Change Feels Good – innovatives Digitalisierungskonzept im ZigZag in Mainz
Unter dem Motto „Change Feels Good“ hat die CA Immo das Bürogebäude ZigZag im Hafenquartier Zollhafen Mainz realisiert. Das rd. 4.600 m² große Gebäude wurde Ende 2021 fertig gestellt und war zu diesem Zeitpunkt bereits nahezu vollständig vermietet. Bauherr CA Immo hatte omniCon nicht nur mit dem Construction Management beauftragt, sondern auch mit der Entwicklung und Umsetzung einer konsequenten Digitalisierung des Gebäudes. Roland Schneider und sein Team haben daraufhin die klassische Gebäudesteuerung über Bord geworfen.
„Wenn wir ein Digitalisierungskonzept für das ZigZag entwickeln, dann wollten wir dabei das maximal mögliche herausholen. Wir wollten erreichen, dass das Gebäude durch die Digitalisierungsbausteine effizient und nachhaltig gebaut und betrieben werden kann.“ So beschreibt Roland Schneider, Projektleiter für den Bereich Elektrotechnik bei der omniCon und gelernter Meister Elektrotechnik, die Motivation seines Teams bei diesem Projekt. „Zudem sollen sowohl die Büronutzer, als auch die Facility Manager, wirklich alles digital erreichen und steuern können.“
Um diese Vision umzusetzen, haben Schneider und sein Team die umfangreiche Verkabelung, die so genannte MSR / GLT, im ganzen Gebäude durch funkbasierende digitale Bauteile ersetzt. „Die klassische Planung mit GLT, ISP und Raumcontrollern haben wir aus funktionalen und praktischen Gründen sowie aus Nachhaltigkeitsaspekten kurzerhand über Bord geworfen“, fasst er zusammen. „Und das geplante Budget haben wir trotzdem eingehalten.“
„Auf die Idee, alle Sensoren und digitalen Bauteile des ZigZag kabellos anzusteuern und zu überwachen, kamen wir bei einem Besuch auf der Messe „Light and Building“ in Frankfurt“, berichtet Schneider weiter. Man kann die Komponenten über diesen Ansatz aber nicht nur einzeln „over the air“ von überall aus ansteuern und bedienen, sondern die einzelnen Anlagen stehen auch permanent miteinander im Kontakt.
Die Geräte kommunizieren miteinander: Ein Netzwerk entsteht
Dafür müssen so viel Geräte und Anlagen wie möglich mit einem kleinen Bluetooth-Chip ausgestattet sein. Solche Chips kann man zum Beispiel in Leuchten, aber auch in Lüftungsgeräten, Heizungskörpern oder Raumsensoren verbauen. Über diese Chips und die entsprechende Firmware können die Bauteile verschiedene Daten via Bluetooth miteinander austauschen: Zum einen sind das Betriebsdaten des Geräts, wie der Energieverbrauch oder die Nutzungsdauer. Zum anderen werden über Umweltsensoren Daten wie die Raumtemperatur, Bewegungsdaten, CO2, VOC (englisch für „volatile organic compounds“) und Luftfeuchte erfasst. Diese Daten werden mit den einzelnen Geräten im Netzwerk geteilt, damit diese auf Zustandsänderungen entsprechend der vorher definierten Regeln reagieren können. Zudem werden die Daten in einem Dashboard ausgewertet und als Betriebsdaten visualisiert. Daraufhin kann der Facility Manager die Regeln für die Gebäudesteuerung anpassen und optimieren.
Die Firmware, die alle Geräte miteinander vernetzt, heißt „BlueRange Mesh“. Das BlueRange Mesh bildet die Schnittstelle für alle Daten, sammelt und verarbeitet sie. In diese Firmware werden auch die Regeln für die Geräte eingespielt und deren Einhaltung überwacht.
Das „Mesh“ bildet das digitale Nervensystem des ZigZag
Zum Beispiel wird die Beleuchtung in nicht genutzten Räumen ausgeschaltet. Auch nur in diesen Räumen wird der Sonnenschutz zur Unterstützung der Klimatisierung je nach Jahreszeit vollständig hoch oder heruntergefahren. In stärker belegten Räumen dagegen sorgt die Lüftungstechnik autark für ein optimales Raumklima und Versorgung mit frischer Luft.
Für die Büromieter stellt eine App die wichtigsten Serviceangebote zur Arbeit im Büro bereit. Darüber können die Mitarbeiter zum Beispiel die Steh- und Deckenleuchten mit iOS und Android Smartphones ein- und ausschalten. Die Mieter können entweder die ZigZag App verwenden oder dank einer Standard-API (MQTT- und REST- Schnittstelle) eine eigene App mitbringen und anbinden.
Nicht zuletzt bringt die Ausstattung der Geräte mit einem Bluetooth-fähigen Chip eine enorme Transparenz für den Gebäudebetrieb. Über das Master-Dashboard können die digitalisierten Komponenten überwacht und gesteuert werden. So können nicht nur Verbräuche in Echtzeit abgelesen und bei zu hohen Verbräuchen gegengesteuert werden, sondern auch Störungen sofort erkannt, lokalisiert und dann auch schnell behoben werden.
Voraussetzung ist eine gemeinsame Sprache
„Je mehr Geräte ihre Informationen miteinander austauschen können, desto konsequenter lässt sich das Gebäude kabellos bedienen“, beschreibt Roland Schneider das Prinzip. Einige Geräte, die im ZigZag eingesetzt werden, verfügten bereits über einen kompatiblen Chip. Teilweise wurden diese Geräte von omniCon bereits erfolgreich im cube berlin implementiert. Andere Geräte hatten zwar bereits einen Chip integriert, allerdings einen, der zunächst nicht mit dem BlueRange Mesh kompatibel war. Und wieder andere Geräte sind noch nie zuvor mit einem Chip ausgestattet worden.
Die Herausforderung für das Team der omniCon bestand u.a. darin, die fehlenden Komponenten mit dem passenden Chip auszurüsten. Damit letztlich alle Komponenten der Gebäudesteuerung miteinander kommunizieren können, stand das Team in intensivem Kontakt mit den jeweiligen Herstellern. Es mussten Standard-Komponenten neu konfiguriert oder neue Hardware-Bauteile entwickelt werden. Dabei sind hochwertige Produkte entstanden, die jetzt nicht nur im ZigZag zum Einsatz kommen, sondern auch von den Herstellern in ihre Standard-Kataloge übernommen wurden und auch in zukünftigen Smart Buildings eingesetzt werden können.
Als Ergebnis findet man im ZigZag einen Server, 18 Mesh-Gateways und 18 auf dem Bluetooth-Standard aufsetzende, digitale „BlueRange Meshs“ im Gebäude, die die verschiedenen Bluetooth-fähigen Geräte miteinander verbinden. Es mussten aber nur die üblichen 230 V, 24 V und 12 V Leitungen für die allgemeine Stromversorgung auf der Mietfläche verlegt werden. Das bedeutet eine wesentliche Einsparung von Geräten und Verkabelung gegenüber der konventionellen MSR/GLT-Technik.
Der Wegfall der klassischen Schaltkreise und aufwendigen Schaltanlagen senkt nicht nur die Brandgefahr. Auch wertvolle Rohstoffe, wie die Metalle für die Leitungen und nicht recyclebare Kunststoffe für die Ummantelung lassen sich dadurch einsparen.
„Um technische Komponenten dazu zu bringen, nahtlos und kabellos miteinander zu kommunizieren, müssen natürlich auch alle betroffenen Kolleginnen und Kollegen in engem Austausch stehen. Dieses Digitalisierungsprojekt im ZigZag wäre ohne die konstruktive Zusammenarbeit aller am Projekt Beteiligten, intensive Testphasen und ständige Bereitschaft, die Lösungen zu perfektionieren, nicht möglich gewesen. Das ist uns sehr gut gelungen“, resümiert Schneider.
Als Voraussetzung für den Erfolg dieses Digitalisierungskonzepts nannte er außerdem die Offenheit der CA Immo und der omniCon-Projektleiter für Innovation sowie die Bereitschaft, innovative Lösungen auch umzusetzen. Beides war hier gegeben. „Auf dieser Basis kann man nun alle erdenklichen digitalen UseCases im ZigZag umsetzen und bei Bedarf weitere Geräte in das BlueRange Mesh integrieren. Der nächste Schritt wäre jetzt, den Gebäudebetrieb direkt aus dem BIM-Modell heraus steuern zu können. Wir freuen uns schon darauf, das nächste Projekt angehen zu dürfen.“
Weiterführende Informationen
Roland Schneider hat das Digitalisierungskonzept des ZigZag bei der Builtworld-Veranstaltungsreihe „Building Technology Experts“ vorgestellt. Gemeinsam mit Steffen Lörch, Projektleiter bei BlueRange, steigt er tiefer in die technischen Details ein.
Die Aufzeichnung dieser Veranstaltung finden Sie im Archiv von Builtworld unter folgendem Link:
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