Intelligente Arbeitsumgebungen für kleine und mittelständische Unternehmen (KMU)

Kabelgebundene oder kabellose Technologie: Was ist für intelligente Gebäude besser?

Intelligente Räume mit bedarfsgerechter Regelung der Temperatur, Luftqualität und Beleuchtung haben positive Auswirkungen auf den Komfort und das Wohlbefinden der Mitarbeiter. Dies führt zu gesteigerter Motivation und Produktivität. Auch kleinere Unternehmen können in ihren Gebäuden das umsetzen, was große Unternehmen bereits in ihren intelligenten Räumen tun. Doch die Hardware allein macht einen Raum noch nicht intelligent. Entscheidend ist die Art der Vernetzung: kabelgebunden oder kabellos. Eine aktuelle Studie der Fachhochschule Rosenheim vergleicht die gängigen Standards KNX und EnOcean in verschiedenen Szenarien. Die Ergebnisse der Studie sind auch auf intelligente Gewerbeflächen anwendbar.

Wenn Menschen sich wohlfühlen, arbeiten sie engagierter und produktiver. Viele größere Unternehmen haben diesen Zusammenhang längst erkannt und setzen auf intelligente Räume – so genannte Smart Spaces – und ein sensorbasiertes Infrastrukturmanagement. Diese Systeme sammeln sensorgenerierte Daten über den Zustand des Gebäudes und nutzen diese für Anpassungen oder Analysen. So lassen sich wichtige Einflussfaktoren wie Temperatur, Luftqualität, Lichtverhältnisse und Sauberkeit überwachen und steuern, wobei die Anzahl der Personen im Gebäude berücksichtigt wird. Smart Spaces fungieren als Schnittstelle zwischen Menschen und ihrer Arbeitsumgebung und ergänzen den physischen Arbeitsraum um eine virtuelle Komponente.

Was in großem Maßstab umgesetzt wird, lässt sich auch im kleineren Rahmen realisieren. Auf dem Weg hin zu intelligenten Gebäuden können KMUs intelligente Funktionen nutzen, die einfach zu installieren oder nachzurüsten sind. Mit diesen Technologien können Geschäftsräume, Büros oder Praxen aufgerüstet werden.

Unterschiedliche Standards für intelligente Gebäude

Eine digitale Vernetzung ist eine Grundvoraussetzung für intelligente Gebäude. Nur so kann eine reibungslose Kommunikation zwischen den einzelnen Komponenten gewährleistet werden. Dies kann entweder über kabelgebundene oder kabellose Technik geschehen. Für beide Varianten gibt es neben proprietären Lösungen einzelner Hersteller auch offene Standards. KNX (kabelgebunden) und EnOcean (kabellos) sind führende Technologien in ihren jeweiligen Bereichen.

KNX (Konnex) ist ein weit verbreitetes kabelgebundenes Bus-System für die Gebäudeautomation. Als Weiterentwicklung des EIB (Europäischer Installationsbus) ist KNX ein offener und herstellerunabhängiger Standard, der von einer großen Anzahl von Herstellern unterstützt wird. KNX bietet einen großen Gestaltungsspielraum und gilt als besonders sicher.

EnOcean ist seit 2012 gemäß der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) ein globaler Funkstandard (ISO / IEC 14543-3-10) für die dezentrale Gebäudeautomation. Heute nutzen über eine Million intelligente Gebäude solche Funknetze. Das EnOcean-Ökosystem, bestehend aus batterielosen Funksensor-Lösungen, umfasst derzeit 5.000 Produktvarianten auf Basis von 1.500 Basisprodukten. Diese Produkte können über standardisierte, interoperable Sensorprofile miteinander kombiniert werden.

Kabelgebundene oder kabellose Technik in intelligenten Räumen?

Mit dieser Frage beschäftigt sich die Studie^[1] von Julia Winkler (B.Eng.) und Prof. Dr. Michael Krödel. Sie vergleicht unterschiedliche intelligente Räume, basierend auf KNX- oder EnOcean-Technologie, in zwei Ausstattungsvarianten. Der Fokus liegt dabei auf Kosten, Nachhaltigkeit sowie Gesundheit und Wohlbefinden. Als Referenz dient ein konventionelles Gebäude ohne intelligente Vernetzung.

Konkret geht es dabei um Folgendes:

• Eine Einzelraumfläche von 42,3 m² und insgesamt 33 bzw. 42 Komponenten (Grund- bzw. Vollausstattung)
• Eine mittelgroße Fläche von 83,5 m² und insgesamt 70 bzw. 89 Komponenten
• Eine große Fläche von 215,2 m² und insgesamt 162 bzw. 186 Komponenten

Die Ausstattung in konventionellen Gebäuden orientiert sich an der DIN-Norm 18015-RAL-RG678 für die Installation elektrischer Anlagen in Wohngebäuden. Die Differenzierung der Smart-Building-Varianten basiert auf den Ergebnissen der hochschulinternen Forschung. Die Grundausstattung umfasst typische Einstiegsfunktionalitäten für Komfort, Sicherheit und Energieeinsparung. Die Vollausstattung ergänzt diese um Beleuchtungs-, Heizungs- und Sicherheitsfunktionen. Die Kostenkalkulation für die einzelnen Ausstattungsvarianten basiert auf zwei Säulen: der Kalkulationshilfe für das Elektro- und Informationstechnikhandwerk sowie aktuellen Produktkatalogen repräsentativer Anbieter, wie Hager (für KNX) und Eltako (für EnOcean).

Intelligente Kosten – Kabellos ist im Vergleich günstiger

Vergleicht man eine konventionelle Installation mit einer intelligenten Anlage, zeigt sich ein wenig überraschendes Bild: Die smarte Lösung kostet laut der Studie zunächst mehr. Der Aufpreis für die Elektroinstallation liegt bei 64 % im Einzelraumbereich mit einer Grundausstattung auf Basis der EnOcean-Technologie. Im mittleren Bereich auf Basis von KNX^[2] sogar bei 385 %.

Vergleicht man die Varianten „kabelgebunden“ (KNX) oder „kabellos“ (EnOcean), so sind die Funklösungen insgesamt günstiger. Bei vergleichbarer Funktionalität beträgt der Unterschied 20 bis 30 Prozent. Gründe hierfür sind der höhere Aufwand für die Verkabelung sowie die Kosten für die Komponenten und deren Installation.

Im Gegensatz dazu benötigen wartungsfreie kabellose Sensoren weder Netzstrom noch Batterien. Dank der Energy-Harvesting-Technologie beziehen sie ihre Energie aus der Umgebung (kinetische Energie, Druck, Licht und Temperaturunterschiede). Kabellose Sensoren können überall dort installiert werden, wo sie gebraucht werden. Das spart Zeit und Geld, sowohl bei der Installation als auch im Betrieb, und ermöglicht eine schnelle und einfache Nachrüstung in bestehenden Gebäuden.

Fazit

Es stimmt, dass intelligent vernetzte Räume zunächst höhere Kosten verursachen. Diese Investitionen amortisieren sich jedoch mittel- und langfristig, auch für KMUs. Insbesondere durch die Steigerung von Komfort und Wohlbefinden sowie durch geringere Energiekosten. Die Installationskosten für kabellose Smart Offices sind bis zu einem Drittel geringer als die der kabelgebundenen Variante. Auch in puncto Flexibilität und Umweltschutz erhalten sie gute Noten.

[1] Winkler, J. (2021). Vergleich von KNX und EnOcean am Beispiel von Raumautomationsanlagen im Hinblick auf Kosten und ökologische Aspekte sowie unter Berücksichtigung eines nutzerorientierten Anforderungsprofils. (Bachelorarbeit). Technische Fachhochschule Rosenheim, Deutschland.

[2] Bei allen Varianten von KNX sind neben Material und Installation auch Kosten für Engineering Tool Software (ETS) und Lizenzgebühren zu berücksichtigen.