Automatisierungsdaten als Grundlage für nachhaltigere Gebäude

21. Juni 2022
Gebäudeautomation pusht Effizienz und Innovation

Nachhaltigkeit, Energiewende und Klimaschutz als fester Bestandteil der eigenen Firmenphilosophie? Mit „Green solutions for a better climate“ lebt die Wilo Gruppe, weltweit führender Premiumanbieter für Pumpen und Pumpensysteme, dieses Selbstverständnis und beweist es nicht nur mit seinen Produkten. Ein anspruchsvolles Bauprojekt, der neue Innovationsstandort Wilopark, greift diese Themen auf und verwirklicht sie auch in baulicher Hinsicht. Dabei kommt der Gebäudeautomatisierung eine Schlüsselrolle zu.

Die Wilo Gruppe, Weltmarktführer für Pumpen und Pumpensysteme für die Gebäudetechnik, die Wasserwirtschaft und die Industrie, verbindet seine 150-jährige Tradition mit einer nachhaltigen Zukunftsvision: „Wir bewegen Wasser – und zwar intelligent, effizient und klimafreundlich“. Mit dem Neubauprojekt Wilopark ist am Dortmunder Standort auf 20 ha jetzt ein imponierendes Konzept umgesetzt worden: Zur besseren und effizienteren Nutzung von Synergien unterschiedlicher Bereiche entsteht hier ein modernes Innovationszentrum aus Factory, Verwaltungs- und Produktionsbereichen sowie einem Networkingareal für den Austausch mit Kunden. Das Ziel: energieeffiziente Gebäude, smarte und schlanke Produktion, Energieerzeugung aus regenerativen Quellen und die Umsetzung digitaler Prozesse für Mehrwerte auf Mitarbeiter-, Kunden- und Umweltseite. Zur Realisierung brauchte es vor allem eine ausgeklügelte Gebäudeautomation, für deren Konzeption und Umsetzung die Hermes Systeme GmbH MSR & Automatisierungstechnik an Bord geholt wurde und die auf Systemtechnik von WAGO beruht.

Das Projekt im Überblick:

  • Die Anforderungen an die Gebäudetechnik:
    Flexibilität einzelner Bereiche ermöglichen und auf zukünftige Ansprüche reagieren können.

  • Zukunftsorientiert und nachhaltig:
    Die Basis dafür bildet die digital vernetzte Gebäudetechnik.

  • Daten bedeuten wertvolles (Effizienz-)Wissen im Wilopark:
    Alle Datenpunkte müssen einzeln und verlässlich ansteuerbar sein. 

  • Für die Steuerung der Gebäudeautomation setzen Wilo und Hermes Systeme auf das modulare I/O-System von WAGO:
    Insgesamt sind im Wilopark 125 PFC200-Controller verbaut.

Die technische Gebäudeausrüstung

Das innovative Konzept des Wiloparks stellte für die Gebäudetechnik eine besondere Herausforderung dar: Die Aufgabe war, die einzelnen Bereiche so flexibel wie möglich zu gestalten und dabei die technische Gebäudeausrüstung so zu integrieren, dass sie auf heutige und vor allem zukünftige Ansprüche reagieren kann. Der besondere Fokus lag dabei auf Flächenneutralität, Flexibilität und Effizienz.

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Das Megabauprojekt ist in mehrere Abschnitte aufgeteilt. Zum 150-jährigen Firmenjubiläum 2022 wird ein Großteil abgeschlossen sein.

Dafür wurden sämtliche Leuchten, Zähler, Präsenzmelder, Volumenstromregler, Pumpen, Verschattungsanlagen der Neubauten in die Gebäudeleittechnik (GLT) integriert. „Bei diesem Projekt sprechen wir von gut 6.500 Hardwaredatenpunkten und beinahe 100.000 virtuellen Datenpunkten“, berichtet Christian Nölker, Projektleiter-GLT bei der Hermes Systeme GmbH. Das Unternehmen ist seit 30 Jahren spezialisiert auf Automatisierung und industrielle Elektroinstallation und war beim Wilopark-Projekt mit der Ausführung der HLK-Arbeiten, der Kessel- und Kältemaschinensteuerung sowie der Beleuchtung und Verschattung betraut. „Wir wollen alles jederzeit im Blick haben und benötigen Zugriff auf sämtliche Betriebs- und Diagnosedaten der Datenpunkte”, ergänzt Markus Kauling, der für die Versorgungstechnik und Energieversorgung bei Wilo verantwortlich ist, das Ziel der geforderten Gebäudeautomatisierung. „Diese müssen also ansteuerbar sein. Jeder Datenpunkt generiert wertvolles Wissen für uns.”

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» Unser Kunde erwartet Zuverlässigkeit und wir erwarten dasselbe von der von uns verbauten Hardware. «

Christian Nölker, Projektleiter-GLT bei der Hermes Systeme GmbH

Gebäudeautomatisierung als Schlüsselrolle

Ein weiterer wichtiger Aspekt der Gebäudeautomatisierung liegt im systematischen Maintenance-Management: Die aus den Datenpunkten generierten Betriebs- und Diagnosedaten können durch das übergeordnete Leitsystem als Störmeldungen ausgegeben werden. Dank dieser aufgeschalteten Störmeldungen kann die Haustechnik heute viel effizienter für eine gleichbleibend hohe Qualität des Arbeitsumfelds und des Raumklimas sorgen.

„Damit sämtliche Daten zuverlässig und konsistent zur Verfügung stehen, setzen wir auf eine voll integrierte Automatisierungslösung und objektorientierte Programmierung“, erklärt Hermes-Projektleiter Nölker. „Unser Kunde erwartet Zuverlässigkeit und wir erwarten dasselbe von der von uns verbauten Hardware. Das ist einer der Hauptgründe, weshalb wir auf WAGO setzen.“ Im Wilopark ist die komplette Steuerungsebene mit WAGO Produkten realisiert: Hermes hat insgesamt 125 Controller PFC200 aus dem modularen WAGO I/O System integriert. „Die Vielzahl an unterstützten Protokollen ist der nächste Punkt, der offenkundig und eindeutig für die Steuerungen von WAGO spricht,“ ergänzt Nölker. Damit meistert die Hardware eine der größten Herausforderungen in der GLT des Pumpenherstellers: Die Sensoren und Aktoren können über gut ein Dutzend unterschiedlicher Schnittstellen wie beispielsweise Modbus TCP, Modbus RTU oder BACnet® unter einem Höchstmaß an Flexibilität an die Controller angebunden werden.

Für die Steuerung der Gebäudeautomation setzen Wilo und Hermes Systeme auf das modulare I/O-System von WAGO: Insgesamt sind im Wilopark 125 PFC200-Controller verbaut. Das flexible System lässt noch viel Spielraum für zukünftige Erweiterungen.

Einheitliche Systemlandschaft, unterschiedliche Anforderungen

Auch wenn Wilo Verwaltungs- und Produktionsbereiche stark miteinander vernetzt hat; für die jeweiligen Gebäudeautomatisierung herrschen unterschiedliche Herausforderungen: „Im Office-Bereich unterstützt uns die GLT bei der effizienten Umsetzung von flexiblen Arbeitsplatzkonzepten“, erklärt David Wiethölter, Ingenieur der technischen Gebäudeausrüstung bei Wilo. „Jeder Arbeitsplatz ist in Sachen Licht, Schatten, Wärme oder Luftzufuhr sehr individuell regelbar. Im Factory-Umfeld herrschen andere Anforderungen. Hier gilt es im Hinblick auf die hochempfindliche Elektronik möglichst für konstante Raumluftqualität zu sorgen.“ Nölker legt das aus Sicht des Systemintegrators dar: „Für die Smart Factory von Wilo haben wir die gut 55.000 m² Fertigungsfläche in Raster aufgeteilt. Jede Leuchte ist einem bestimmten Rastersegment zugeordnet. Einzelne Segmente lassen sich zu Bereichen zusammenfassen und verfügen dann über ein gemeinsames Lichtszenario.“ Auf dieser Grundlage und dank der WAGO Steuerungen kann Wilo die einzelnen Produktionsinseln unter Berücksichtigung von anstehender Auftragsart und Auslastung sehr flexibel einrichten und gleichzeitig energieeffizient betreiben.

» Schon im Engineering hat sich gezeigt, wie effizient wir aufgrund der einheitlichen WAGO Systemlandschaft sind. «

Christian Nölker, Projektleiter-GLT bei der Hermes Systeme GmbH

Für die Erstellung der Automatisierungsprogramme nutzt Hermes die WAGO Softwareplattform e!COCKPIT. „Schon im Engineering hat sich gezeigt, wie effizient wir aufgrund der einheitlichen WAGO Systemlandschaft sind“, erläutert Nölker und führt aus: „Oft genutzte Objekte wie Leuchten, Pumpen, Lüfter, Frequenzumrichter aber auch Funktionen oder Funktionsbausteine sind zur einfachen Wiederverwendung in Bibliotheken organisiert und werden für die Automatisierungsprogramme als Instanzen genutzt. Wird ein Objekt funktional erweitert, geschieht das zentral in der Bibliothek und anschließend steht diese Funktion in allen verwendeten Objektinstanzen zur Verfügung. Das ist supereffizient.“

Ständige Weiterentwicklung als wichtiger Faktor für mehr Effizienz

Nachdem im ersten Jahr nach Produktionsstart einige Grundoptimierungen durchgeführt sowie große Datenmengen erhoben und ausgewertet wurden, ist Wilo nun dabei, datengetriebene Optimierungsmaßnahmen umzusetzen. „Wir haben nun sehr viele Stellschrauben zur Verfügung, mit denen wir unseren Klimaschutzzielen konstant näherkommen können“, freut sich Wiethölter. „Wir profitieren aber auch von den durchgängigen Diagnosemeldungen. So melden die Lüftungsanlagen selbstständig, wenn ein Filter gewechselt werden muss, um nur ein Beispiel von vielen zu nennen.“ Sein Kollege Kauling ergänzt: „Wilo hat sich in den vergangenen 150 Jahren durch Innovationskraft kontinuierlich weiterentwickelt und der Wilopark verkörpert genau das, was Kunden von unseren Produkten erwarten dürfen: Innovation und Energieeffizienz. Unsere Gebäudeleittechnik, das Konzept von Hermes und die Hardware von WAGO bilden hierfür ein starkes Rückgrat.“

Der Nachhaltigkeitsaspekt als Teil der Strategie

„Klimaschutz ist Teil unseres Geschäftsmodells“, erklärt Kauling. „Mit dem Wilopark wollen wir der Innovationskraft unseres Unternehmens und unserer Nachhaltigkeitsstrategie in Form von Architektur und mithilfe moderner Gebäudeleittechnik Ausdruck verleihen.“ Gebäudeautomation sorgt demnach nicht nur für optimale und sichere Arbeitsbedingungen in Büros und Produktionsstätten. Sie soll vielmehr dabei helfen, die Nachhaltigkeitsstrategie des Pumpenherstellers umzusetzen.

Eines der ambitionierten Ziele: Mit der Modernisierung der Produktion soll der Energieverbrauch um über ein Drittel reduziert werden. Hierbei spielt die technische Gebäudeausrüstung eine wichtige Rolle: „Temperaturveränderungen in solchen Hallen herbeizuführen, ist sehr energieaufwendig. Daher berücksichtigt die Steuerung beim Heizen oder Kühlen unserer fünf Hallenschiffe die Wetterprognosen der nächsten drei Tage“, berichtet Wiethölter. „Werte wie Windstärke und -richtung, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit und Prognosedaten vom Deutschen Wetterdienst gehen in einen Algorithmus ein, der dafür sorgt, dass die geforderte Raumluftqualität eingehalten wird und trotzdem nur ein Minimum an Energie dafür aufgewendet werden muss.“ Als zentrales Steuerungselemente der HLK- und Beleuchtungstechnik kommen hierbei WAGO Controller zum Einsatz.

» Mit dem Wilopark wollen wir der Innovationskraft unseres Unternehmens und unserer Nachhaltigkeitsstrategie in Form von Architektur und mithilfe moderner Gebäudeleittechnik Ausdruck verleihen. «

Markus Kauling, Wilo-Gruppenleiter

Der Wilopark als „Living Lab“

Mit dem neuen Innovationszentrum verfolgt Wilo zudem den „Living Lab“-Ansatz. Unter Realbedingungen und starker Nutzerbeteiligung wird hier eine Art experimentelle Forschung betrieben. Der Wilo-Gruppenleiter Kauling beschreibt die Idee dahinter: „Selbstverständlich setzen wir in der Versorgungstechnik auf eigene Produkte. Knapp 100 Wilo-Pumpen machen den Standort zum größten Testzentrum für unsere eigene Technik.“ Da vor allem die großen Aggregate über autonome Steuerungsfunktionen verfügen, ist es wichtig, dass sie sicher mit den übergeordneten WAGO Controllern PFC200 kommunizieren, wie Kauling darlegt: „Wenn Kollegen eine Pumpe aus dem Verbund rausnehmen, erhält die WAGO Steuerung diese Meldung per Modbus® und gibt sie dann über OPC/UA an die übergeordnete Gebäudeleittechnik weiter – der Gesamtbetrieb muss zuverlässig weiterlaufen, da wir schließlich produktionsrelevante Anlagen versorgen.“

Das Wissen, das sich aus den Datenpunkten des Wiloparks ziehen lässt, nutzen die Dortmunder darüber hinaus zur Visualisierung sämtlicher Energieflüsse und zur nachhaltigen Optimierung der Energieeffizienz. Dabei steht ihnen die Bergische Universität Wuppertal zur Seite. Gemeinsam engagiert sich Wilo im Verbundvorhaben VeProB (Vernetzte Energieströme von Produktions- und Bürogebäuden). Im Mittelpunkt des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz geförderten Forschungsprojekts steht die Erfassung, Bewertung und Optimierung von Energieströmen in untereinander vernetzten Verwaltungs- und Produktionsgebäuden.

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Digital vernetzte Gebäudetechnik als Teil der digitalen Transformation: Sämtliche Datenpunkte, die über die WAGO Controller integriert sind, erzeugen ein sehr transparentes Bild zu Energiekennzahlen.

Zusammenfassung

Mit der Umgestaltung ihres Dortmunder Stammsitzes hat die Wilo Gruppe nicht nur unter Beweis gestellt, dass explizite Nachhaltigkeitsstrategien unter Einbeziehung sämtlicher Unternehmensteile tragfähig sind, sondern auch durch bauliche Maßnahmen gestützt werden. Ein zukunftsorientiertes Betreiberkonzept auf Basis von digital vernetzter Gebäudetechnik begleitet den Pumpenspezialisten auf dem Weg zum innovativen Klimaschutz-Unternehmen. Für die notwendige Flexibilität kann sich Wilo auf Automatisierungstechnik von WAGO verlassen.

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