Innomat-Automation AG plant und setzt mit effizienten und vernetzten Systemen ein Energiesparhaus um. Das eingesetzte KNX System regelt Beleuchtung und Beschattung bedarfsgerecht und steuert zusätzlich die Sicherheitstechnik. Hierzu werden über das KNX System die Wetterdaten, wie Sonnenstand, Temperatur, Globalstrahlung und Wind, und auch die Temperatur Sensorik aus den einzelnen Räumen eingelesen. Die Wago SPS PFC200 wird zur Datendrehscheibe: sie empfängt die relevanten Daten aus dem KNX-System und sendet Bedarfsmeldungen zurück.
Systemübergreifende Kommunikation
Die Wago-SPS kommuniziert über Standardprotokolle mit den Energieerzeugern (Photovoltaik, thermischen Sonnenkollektoranlage und Wärmepumpe), wertet den aktuellen Bedarf aus und bewirtschaftet unter Einbezug von Bedarfs- und Wetterprognosen zwei Warmwasserspeicher. Durch Kombination der beiden Vorhersagen kann bestmögliche Effizienz ohne Komfortverlust erreicht werden.
Die beiden Wasserspeicher teilen sich in einen Warmwasser- und einen Niedertemperaturspeicher auf. Mit den zwei Speichern kann die Wärme aus dem Kollektorfeld länger genutzt werden. Ist die Leistung für das Warmwasser nicht mehr ausreichend, wird der Niedertemperaturspeicher aufgeladen. Zusätzlich kann durch den Einsatz von Spira-Speichern die nutzbare Temperatur im Warmwasserspeicher auf 43°C gesenkt werden. Ohne Legionellen-Problematik und ohne Einschränkungen im täglichen Komfort.
In der Übergangszeit werden die beiden Wasserspeicher auch als Energiespeicher der Photovoltaikanlage genutzt. Hierzu wird überschüssiger Photovoltaikstroms mittels der Luftwärmepumpe tagsüber in Wärme umgesetzt. Optimierend wirkt der tagsüber bessere Wirkungsgrad der Wärmepumpe durch die idealeren Aussentemperaturen. Zusätzlich wird mit dieser Massnahme wird der Eigenverbrauch der Photovoltaikanlage ganz nebenbei maximiert. In den Heizperioden wird die Beschattungsanlage der Fenster über die Kommunikation zwischen dem KNX- und SPS-System in die Heizungsanlage integriert. Grundsätzlich ist die Heizungsanlage bestrebt über die Vorlaufregelung einen Sollwert in den Räumen zu halten. Befindet sich die Anlage in der Heizperiode werden die grossflächigen Fenster gegen Süden nicht beschattet. So wird das einfallende Sonnenlicht optimal verwertet.
Cloud-Anbindung zur Energieoptimierung
Um die Steuerung nicht nur im Moment effizient zu betreiben, sondern auch vorausschauend auf die nächsten Tage, sind zuverlässige Prognosen von Bedarf und Wetter nötig. Die nötigen Sensordaten werden historisiert auf eine IoT – Plattform übertragen. Zusätzlich werden historisierte und prognostizierte Wetterdaten bezogen.
Statistische Verfahren analysieren die Verbrauchsmuster im Haushalt und erstellen eine Bedarfsprognose. Tagestypische Verbrauchsmuster werden antizipiert. Ausgehend von dieser Basis und der erwarteten Wetterentwicklung wird die optimale Nutzung der einzelnen Komponenten errechnet. Diese wird als «Fahrplan» für die Anlagensollwerte an die SPS zurückgemeldet. Die SPS-Steuerung versucht die Vorgabe einzuhalten, kann aber jederzeit übersteuern um unvorhergesehene Effekte auszugleichen. Zusätzlich stehen in der Plattform Alarmierung und Visualisierung zur Verfügung. Die Hausbewohner können jederzeit und überall ihre Daten einsehen und Einfluss auf die Steuerung nehmen.
Die Vernetzung der einzelnen Komponenten innerhalb des Gebäudes zusammen mit der Verknüpfung zu übergeordneten Steuerungen ermöglicht das intelligente und energieoptimierte Gebäude der Zukunft. Jedes System agiert hierbei auf das jeweilige Einsatzgebiet optimiert. Die verfügbaren Ressourcen werden in Summe effizient eingesetzt und entlasten damit das Portemonnaie der Hausbesitzer. In einem zukünftigen Schritt ist die Einbindung in das Smart Grid möglich.