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Hammerbroolyn.DigitalCampus – das Paradebeispiel für eine smarte Immobilie

How to build a Smart Building – Eine Case Study: Hammerbrooklyn.DigitalPavillon

Wie unterscheidet sich Planung und Bau von intelligenten Smart Buildings zu herkömmlichen Gebäuden? Einblicke in das Projekt „Hammerbrooklyn“.

Lesedauer: 5 Minuten

Wenig Zeit? Zusammenfassung am Artikelende

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Was den Menschen auszeichnet, ist seine Fähigkeit, Eindrücke zu verarbeiten, zu lernen und sich an Veränderungen anzupassen. Diese Intelligenz basiert auf einem langen evolutionären Entwicklungsprozess und hat zu den großen Errungenschaften in Wissenschaft und Technik geführt.

Auch in Gebäuden haben digitale Mess-, Steuerungs- und Regelungsmechanismen längst Einzug gehalten. Doch wieso wurde bislang so wenig Wissen und Nutzerkomfort aus diesen Möglichkeiten generiert?

Ein Gebäude entsteht im Zusammenspiel vieler unterschiedlicher Gewerke, die auf ihren Bereich spezialisiert sind. In der Gebäudeautomation laufen die wichtigsten Daten oft zusammen, aber es fehlt an einer übergeordneten und lernfähigen Intelligenz. Wir sind überzeugt, dass mit einigen wenigen Veränderungen das Potential von Gebäuden zum Wohle der Nutzer und der Umwelt besser ausgeschöpft werden kann. Im nachfolgenden Artikel wollen wir  anhand eines Vergleichs mit dem Menschen aufzeigen, wie ein AIRE Smart Building entsteht.

Das Tragwerk („das Skelett“) wurde bereits weitestgehend optimiert und erlebt mit dem Holzbau oder der Holz-Hybridbauweise bereits seine nächste Revolution. Was beim Menschen die Haut ist, ist bei Gebäuden die Fassade. Die „ausführenden Organe“ und Muskeln in einem Gebäude sind die technischen Anlagen, die zum Beispiel Frischluft in alle Ecken des Gebäudes bringen oder Förderanlagen, die Menschen bewegen.

Der wesentliche Unterschied zwischen konventionellen und intelligenten Gebäuden ist das „Gebäudegehirn“, eine Plattform, in der alle Informationen zusammenlaufen. Sinnesorgane und ein zentrales Nervensystem sollten ebenfalls zum Standard gehören. Intelligent wird ein Gebäude nur, indem es lernt, was im Gebäude selbst und in seiner direkten Umgebung vorgeht und umgehend und bedarfsgerecht darauf reagiert. Dafür sind Informationen aus den verschiedenen technischen Gewerken sowie über die Nutzung und Komfortbedingungen essenziell – es sollten also Informationen aus verschiedenen Quellen berücksichtigt werden. Um dies zu erreichen, müssen schon bei der Planung die wichtigsten Anforderungen gewerkeübergreifend definiert werden. Dazu gehört, dass nicht nur einige wenige Datenpunkte in der Gebäudeautomation aufgeschaltet werden, sondern die Gesamtheit der bereits vorhandenen Informationen ausgeschöpft wird. Heutzutage lassen sich Datenpunkte kostengünstig erfassen und können helfen, den Gebäudebetrieb zu optimieren, Energie zu sparen und einen höheren thermischen Komfort zu bieten. Bislang isolierte Gewerke wie zum Beispiel die Förderanlagen sollten ebenfalls mit dem Gebäudegehirn vernetzt werden, da sie wichtige Informationen zum Nutzerverhalten im Gebäude liefern.

Im Gebäude und seinen physischen Komponenten liegt das Fundament für ein intelligentes Gebäude. Gebäudesysteme wie Aufzüge und HLK-Anlagen, Aktoren wie die Jalousiesteuerung sowie Sensoren wie Temperatur oder Anwesenheit sollten lokal im Gebäude vernetzt werden. Das Wissen über die benötigten Datenpunkte und die Auswahl der richtigen Hardware stellt einen entscheidenden Vorteil bei den später nutzbaren Lösungen eines intelligenten Gebäudes dar. Somit entscheidet bereits die Planungsphase über die Qualität des späteren Gebäudebetriebs. AIRE Smart Buildings verfügen über die richtigen Grundlagen, um auch zu einem späteren Zeitpunkt vielfältigen Mieterbedürfnissen gerecht zu werden.

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Mit den vernetzten Komponenten ist die Grundlage gelegt, diese Daten auch in der zentralen IoT-Plattform („Gehirn“) zu bündeln und für zahlreiche Anwendungen zur Verfügung zu stellen. Hierfür gibt es am Markt zahlreiche Lösungen für verschiedene Stakeholder mit unterschiedlichen Mehrwerten. Diese reichen von Lösungen für das Facility und Property Management bis hin zu Lösungen für Mitarbeiter und das Corporate Real Estate Management. In einem intelligenten Gebäude lassen sich Lösungen nach Bedarf aktivieren, weil durch den Gebäudeeigentümer die technische Grundlage bereits geschaffen ist.

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Konnektivität: Informationen müssen reibungslos und unter Berücksichtigung der höchsten Sicherheitsstandards sowohl im Gebäude als auch in benötigte Cloud-Dienste fließen können.

IoT Readiness / Digitale Grundinfrastruktur: Der Datentransport im Gebäude kann dabei entweder via Funk (Bluetooth, LoRa) oder über Datenkabel erfolgen. Je nach Anwendungsfall und Erfordernis ist auf eine geringe Übertragungsdauer, hohe Übertragungshäufigkeit, geringe Ausfallwahrscheinlichkeit und höchste Sicherheit zu achten. Das macht (daten)kabelgebundene Systeme gegenüber funkbasierter oder batteriebetriebener Systeme häufig überlegen, auch wenn sie meist mit höheren Anforderungen bei der Planung und Umsetzung verbunden sind.

Stahlgerüst des Hammerbrooklyn.DigitalPavillons
Im Sinne des Up-Cycling besteht das „Skelett“ des Hammerbrooklyn.DigitalPavillon aus dem wiederverwendeten EXPO Pavillon der USA, der in Mailand zerlegt und in Hamburg wiederaufgebaut und durch ein neues Treppenhaus ergänzt wurde.
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Geräte & Sensoren: Alle relevanten Geräte müssen IoT-fähig sein und ihre Informationen über ihr eigenes Datensilo hinaus in einem verarbeitbaren Format teilen. Relevant sind zum Beispiel Systeme, die in Abläufe von Nutzern, Mietern oder Betreibern eingebunden sind, mit der Fortbewegung im Gebäude zu tun haben (wie bspw. Förderanlagen und Türen) oder für die Behaglichkeit und das Wellbeing verantwortlich sind. Bei immer mehr Anwendungsfällen wie der flexiblen Raumnutzung (Stichwort Shared Desk) wird die möglichst genaue – und dennoch datenschutzkonforme – Erfassung der Gebäudenutzung wichtig.

Aktoren: Das Gebäude soll möglichst feinmaschig auf den tatsächlichen Bedarf reagieren können. Dazu ist es wichtig, dass alle Anlagen, die für den thermischen Komfort, die richtige Beleuchtung und gute Luftqualität zuständig sind, möglichst individuell steuerbar sind.

Datenkabelkanäle auf der Baustelle
Die gelben Datenkabel stellen das Nervensystem dar. Später werden mit diesen Datenkabeln die Leuchten mit Strom versorgt, gesteuert und transportieren die Daten aus der Multi-Sensorik – mit höchster Übertragungsrate, -sicherheit und -geschwindigkeit.
Büroleuchten im Hammerbrooklyn-Digital.Campus
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IoT-Plattform: Alle Daten aus den Systemen werden zentral in einer Plattform zusammengeführt und können dort gemeinsam verarbeitet und zugänglich gemacht werden. Das Gebäudegehirn speichert Informationen, stellt sie bereit, steuert in Echtzeit und kann künftig auch dafür sorgen, dass Gebäude lernen und sich stetig verbessern.

Die intelligente Wahl der richtigen Hardware-Ausstattung des Gebäudes gipfelt somit in der zentralen Sammelstelle für alle Informationen, der IoT-Plattform („Gehirn“). Ab hier lassen sich mit Hilfe geeigneter Software fast unbegrenzt konkrete Anwendungen durch einen geregelten Zugriff auf die gesammelten Daten realisieren – wie die Vielzahl von Apps bei einem Smartphone, die je nach Nutzerbedürfnis heruntergeladen werden. Smarte Gebäude sind IoT-ready und fit für die Zukunft!

 

Smarte Büroflächen in einem intelligenten Gebäude

Case Study: Welche nachhaltigen und intelligenten Lösungen sind im Hammerbrooklyn.DigitalPavillon im Einsatz?

Dieser Ansatz eines smarten Gebäudes ist längst keine Zukunftsmusik mehr, sondern ist bereits erprobt und Realität. In Hamburg entsteht mit dem Hammerbrooklyn.DigitalCampus ein Ort für digitale Transformation. Unternehmen, Start-ups, die Wissenschaft und öffentliche Einrichtungen bekommen die Möglichkeit, gemeinsam an innovativen Zukunftsideen zu arbeiten. Das im Jahr 2021 fertiggestellte Digital.Pavillon-Gebäude spiegelt genau diese innovative Philosophie auch in seiner technologischen Ausstattung wider.

Hammerbrooklyn Digital Pavillion
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Nervensystem mit smarter Lichtinfrastruktur von wtec

Eine Network Powered Lighting Lösung liefert Licht und Sensordaten über ein einziges Datenkabel. Das vermeidet den Aufbau von separaten Infrastrukturen für Licht und Sensorik. Gleichzeitig garantiert die Verwendung eines Datenkabels zum Transport der entstehenden Sensordaten, dass diese sicher und immer in Echtzeit verfügbar sind. Die Multisensorik gibt nicht nur den Stromverbrauch in Echtzeit aus, sondern liefert auch wertvolle Daten zu Präsenz, Temperatur, Helligkeit und Luftqualität und bildet damit die Sinnesorgane und das Nervensystem des smarten Gebäudes.

Auf den Bildern lässt sich erkennen, wie die Datenkabel ähnlich wie ein Nervensystem die gesamte Fläche erreichen und gebündelt über das „Backbone“ zum Gebäudegehirn laufen. Ein weiterer Nutzen für die Mieter im Hammerbrooklyn.DigitalPavillon: die Technologie reduziert den Stromverbrauch gegenüber herkömmlicher LED-Technologie um rund 60 Prozent. Dies entspricht dem Nachhaltigkeitsgedanken des gesamten Gebäudes, das auf einem wiederverwendeten EXPO-Pavillon von der Weltausstellung in Mailand basiert.

Kabelkanäle  (Copyright: : www.lindner-group.com / Fotograf: Klaus Michelmann)
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Vernetzte Zugangskontrolle & Aufzugssteuerung mit Schindler & Pinestack

Sowohl die Zugangskontrolle als auch die Aufzüge sind über eine Schnittstelle mit der IoT-Plattform verbunden. Die Nutzerapp verwendet diese Daten, um dem Gebäudenutzer den Zutritt zum Gebäude und die Aufzugssteuerung via Smartphone zu ermöglichen. So wird das Gebäude an wichtigen Stellen „touchless“ und damit pandemiesicher, da die Nutzer den Aufzug berührungslos rufen können.

Auch weitere Gewerke wie die Brandmeldeanlage (BMA), Heizung, Lüftung und Kühlung (HLK) sowie zahlreiche weitere Anlagen und Aktoren wurden in die Lage versetzt, in Echtzeit zu kommunizieren und feinmaschig angesteuert zu werden. So reagiert das Gebäude zum Beispiel auf unterschiedlichen Sonnenstand und verteilt die nötige Wärme- und Kälteenergie individuell pro Raum nach Bedarf.

Smarte Bürofläche im Hammerbrooklyn.DigitalCampus
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IoT-Plattform von aedifion

Alle im Gebäude vorhandenen Gewerke sind mit der zentralen Gebäudeplattform vernetzt. Die von einem Spin-off der RWTH Aachen entwickelte Lösung optimiert den gesamten technischen Gebäudebetrieb und sorgt stets für guten thermischen Komfort für die Nutzer. Die eingesetzte Lösung ermöglicht es, alle Datenpunkte der Gebäudeautomation auszulesen und verschlüsselt in die Gebäude-Cloud zu übertragen. Mit über 10.000 in Echtzeit verfügbaren Datenpunkten wird im ersten Schritt eine vollständige Transparenz des Betriebs und des Anlagenstatus hergestellt. Dadurch können im zweiten Schritt Ineffizienzen vollautomatisch erkannt und anschließend durch KI-gestützte Intelligenz abgestellt werden. Dadurch wird zudem unnötiger Verschleiß von Anlagen unterbunden und die Lebensdauer der Anlagen erhöht. Über die Plattform sind alle Daten auch für andere Anwendungen verfügbar. So greift nicht nur das Facility Management auf die Anlagenübersicht zu, sondern auch die App für die Mieter und Nutzer des Gebäudes.

Nutzerapp

Die App kann mehr als Türen öffnen und den Aufzug steuern. Sie ist der mobile Möglichmacher für den gesamten Arbeitsalltag, von der Bereitstellung von Mobilitätsangeboten und -informationen bis hin zur Bestellung von Essen, der Buchung von Arbeitsplätzen und Räumen oder der Indoor Navigation. Beim Projekt Hammerbrooklyn war es besonders wichtig, dass die App neben Services für den Einzelnen auch zur Bildung einer Community beiträgt. Die Vernetzung und Kommunikation sowie Eventplanung werden über die App kinderleicht.

Fazit

Die Potenziale von intelligenten Gebäuden sind enorm und es werden sich in Zukunft immer neue Anwendungsfälle ergeben. Mithilfe unseres Konzeptes eines smarten Gebäudes können wir heute schon sicherstellen, dass die Gebäudetechnologie auch zukünftigen Anforderungen gerecht werden kann und flexibel auch auf die Bedürfnisse von morgen reagiert – dank einer robusten und sorgfältig ausgewählten Infrastruktur. Ein Smart Building kann dabei nicht nur im Neubau entstehen, sondern auch jederzeit im Bestand nachgerüstet werden.

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Johannes Nußbaum | Experte Smart Building Image Description

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Johannes Nußbaum

Head of Innovation

Smart Building

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