an highly effective energy management and predictive maintenance – all these contribute to a quick ROI of the project. When comparing the costs of Building 4 with similar buildings which are not fully automated, the results are very clear. The company Rotermund engineering made a thorough benchmarking of the building and their results were astonishing – the modern concept created an incredibly efficient building with extremely low operational costs. Benchmarking 2015 für diesen Standort Wir liegen hier bei 28,08 € pro m² Bruttogrundfläche pro Jahr der Benchmark-Mittelwert hingegen bei 49,59 € pro m² ! Beitrag des Phoenix Contact Facilitymanagments: Kostenersparnis von 1,1 Mio € / Jahr!