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Die LED-Leuchte ist die Basis für das vernetzte Gebäude

Autor / Redakteur: Thomas Moder * / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

LED-Leuchten, Sensoren und Controller sowie die LED-Treiber sind Grundlage für das vernetzte Gebäude. Eine spezielle Toolbox vereint Hard- und Software. Ein Überblick.

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Infrastruktur: Am Firmensitz von Tridonic wurde das net4more-Konzept präsentiert. Es bestand aus 63 Leuchten, 45 Sensoren und acht Controller sowie die jeweiligen Kommunikationsmodule und LED-Treiber.
Infrastruktur: Am Firmensitz von Tridonic wurde das net4more-Konzept präsentiert. Es bestand aus 63 Leuchten, 45 Sensoren und acht Controller sowie die jeweiligen Kommunikationsmodule und LED-Treiber.
(Bild: Tridonic)

Das betriebliche Gesundheitsmanagement gewinnt auch in den Büros der Unternehmen zunehmend an Bedeutung. Dabei ist es wichtig, dass sich Mitarbeiter wohl fühlen und eine gesundheitsfördernde Arbeitsumgebung geschaffen wird. Um den rechtlichen Rahmen zu schaffen, haben bereits einige Länder entsprechende gesetzliche Vorgaben erlassen. In Schweden beispielsweise muss kontinuierlich die Luftqualität in Büroumgebungen gemessen und an bestimmte Richtwerte angepasst werden.

Auch in Deutschland gibt es Regelungen, nach denen die Konzentration von Feinstaubpartikeln definierte Grenzwerte nicht überschreiten darf. Das gilt nicht nur für Büros, sondern auch für Kliniken, Schulen und Wohngebäude. Allerdings ist es sehr zeitaufwendig, wenn die Luftqualität in den Räumen manuell gemessen wird.

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Eine LED-Leuchte mit integrierter Sensorik

Warum nicht eine intelligente und effiziente Lichtlösung einsetzen, die über verbaute Sensoren hilft? Tridonic bietet mit seiner Toolbox net4more abhilfe. Sie fungiert als Trägerplattform für hochempfindliche Sensoren, die bestimmte Luftwerte wie Kohlendioxid, die Konzentration von Feinstaub und organischen Partikeln sowie die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit präzise messen und erfassen. Auf Basis dieser Ergebnisse können die Gebäudebetreiber die Qualität der Luft kontinuierlich überwachen, analysieren und bei Bedarf Maßnahmen treffen wie durch Gebäudeautomatisierung oder bauliche Veränderungen, um die gesetzlichen Richtwerte zu erreichen.

Verschiedene Sensoren in der Toolbox integriert

In einem Pilotprojekt hat der Hersteller erfolgreich den Praxiseinsatz des net4more-Konzepts vorgestellt: Am Firmenhauptsitz in Dornbirn in Österreich wurden insgesamt 200 Geräte, darunter Sensoren für unterschiedliche Anwendungsbereiche, installiert. Im Einzelnen umfasst das Setup 63 Leuchten, 45 Sensoren und acht Controller sowie die jeweiligen Kommunikationsmodule und LED-Treiber. Dabei sind nicht nur Sensoren integriert, um die Luftqualität zu messen, sondern auch Präsenzmelder und Tageslichtsensoren. Damit lässt sich jederzeit nachvollziehen, wie viele Personen sich in den jeweiligen Räumen aufhalten.

Über einen Monitor oder eine entsprechende Integration in Raumbelegungssysteme kann dadurch beispielsweise die Belegung von Besprechungs- und Meeting-Räumen eingesehen werden. Auf Basis der Präsenzdaten können die Verantwortlichen dann den Raum kurzfristig neu belegen oder weitere Planungen vornehmen.

Sensor in der Leuchte passt die Raumtemperatur an

Ebenso wird die Belegung von Büros, Aufenthaltsräumen, Teeküchen oder Sektionen sichtbar. So lassen sich gezielt Maßnahmen einleiten, wie beispielsweise die Raumtemperatur anzupassen. Wichtig für den Datenschutz: Die Sensoren ermitteln nicht die Identität der Personen, sondern lediglich die Anzahl der anwesenden Menschen in den Räumen. Auch lässt sich aus der Intensität der Nutzung der Bedarf an Reinigungsarbeiten ableiten. So kann das Facility Management bei Tridonic den Einsatz der Reinigungskräfte gezielt steuern.

Ein dritter Typ von Sensoren innerhalb der net4more-Installation misst die aktuelle Beleuchtungsstärke in den Räumen. Anhand der Daten lässt sich präzise und automatisiert die Ausleuchtung an die jeweiligen Lichtverhältnisse zur entsprechenden Tageszeit anpassen. Tridonic ist so in der Lage, die Energieeffizienz der Beleuchtungssysteme zu optimieren und damit auch Kosten einzusparen. Grundlage dafür ist die bestehende Lichtinfrastruktur im Firmengebäude, die als Trägertechnik genutzt wird.

Die einzelnen Sensoren sind mit den Leuchten verknüpft und bilden ein Netzwerk, das an das Internet angebunden ist und das zukünftig durch weitere Sensortypen erweitert werden kann. Die erfassten Daten werden in der Cloud gespeichert und über eine offene Schnittstelle für Analysezwecke bereitgestellt.

Kabelgebunden oder drahtlos Sensordaten übertragen

Wird die vorhandene Lichtinfrastruktur genutzt, hat das einige wesentliche Vorteile: So ist eine Vielzahl von Leuchten bereits in jedem Raum installiert. Hinzu kommt, dass die installierten Leuchten meist mehrheitlich aus energieeffizienten LEDs bestehen. So kann die bereits vorhandene Infrastruktur auch für andere Zwecke verwendet werden. Zudem verfügen die Leuchten in der Regel über ausreichend Platz, um sie mit zusätzlichen Sensoren und einer eigenen Stromversorgung auszustatten.

Aufwendiges verkabeln der Geräte oder die einzelnen Bauteile mit Batterien zu betreiben ist daher nicht erforderlich. Praktischer Nebeneffekt: Die Raumdecken werden nicht durch eine Vielzahl wenig attraktiver Sensorgehäuse überladen. Hinzu kommt, dass die Leuchten sich meist an Stellen befinden, an denen auch die Installation von Sensoren sinnvoll ist – wie etwa an der Wand oder an der Decke. Eine weitere Besonderheit von net4more besteht darin, sowohl kabelgebundene als auch drahtlose Übertragungswege für die Kommunikation zwischen den Leuchten, Sensoren und weiteren IP-Knoten zu nutzen.

Gesammelt Daten wandern in eine Heat Map

So sind die Ethernet-basierten LAN-Kabel ebenso in die Installation eingebunden wie Thread-Wireless-Techniken. Die Toolbox integriert alle denkbaren Komponenten wie LED-Treiber, Kommunikationsmodule, Sensoren, Router, Software und bietet eine Daten- und Kontrollschnittstelle an, auf deren Basis Dritte ihre jeweiligen Anwendungen entwickeln können. Die notwendige Energieversorgung erfolgt über herkömmliche Netzstromkabel oder über Power over Ethernet. Die Anlage lässt sich beliebig skalieren und auch in großen Gebäuden wie Bürokomplexen oder Kliniken einsetzen.

Alle mit den Sensoren erfassten Daten zur Präsenz, Luftqualität und Beleuchtungsstärke werden in einer Heat-Mapping-App transparent visualisiert. Anhand von Grafiken und Diagrammen werden bestimmte Parameter wie die Auslastung der Räume in Prozent, der Anteil von Kohlendioxid und Partikeln in der Luft oder der Energieverbrauch von Leuchten angezeigt. Sämtliche Werte werden im Stundentakt in Cloud-Applikationen übertragen und gespeichert.

Dort lassen sich die Daten gezielt analysieren sowie auswerten und dienen damit als Basis für Prozessoptimierungen. So können beispielsweise aus den Präsenzdaten detaillierte Profile über das Nutzungsverhalten der verschiedenen Räume erstellt werden. Auf Grundlage der Daten können Pläne für eine alternative Belegung entwickelt und mit Abwesenheitszeiten von Außendienstmitarbeitern abgestimmt werden. Sämtliche Daten der Heat-Mapping-App lassen sich zentral an einem Monitor am Empfang einsehen.

App visualisiert Netzwerk aus Sensoren und Leuchten

Die Daten zur Luftqualität werden lückenlos aufgezeichnet und stehen ebenso für Reporting-Zwecke bereit. Die Messdaten dienen zudem als Maßstab für die optimale Regelung der Klimaanlage, um die definierten Normwerte zu erreichen. Anhand der Stromverbrauchsdaten können Gebäudetechniker Lastspitzen ersehen. In der Heat-Mapping-App ist genau ersichtlich, an welchen Stellen in den entsprechenden Räumen welche Leuchten installiert und mit welchen Sensoren vernetzt sind. Dabei liefert net4more als zentrale Plattform die Datenbasis für weitere, tiefergehende Analysen. Hierfür können Partnerunternehmen die Plattform nutzen und entsprechende Applikationen für zusätzliche Anwendungsfälle und detailliertere Auswertungen entwickeln. So werden aus den erfassten Daten fundierte Informationen, aus denen sich ein konkreter Nutzen ziehen lässt.

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* Thomas Moder leitet bei Tridonic das Segment "Controlls & Connectivity" in Dornbirn, Österreich.

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