Von Chris Topham, Abtec Group. The Crystal, eine Siemens-Initiative für nachhaltige Städte, ist ein einzigartiges, vollelektrisches Gebäude mit einer Fläche von über 6 300 Quadratmetern im Herzen von Londons Green Enterprise District. 
The Crystal liegt im Herzen von Londons Green Enterprise District. Das Gebäude ist sowohl Ausstellungszentrum als auch Arbeitsbüro für Siemens. Es repräsentiert das Know-how von Siemens bei der Entwicklung von Technologien für nachhaltige Städte und Gemeinden für die Zukunft. Durch die Nutzung von Solarenergie und Erdwärmepumpen zur eigenen Energieerzeugung setzt es Maßstäbe in Sachen Nachhaltigkeit. Das Gebäude ist das erste, das von den beiden weltweit führenden Zertifizierungsstellen LEED und BREEAM mit den höchsten Auszeichnungen für nachhaltige Gebäude bedacht wurde. Abtec Building Technologies wurde im Februar 2012 von der Building Automation Solutions Ltd (BAS) mit dem Management der KNX Infrastruktur beauftragt. 
Das Gebäude ist sowohl Ausstellungszentrum als auch Arbeitsbüro für Siemens. Der Auftrag Die Gebäudeleittechnik sollte eine wichtige Rolle bei der Senkung des Energieverbrauchs des Gebäudes spielen. Das Crystal verfügt über mehr als 2.500 einzelne Gebäudesteuerungsgeräte, darunter Fenster- und Jalousieaktoren, HLK-Steuerungen und Beleuchtungsgeräte. Dave Watkins, Commercial Director bei Abtec Building Technologies, erklärt: Das Crystal-Projekt war ein sehr ehrgeiziges Projekt. Es gibt nur sehr wenige Projekte mit einem derartigen Volumen an angeschlossenen Gebäudesteuerungsgeräten." 
Dave Watkins, Kaufmännischer Leiter von Abtec Building Technologies. Diese Geräte schaffen ein Höchstmaß an Energieeffizienz, wenn sie miteinander verbunden sind und zusammenarbeiten, aber die Verwaltung einer so großen Anzahl von Geräten erfordert IT- und KNX-Kenntnisse sowie gute Projektmanagementfähigkeiten. Die Herausforderungen Das Projekt stellte Abtec vor mehrere Herausforderungen. "Wir hatten drei Hauptaufgaben", erklärt Watkins, "erstens die Verwaltung des Einsatzes von KNX Geräten, zweitens die Konvergenz von KNX und dem IP-Netzwerk des Unternehmens und drittens die Interoperabilität der Geräte." 
Der Crystal enthält über 2.500 KNX Gebäudeautomationsgeräte. Die Datenbank der angeschlossenen Geräte umfasst: - DALI Beleuchtungssteuerungen - HVAC-Steuerungen - VAV - CHB - FCU - Aktoren - Jalousien - Fenster - Dachlüfter - Grabenheizung - Wandschalter - Sollwerteinsteller - Ausstellungsbeleuchtung - AV-System-Schnittstellen - Feueralarm-Schnittstellen - Präsenzdetektoren - Wetterstation - Komfort-Sensoren Obwohl KNX mit einer dezentralisierten Infrastruktur arbeitet, da jedes KNX Gerät mit Intelligenz ausgestattet ist, bestand die Notwendigkeit, die Geräte in ein Gebäudemanagementsystem (BMS) zu integrieren. Die Geräte müssen ihren Zustand an die Gebäudeleittechnik übermitteln und Befehle von ihr empfangen, wie z.B. das Dimmen der aktuellen Beleuchtung um 20%. 
Die Dimmung der Beleuchtung von The Crystal wird durch das BMS gesteuert. Herausforderung eins: Steuerung der Steuergeräte Wie bei den meisten Großbauprojekten waren viele Subunternehmer aus dem Bereich Mechanik und Elektrik an den einzelnen Elementen des Projekts beteiligt. Watkins erkannte schnell, dass die herkömmliche Arbeitsweise, bei der jeder Auftragnehmer seine Geräte installierte und dann das Projekt verließ, zu Problemen führen würde. "Die Gebäudesteuerung und die KNX Infrastruktur standen im Mittelpunkt der M&E-Elemente des Projekts. Wir mussten koordinieren und verwalten, wie die Auftragnehmer sich mit der KNX Datenbank verbinden, sonst hätte es zu großen Verzögerungen kommen können. Watkins und sein Team arbeiteten eng mit den einzelnen Unterauftragnehmern zusammen. Er veranlasste sie, ihre Geräte vor der Installation an die Labors von Abtec in Leicestershire zu schicken. In Absprache mit den Subunternehmern konfigurierte das Team jedes Gerät vor und wies ihm eine KNX Adresse zu. Die Geräte wurden dann an The Crystal geschickt, wo sie installiert werden konnten. 
Die DALI-LED-Leuchten wurden über KNX PIRs und Wandschalter gesteuert. "Am Anfang waren die Bauherren etwas zurückhaltend", fährt Watkins fort, "aber als wir ihnen erklärten, dass diese Methode Zeit und wiederholte Besuche bei The Crystal sparen würde, waren sie schnell von der Idee überzeugt." Die Projektmanagement-Fähigkeiten von Abtec sorgten dafür, dass eine fleißige Produktionslinie entstand. Phil Peer, Projektleiter bei Abtec Building Technologies, kommentiert: "Wir haben die ETS4 verwendet, um das Anwendungsprogramm zu konfigurieren und in jedes Gerät herunterzuladen. Das war eine riesige Aufgabe - bei der Markteinführung waren wir bereits bei der 25. Dieser Plan wurde effektiv ausgeführt, und die Geräte wurden pünktlich installiert und in Betrieb genommen. Andy Chandler, Technology Manager bei Siemens UK, bemerkt: "Ich war beeindruckt von der Art und Weise, wie das Team die KNX Datenbank in den Mittelpunkt des Projekts stellte. Das sparte wertvolle Zeit und Ressourcen." Herausforderung zwei: Erfolgreiche Vernetzung Ein weiterer ungewöhnlicher Aspekt des Projekts war die Verbindung zwischen den KNX Geräten und dem BMS. In einer herkömmlichen KNX Umgebung würde das Gebäude über ein fest verdrahtetes KNX Netzwerk verfügen, das mit einem separaten, dedizierten IP Netzwerk verbunden wäre. Bei diesem Projekt wird die KNX Infrastruktur gemeinsam mit dem firmeneigenen IP-Netzwerk von Siemens genutzt. "Diese Konfiguration wird immer beliebter", erklärt Watkins, "wir sehen immer mehr KNX Projekte, die das IP-Netzwerk des Kunden nutzen. Das ist definitiv der Weg in die Zukunft, denn es senkt die Kosten sowohl für den Auftragnehmer als auch für den Endnutzer. 
Abtec konvergierte sein KNX Netzwerk mit dem IP-Netzwerk von Siemen. Die Konvergenz dieser Netzwerke würde viele KNX Integratoren vor erhebliche Herausforderungen stellen, aber Abtec hat einen einzigartigen Vorteil, da die Schwesterorganisation des Unternehmens, Abtec Network Systems, ein Spezialist für IP-Netzwerke ist und oft mit KNX Integratoren zusammenarbeitet. Zu den jüngsten Projekten des Unternehmens gehört die Einrichtung der IT-Infrastruktur für die neuen, preisgekrönten Büros von National Grid. "Das größte Risiko bei der Nutzung des Unternehmensnetzwerks war KNX selbst. Wir wollten nicht, dass es Telegramme im Multicast-Verfahren über das IP-Netzwerk sendet, da dies das IP-Netzwerk verstopfen und Chaos verursachen würde", sagt Watkins. Das Team von Abtec Network Systems musste das Netzwerk detailliert kontrollieren und entwickelte mit Hilfe seiner Cisco-Expertise eine Methode zur Partitionierung des Unternehmens-LAN von Siemens. Die Segmentierung des LAN mit Hilfe des Cisco VLAN Trunking Protokolls würde bedeuten, dass beide Datensätze, KNX und Unternehmensdaten, ohne Interferenzen über das Netzwerk laufen würden. Es ist so, als ob die virtuellen LANs (VLANs) physisch getrennte Netzwerke wären. Abtec Network Systems arbeitete eng mit Atos UK & Ireland zusammen, das das Datennetz von Siemens verwaltet. Nach Übermittlung der erforderlichen Konfigurationsdaten wies Abtec Network Systems Atos an, die VLANs einzurichten, da dies der sicherste Weg war, dieses Problem zu beheben. Herausforderung 3: Interoperabilität von Geräten und Netzwerken Die letzte Herausforderung bestand in den großen Datenmengen, die von einem Protokoll zum anderen fließen mussten. Die Sicherstellung der Kommunikation zwischen diesen einzelnen Protokollen war eine Herausforderung, die Duncan Greene, Abtec KNX Projektingenieur, in Angriff nahm. 
Das DALI des Ausstellungszentrums wurde entsprechend dem Tageslicht gedimmt. Die Herausforderung der Interoperabilität der Geräte lässt sich am besten am Beispiel des Sitzungssaals von The Crystal veranschaulichen. Der 150 m2 große Raum ist mit 117 DALI-LED- und Leuchtstofflampen sowie fünf bodennahen Jalousien ausgestattet. Allein die KNX Datenbank für diesen Raum war komplexer als viele typische Projekte. Die eigentliche Herausforderung kam, als Abtec erfuhr, wie der Kunde die Beleuchtung und die Jalousien des Raumes steuern wollte. Erstens über einen IP-Touchscreen im Sitzungssaal und zweitens über eine Smartphone-kompatible Website, die drahtlos über das Firmennetzwerk zugänglich sein sollte. "Der Touchscreen und die Smartphones sind IP-Geräte, die Jalousien sind KNX und die Beleuchtung ist DALI über KNX", erklärt Greene. Ich musste dafür sorgen, dass sie miteinander kommunizieren können. Das zweite Problem war, dass der Sitzungssaal nur ein Raum in einer komplexen Infrastruktur ist. Ich brauchte absolute Kontrolle über das Netzwerk, da ich den KNX Bus nicht überlasten wollte. Um diese Komplexität noch zu erhöhen, sollte der Touchscreen die Außentemperatur und die Luftfeuchtigkeit anzeigen. Diese Informationen werden dem Gerät über ein BACnet-Netzwerk zugeführt. Das potenzielle Sicherheitsrisiko besteht hier darin, dass sowohl das Unternehmens- als auch das BMS-Netzwerk bei falscher Konfiguration missbraucht werden könnten. Greene initiierte einen Workshop mit Andreas Schirm von Siemens Schweiz AG und BAS. Gemeinsam konnten sie die Interoperabilität zwischen dem Touchscreen von Schirm, dem BACnet IP-Netzwerk von BAS und dem KNX IP-Netzwerk von Abtec testen. In den Labors von Abtec baute Greene eine Reihe von VLAN-Netzwerken auf, die die Infrastruktur von The Crystal nachbildeten. Nachdem er mehrere Ideen gründlich getestet hatte, war Greene zufrieden, dass er eine akzeptable Lösung gefunden hatte. "Der Anfang dieser Lösung war die Installation von zwei virtuellen Netzwerkschnittstellen in den Touchscreen", sagt Greene. Die Einrichtung mehrerer VLANs für KNX und BACnet unter Verwendung von Cisco-Routern würde es dem Datenverkehr ermöglichen, sich sicher mit dem Touchscreen zu verbinden. Der Touchscreen konnte mit jedem Protokoll unabhängig voneinander interagieren, was einige der Sicherheitsrisiken abschwächte. "Ich testete die Netzwerke und prüfte sie auf Einbruchsmöglichkeiten und Schwachstellen, wobei ich besonders auf die drahtlosen Zugangspunkte achtete. Mit geeigneten Netzwerksicherheitsmaßnahmen gelang es mir, die Netzwerke zu härten und zu sperren, ohne dass der Datenverkehr in den Netzwerken beeinträchtigt wurde." Dank der Tests von Greene konnte Abtec einen Entwurf für das IP- und KNX-Netzwerkdesign erstellen, den Atos ordnungsgemäß umsetzte. Die Siemens-Mitarbeiter haben nun die volle Kontrolle über die Umgebung im Sitzungssaal, was zu produktiveren Besprechungen führen dürfte. 
Die Lichtszenen des Auditoriums können per Tablet konfiguriert werden. "Das Crystal ist ein Schaufenster für neue Technologien", kommentiert Andreas Schirm. "Ich war beeindruckt von der Art und Weise, wie Abtec die Herausforderungen, die diese neuen Technologien mit sich bringen, angegangen ist. Mein Fachwissen liegt bei KNX, nicht bei IP-Geräten. Ich war wirklich beeindruckt von Duncans KNX- und IP-Kenntnissen und der Art und Weise, wie er das Problem in seine Bestandteile zerlegte und diese effektiv vermittelte. Duncan half uns, das Problem schneller zu lösen. Schlussfolgerung Das Team schloss die KNX-Integrationsarbeiten zur Eröffnung am 19. September 2012 erfolgreich ab. Seitdem hat das Gebäude zahlreiche Auszeichnungen erhalten, darunter den begehrten British Council of Offices National Innovation Award. Es hat auch die höchsten internationalen Nachhaltigkeitszertifikate für ein Gebäude erhalten: LEED Platin und BREEAM Outstanding. Damit ist The Crystal eines der nachhaltigsten Gebäude der Welt. Bei diesem Projekt stellte Abtec seine umfassenden Fähigkeiten in verschiedenen Protokollbereichen unter Beweis, nämlich KNX, IP und DALI. Dank dieser Fähigkeiten und der Hartnäckigkeit des Teams konnten erhebliche Herausforderungen gemeistert werden. Abtec hat auch deutlich gezeigt, dass es in der Lage ist, an großen Projekten mit vielen Unterauftragnehmern zu arbeiten. Andy Chandler, Technology Manager Siemens UK, kommentiert: "Die KNX-, DALI- und IT-Kenntnisse von Abtec haben die Einführung wesentlich reibungsloser gemacht. Das Team bewies große Führungsqualitäten und meisterte eine Reihe von schwierigen Herausforderungen während des gesamten Projekts. Die Zusammenarbeit mit Abtec war ein Vergnügen. Die Projektmanagement-Fähigkeiten des Teams und das umfangreiche Fachwissen über KNX, DALI und IP-Netzwerke machen es einfach, Abtec für andere Projekte zu empfehlen. Ausrüstungsliste Crabtree: Drucktaster Platinum 2g (1-fach) 7172 Druckknopf Platin 4g (2-fach) 7174 Druckknopf Platin 6g (3-fach) 7176 Siemens: Netzgerät N 125/21 (230V/640mA) Line-Backbone-Koppler N 140/03 KNX/DALI-Gateway N 141/02 IP-Router N 146/02 Tasterschnittstelle UP 220/21 Taster 1-fach UP 221 DELTA i-system Bewegungsmelder AP 251 Wetterstation GPS AP 257/22 Präsenzmelder - Helligkeitssensor UP 258/E11 Präsenzmelder - Konstantlicht UP258/E21 Bewegungsmelder UP 258 Delta i-system Szenen-/Ereignissteuerung N 305 Kombi-Sonnenschutz-Aktor N 501 Jalousieaktor N 523/04 Schaltaktor UP 562/31 Schaltaktor N 567/01, (8 Ampere) Textanzeige UP 587/01 Siemens HVAC: AQR2570N Unterputz-Sensor PX KNX (S-Betrieb) RMS705B Schalt- und Überwachungseinheit WindowMaster A/S: WEA11M Chris Topham ist Marketingleiter bei der Abtec Group. Zur Abtec-Gruppe gehören die Abtec Building Technologies Ltd, die Technologien anbietet, mit denen Unternehmen die Betriebskosten ihrer Gebäude senken können, und die Abtec Network Systems Ltd, die britischen Unternehmen hilft, mehr aus ihrem IT-Budget zu machen. www.abtecbt.com
