Intelligent vernetzt und gesteuert: LoRaWAN für energieeffiziente Gebäude

Eine assistierte Gebäudesteuerung mittels LoRaWAN-Technologie bietet Unternehmen erhebliche Potenziale zur Steigerung der Energieeffizienz und Reduktion ihrer CO₂-Emissionen. Durch den Einsatz vernetzter Steuerungssysteme zur automatisierten Regelung von Energie, Klima, Licht und Sicherheit in Gebäuden können sie sowohl Betriebskosten senken als auch Nachhaltigkeitsziele erreichen. Wie einfach sich Energieoptimierung & Co. nachrüsten lassen, erfährst Du im folgenden Beitrag. 

Murat Mutlu, IT Portfolio Manager 

Automation der Heizungsregelung steigert die Energieeffizienz 

Schon heute ist die Industrie aufgrund bestehender nationaler gesetzlicher Rahmenbedingungen gefordert, die von ihr ausgehenden Umwelteinwirkungen zu erfassen, zu bewerten und zu berichten. Das betrifft nicht nur die Überwachung bestehender Anlagen, sondern ist auch eine wesentliche Voraussetzung bei der Erweiterung oder Neugenehmigung von Industrieanlagen. Zudem wird die Umsetzung von EU-Richtlinien in nationales Recht eine spürbare Verschärfung der Umweltstandards und Berichtspflichten (Umwelt- und Nachhaltigkeitsberichte) zur Folge haben. Am Ende geht es nicht nur um die Umsetzung der gesetzlichen Vorgaben, sondern auch die Akzeptanz und das Vertrauen von Behörden und Bevölkerung in die Leistungsfähigkeit der Industrie, sichere Prozesse zu gewährleisten, Abweichungen zu erkennen und Umweltauswirkungen zu minimieren.  

Welche Vorteile bietet das flächendeckende LoRaWAN?  

Das Long Range Wide Area Network - kurz LoRaWAN - ist ein Low-Power-Wireless-Netzprotokoll und liefert die Grundlage, um eine hohe Anzahl von Datenpunkten zu managen. Der LoRa-Funkstandard ermöglicht energieeffizientes Senden von Daten über lange Strecken und macht diese zentral verfügbar. Die Signale durchdringen Wände, reichen sogar bis in Keller, Schächte oder Brunnen. Wartungsfreie Sensoren haben eine Laufzeit von bis zu 10 Jahren. Damit eignet sich LoRaWAN bestens, um weit verteilte Sensoren und Aktoren zu vernetzen. Es ist perfekt für IoT-Sensor-Netzwerke geeignet. Conneqtive stellt diese flächendeckende Infrastruktur als Managed Service im Chempark bereit - „Conneqtive as a Service“.  

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Zur Erhebung und Beobachtung der Raumluftqualität messen LoRaWAN-Sensoren im Gebäude C 301 am Chempark Leverkusen u. a. Temperatur, CO2 und Feinstaub.

Verschiedene Technologien dienen der Energieoptimierung 

• Energiemanagementsysteme können Energieverbrauchsmuster analysieren und Ineffizienzen identifizieren. 
  
• Intelligente Thermostate und Gebäudeautomation ermöglichen die präzise Steuerung der Heizleistung, was zu einer Reduktion des Energieverbrauchs führt. 
• Künstliche Intelligenz und Datenanalyse: KI-gestützte Systeme erkennen Muster im Energieverbrauch und optimieren die Heizungsregelung. Dazu nutzen sie Parameter wie Außentemperatur, Personenanzahl, Sonneneinstrahlung.

IIoT-Gebäudetechnik zur Heizungssteuerung 

Automationssysteme steuern die Heizung und Lüftung basierend auf IoT-Technologie: 

• Sensorik: Temperatur-, Feuchtigkeits- und Bewegungssensoren erfassen kontinuierlich Daten und übermitteln diese über LoRaWAN an zentrale Systeme. 
• Datenübertragung & -analyse: Die erfassten Daten werden analysiert, um die Heizungsregelung in Echtzeit anzupassen. 
• Automatische Steuerung: Aktoren steuern Heizsysteme basierend auf den analysierten Daten autonom und optimieren so den Energieverbrauch. 
  

Was spricht für die Umsetzung? Eine schnelle Integration in bestehende Systeme ist möglich. Die Nachrüstung mit intelligenten Thermostaten ist durch Plug-&-Play unkompliziert und leicht skalierbar. 

Vorteile der smarten Heizungsregelung: Energieverbrauch und CO₂-Emissionen werden reduziert 

• Energieverschwendung wird vermieden: Sensoren erkennen Präsenz beziehungsweise ungenutzte Räume und können die Heizleistung entsprechend anpassen. Intelligente Lüftungssysteme und Nachtauskühlung können den Bedarf an Klimaanlagen reduzieren.
• Die Umweltbilanz wird verbessert: Durch den reduzierten Energieverbrauch sinken die CO₂-Emissionen, was zur Erreichung von Klimazielen beiträgt
  
• Überwachung der Luftqualität: Sensoren können die CO₂-Konzentration oder Schadstoffe messen, um die Raumluftqualität zu überwachen – oder um Alarmsysteme zu aktivieren.
• Ein gesünderes Arbeitsumfeld wird erreicht: Optimierte Heiz- und Belüftungssysteme verbessern die Raumluftqualität und fördern das Wohlbefinden der Mitarbeiter. 

"Die Energieeinsparung, die durch den Einsatz intelligenter Heizungssteuerungen realisiert werden kann, bedeutet bis zu 30 % geringere Heizkosten. Das zeigen verschiedene Anwendungsfälle."

Tobias Tullius, Leiter Vertrieb Currrenta Conneqtive

Weitere Sensortypen und was damit umsetzbar ist 

• Temperatursensoren, die kontinuierlich die Raumwärme messen, ermöglichen die exakte Regelung von Heiz-, Lüftungs- und Kühlsystemen. 
• Feuchtigkeitssensoren, welche die Luftfeuchtigkeit überwachen und Lüftungs-, Heiz- und Klimaanlagen bedarfsgerecht anpassen, reduzieren das Risiko von Schimmelbildung. 
• Luftqualitätssensoren, welche die CO₂-Konzentration, Feuchtigkeit oder Schadstoffe überwachen, optimieren die Raumluftqualität. 
• Bewegungssensoren erkennen Präsenz und steuern Beleuchtung, Heizung oder Sicherheitssysteme bedarfsgerecht. 
• Lichtsensoren können die Beleuchtung dynamisch regeln: 
  Bewegungsmelder und Tageslichtsensoren optimieren die Beleuchtungssteuerung und ermöglichen festgelegte Beleuchtungs-Szenarien. In Kombination mit LED-Beleuchtungssystemen reduziert dies den Stromverbrauch erheblich. 
• Stromüberwachungssensoren protokollieren fortwährend den Energieverbrauch. Dies dient - durch Datenanalyse - einer stetigen Optimierung. Über digitale Zwillinge können Prozesse außerdem simuliert werden. 
• Sicherheit und Gefahrenabwehr: Rauch- und Gasmelder werden zur frühzeitigen Erkennung von Brand oder Gaslecks eingesetzt
• Kontaktsensoren überprüfen Fenster- und Türzustände. 

In welchen Produktionsbereichen Sensorik besonders sinnvoll ist erfährst Du in unserem Fachbeitrag „Produktivität alternder Industrieanlagen schrittweise steigern - mit IIoT-Technologie“.

"Ob Industrie-, Gewerbe- oder Büroflächen: Verschiedene Sensortypen ermöglichen unterschiedliche kostensenkende Anwendungen in unserem LoRaWAN-Netz. Lass Dich dazu gerne von meinen Kolleg*innen und mir beraten. Gemeinsam ermitteln wir Dein individuelles Optimierungspotenzial.“

Tobias Tullius, Leiter Vertrieb Currrenta Conneqtive

Zusammenfassung 

Die Automatisierung der Heizungsregelung mittels LoRaWAN-Technologie bietet Unternehmen erhebliche Vorteile in Bezug auf Energieeffizienz, Kosteneinsparungen und Nachhaltigkeitsaspekte. Durch die Integration intelligenter Thermostate und Gebäudeautomation kannst Du Deine Betriebskosten senken und CO₂-Emissionen reduzieren, was sowohl wirtschaftlichen als auch ökologischen Nutzen bringt.