Wenn Mitarbeiter das Büro betreten, soll die Heizung anspringen, und wenn sie es verlassen, wieder abschalten – klingt effizient, aber ist es auch praktikabel?
Gerade bei intelligentem Energiemanagement in Nichtwohngebäuden spielt das belegungs-abhängige Heizen eine wichtige Rolle, um unnötigen Energieverbrauch zu vermeiden.
Egal ob Klinik, Büro, Pflegeeinrichtung, Verwaltungsgebäude oder Schule – In allen Nichtwohngebäuden werden mit intelligentem Energiemanagement ordentlich Energie und damit auch CO2-Emissionen und Geld gespart. Eine Präsenzerkennung sorgt hier für belegungsabhängiges Heizen und Kühlen, oder etwa doch nicht?
In diesem Blogbeitrag untersuchen wir die Realisierbarkeit und Wirksamkeit von Präsenzerkennungstechnologien für intelligentes Energiemanagement in Nichtwohngebäuden. Wir nehmen verschiedene Möglichkeiten der Präsenzerkennung genau unter die Lupe und erklären, wie sie funktionieren und gehen der Frage auf den Grund, ob es Alternativen zur Präsenzerkennung gibt, die wirtschaftlicher und einfacher sind.
Die Rolle der Präsenzerkennung im Gebäudemanagement
Präsenzerkennungstechnologien ergänzen intelligente Raumsteuerungssysteme, indem sie automatisch erkennen, wann Räume genutzt werden und wann nicht. So zumindest die Theorie. Durch Sensoren oder andere Erfassungsmethoden können sie feststellen, ob sich Personen in einem Raum befinden, und entsprechend die Raumbedingungen anpassen.
Wenn ein Raum nicht genutzt wird, wird die Heizung oder der Fan Coil automatisch heruntergefahren, um Energie zu sparen. Sobald sich Personen wieder im Raum befinden, können die Systeme die Bedingungen entsprechend anpassen.
Intelligente Präsenzerkennung für effizientes Energiemanagement – Die Vorteile
Die Implementierung von Präsenzerkennungstechnologien in intelligenten Energiemanagementsystemen hat das Potenzial, den Energieverbrauch zu optimieren und die Nachhaltigkeit zu verbessern. Unternehmen können so nicht nur Energie sparen, sondern auch eine angenehmere Arbeitsumgebung schaffen. Mitarbeiter können sich auf ihre Arbeit konzentrieren, ohne sich um das Raumklima kümmern zu müssen, und Unternehmen können ihre Betriebskosten senken.
Methoden der Präsenzerkennung bei intelligentem Energiemanagement
Grundsätzlich kann mit sechs unterschiedlichen Varianten eine Präsenzerkennung in Räumen stattfinden:
- Smart Buttons
- Lichtsensoren
- CO2-Sensoren
- Ultraschall
- Kameras
- PIR-Sensoren
Im Folgenden erklären wir die Vorteile, Nachteile und Wirtschaftlichkeit der sechs Präsenzerkennungs-Methoden ausführlicher.
1. Präsenzerkennung mit Smart Buttons
Eine sehr zuverlässige Variante der Präsenzerkennung bieten sogenannte Smart Buttons. Diese werden mit dem Energiemanagement-System verbunden. Betritt der Nutzer den Raum, betätigt er manuell den Schalter und zeigt somit an, dass der Raum jetzt genutzt wird. Die Anwesenheit muss also durch den Nutzer selbst angezeigt werden. Verlässt er den Raum wieder, muss er nochmals den Button betätigen. So weiß die Energiesoftware, dass sie das Heizen oder Kühlen des Raumes einstellen kann.
Die Herausforderung hierbei ist, dass es kein automatischer Prozess ist. Ob die Präsenzerkennung funktioniert, ist abhängig von den Nutzern. Vergessen diese am Freitagnachmittag beim Verlassen des Büros, den Smart Button zu betätigen, heizt die Heizung bis zum nächsten Betätigen des Schalters durch, was unnötig Energie verbraucht.
Jedoch können in einem intelligenten Energiemanagement-System wie zum Beispiel better.energy generelle Regeln hinterlegt werden, sodass alle Räume und Büros zu bestimmten Uhrzeiten und bspw. an Wochenenden nicht beheizt werden. Damit wird das Risiko minimiert. Zudem sind Smart Buttons recht erschwinglich. Damit stellen Smart Buttons zwar keine 100 Prozent sichere Lösung dar, aber sie sind dennoch wirtschaftlich im Einsatz und können sich im Laufe der Zeit amortisieren.
| Vorteile | Nachteile |
|---|---|
| Kostengünstig in der Anschaffung | Raumnutzer müssen den Smart Button selbst betätigen |
| Geringer Energieverbrauch | Keine wirkliche Automation des Energiemanagements |
2. Lichtsensoren zur Präsenzerkennung
Lichtsensoren sind ebenfalls eine einfache und kostengünstigste Methode zur Präsenzerkennung in Nichtwohngebäuden. Sie funktionieren, indem sie die Lichtintensität in einem Raum messen.
Betritt eine Person den Raum, wird die Lichtintensität durch den Schatten oder die Bewegung der Person verändert. Dies erfasst der Sensor. Auf diese Weise können Fan Coils und Heizungssysteme automatisch aktiviert oder deaktiviert werden, je nachdem, ob der Raum genutzt wird oder nicht.
Jedoch erkennen die sogenannten Photodetektoren nur zuverlässig Personen, welche sich in gut beleuchteten Räumen befinden. Ist der Raum zu dunkel, versagt die Technik leider oft.
Zudem werden meist nur abrupte Änderungen wahrgenommen. Wird der Raum als Büro genutzt und die Mitarbeitenden bewegen sich an ihren Schreibtischen nicht viel, melden die Lichtsensoren dem Energiemanagement-System, dass der Raum nicht genutzt wird, obwohl jemand darin arbeitet.
| Vorteile | Nachteile |
|---|---|
| Kosteneffiziente Präsenzerkennung | Die Erkennung erfolgt nur indirekt über das Licht |
| Leichte Installation | Bei dunklen Umgebungen kommt es häufig zu Problemen bei der zuverlässigen Erkennung von Nutzern |
| Geringer Energieverbrauch | Kann durch andere Lichtquellen oder reflektierende Oberflächen beeinträchtigt werden |
3. CO2-Sensoren für die Präsenzerkennung
CO2-Sensoren messen die Konzentration von Kohlendioxid in der Luft. Wenn sich Personen in einem Raum befinden, steigt die CO2-Konzentration aufgrund ihrer Atmung. Durch die Erfassung dieser Veränderungen können CO2-Sensoren die Präsenz von Personen im Raum erkennen und entsprechende Maßnahmen zur Regulierung des Raumklimas einleiten. Dies kann dazu beitragen, den Energieverbrauch zu optimieren und die Luftqualität zu verbessern.
Jedoch hat auch diese Methode der Präsenzerkennung ihre Tücken. Grundsätzlich reagiert diese Lösung relativ langsam, da die Nutzer erstmal eine ganze Weile im Raum atmen müssen und so Kohlendioxid ausstoßen, damit der CO2-Gehalt eine signifikante Veränderung aufweist. Für Großraumbüros oder sehr große Räume ist diese Methode der Präsenzerkennung damit nicht geeignet. Aufgrund der hohen Anschaffungskosten müssen die Sensoren zudem sehr lange im Einsatz sein, bis sich die Kosten amortisieren.
| Vorteile | Nachteile |
|---|---|
| Erfassen die Anwesenheit von Personen anhand der CO2-Konzentration in der Luft | Höhere Anschaffungskosten im Vergleich zu anderen Sensoren |
| Verbesserte Luftqualität | Die Präsenzerkennung funktioniert nur indirekt und reagiert sehr träge |
Geringer Energieverbrauch | Die Sensoren müssen regelmäßig kalibriert werden, was den Wartungsaufwand steigert |
4. Mittels Ultraschalls die Präsenz im Raum erkennen
Ultraschallsensoren senden hochfrequente Schallwellen aus und messen die Zeit, die benötigt wird, bis die Schallwellen reflektiert und zurückgegeben werden. Wenn sich eine Person im Raum bewegt, ändert sich die Reflektionszeit. Dies wird vom Sensor erfasst und an das Energiemanagement-System weitergeleitet.
Auf diese Weise können Ultraschallsensoren die Anwesenheit von Personen im Raum erkennen und die Raumtemperaturen werden durch die Energiemanagement-Software entsprechend angepasst.
Eine große Herausforderung für die Präsenzerkennung mittels Ultraschalles sind jedoch die Umgebungsbedingungen. Denn die Raumtemperatur, Staub, Luftfeuchtigkeit und die Luftdichte haben einen erheblichen Einfluss auf die Erkennung von Personen mit Ultraschall. Zudem sind Ultraschallsensoren nicht an schrägen Flächen einsetzbar.
| Vorteile | Nachteile |
|---|---|
| Präzise Präsenzerkennung auch durch Hindernisse im Raum möglich | Teuer in der Anschaffung und damit geringe Wirtschaftlichkeit |
| Hohe Reichweite/Hoher Erfassungsbereich | Höherer Energieverbrauch der Ultraschall-Sensoren |
| Sichere Funktion ist stark abhängig von den Raumbedingungen |
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5. Kameras zur Präsenzerkennung
Kamerasysteme nutzen Bilderkennungsalgorithmen, um die Präsenz von Personen im Raum zu erkennen. Dabei spielt KI, also künstliche Intelligenz, eine wichtige Rolle. Die KI analysiert die Videodaten und kann so Personen identifizieren und ihre Bewegungen verfolgen.
Diese Variante der Präsenzerkennung kann die Anwesenheit sowie darüber hinaus auch die Anzahl der Personen, deren Bewegungen und sogar spezifische Verhaltensmuster erkennen und interpretieren. Dabei kommen Kamerasysteme vor allem bei Sicherheitsanwendungen und Kundenverkehrsanalysen zum Einsatz.
Kameras bieten eine präzise und zuverlässige Methode der Präsenzerkennung, erfordern jedoch zusätzliche Datenschutzmaßnahmen im Nichtwohngebäude. Zudem kann die Kameraüberwachung die Mitarbeiterzufriedenheit senken, denn eine dauerhafte Überwachung am Arbeitsplatz ist für die meisten Mitarbeitenden nicht vorstellbar.
Obendrein ist ein Kamerasystem zur Präsenzerkennung in Verbindung mit einer intelligenten Energiemanagement-Lösung meistens nicht rentabel. Aufgrund der hohen Anschaffungskosten ist die Wirtschaftlichkeit meist nicht gegeben.
| Vorteile | Nachteile |
|---|---|
| Zuverlässige und genaue Präsenzerkennung | Sehr hohe Anschaffungskosten |
| Bewegungen werden erfasst | Hoher Energieverbrauch |
| DSGVO muss zwingend beachtet werden | |
| Wirtschaftlichkeit ist nicht gegeben |
6. Mit PIR-Sensoren die Präsenz erkennen
Passive Infrarotsensoren, kurz PIR-Sensoren, erfassen die Wärmestrahlung von Personen im Raum. Wenn eine Person den Raum betritt, wird die Wärmestrahlung vom Sensor erfasst und die Präsenz der Person festgestellt.
PIR-Sensoren sind eine weit verbreitete und zuverlässige Methode zur Präsenzerkennung und werden häufig in intelligenten Beleuchtungssystemen eingesetzt, um die Beleuchtung entsprechend zu steuern. Zudem sind PIR-Sensoren sehr effektiv, da sie selbst keine Energie benötigen und damit passiv funktionieren.
Jedoch haben auch PIR-Sensoren ihre Tücken. Zum einen sind sie ebenfalls in der Anschaffung recht teuer und zum anderen kommt es des Öfteren aufgrund von anderen Wärmequellen in Räumen zu einer fehlerhaften Präsenzerkennung.
| Vorteile | Nachteile |
|---|---|
| Benötigen keine Energie | Je nach Typ hohe Anschaffungskosten |
| Wartungsarm | Fehleranfällig aufgrund von Fehlinterpretationen anderer Wärmequellen |
| Limitierter Wirkbereich je nach Anbringung im Raum | |
| Sehr hohe Anschaffungskosten |
Braucht belegungsabhängiges Energiemanagement eine Präsenzerkennung?
Wer belegungsabhängig die Heizkörper oder Fan Coils in einzelnen Räumen in Nichtwohngebäuden ansteuern will, braucht keine Sensoren für die Präsenzerkennung. Denn moderne Energiemanagement-Lösungen, wie zum Beispiel better.energy von Betterspace, regulieren die Temperaturen automatisch anhand von Belegungsplänen und Regeln.
Für alle Räume können Belegungspläne erstellt und diese mit wenigen Klicks angepasst werden, sodass die Software automatisch nur belegte Räume beheizt oder kühlt. Ein manuelles Einstellen der Temperatur durch die Raumnutzer ist jederzeit direkt am Thermostat im Büro, Klassenzimmer, Patientenzimmer und allen anderen Arten von Räumen problemlos möglich. Der große Vorteil: Es wird keine zusätzliche Hardware benötigt, welche installiert und bezahlt werden muss.
Wie funktioniert automatisches Energiemanagement ohne Präsenzerkennung?
Mit better.energy kannst du die Temperaturen in Räumen durch die Nutzung von Belegungsplänen belegungsabhängig und automatisiert, aber ohne Präsenzerkennung, steuern lassen. Steht eine Belegung an, heizt oder kühlt das System den Raum vor, sodass immer perfekte Raumbedingungen je nach Art deines Nichtwohngebäudes vorliegen. Endet die Belegung, sorgt better.energy automatisch für das Absenken der Temperatur auf ein energieeffizientes Niveau.
Gibt es für das Nichtwohngebäude, wie zum Beispiel im Fall von Hotels, ein System zum Erfassen der Gäste, also ein PMS-System, können über eine Schnittstelle die Daten direkt an better.energy übermittelt werden. Dann weiß die Wärmemanagement-Software genau, wann ein Raum belegt ist und wann nicht.
In diesem Fall muss auch kein Belegungsplan erstellt werden und das Heizen oder Kühlen läuft automatisch. Belegungen müssen also nicht manuell, sondern können auch über eine Integration automatisch angelegt werden.
Fazit zur Präsenzerkennung bei intelligentem Energiemanagement
Die Integration von Präsenzerkennungstechnologien kann zu einer effizienteren Nutzung von Ressourcen und einer nachhaltigeren Betriebsweise von Gebäuden beitragen, ist jedoch in den meisten Fällen nicht notwendig.
Die Auswahl der geeigneten Präsenzerkennungsmethode hängt von den spezifischen Anforderungen und Gegebenheiten des Gebäudes ab. Jede Methode bietet ihre eigenen Vor- und Nachteile in Bezug auf Kosten, Genauigkeit und Anwendbarkeit. Die wirtschaftliche Tragfähigkeit einer Methode sollte daher sorgfältig unter Berücksichtigung der langfristigen Einsparungen und des Nutzens für das Gebäude bewertet werden.
Aufgrund der Fehleranfälligkeit der verschiedenen Sensoren und den teilweise enorm hohen Kosten, sollte vor der Kombination einer automatischen Energiemanagement-Lösung mit einer Präsenzerkennung daher sorgfältig evaluiert werden, ob diese letzten Endes wirtschaftlich ist und die gewünschten Erfolge erzielt.
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