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Warum KI-basierte HVAC-Systeme der große Trend für Smart Buildings sind

Smart Buildings sind vernetzte, energieeffiziente, nachhaltige Nutzgebäude wie Büros, Hotels, Einkaufszentren aber auch größere Wohnanlagen. Durch den Einsatz von IoT-Lösungen spart man Energie, senkt Kosten und optimiert den Gebäudebetrieb sowie die Wartung. Spezielle Sensoren, die innerhalb eines Büro- oder Wohnkomplexes verteilt sind, sammeln Daten über Raumbelegung, Temperatur, Luftqualität und andere Parameter in Echtzeit. Anhand der erhobenen Daten wird die Klima- und Elektrotechnik eines Gebäudes passend eingestellt, d.h. auf das Raumnutzungsverhalten der Nutzer abgestimmt.

Momentan ist der Markt für Gewerbeimmobilien (CRE) geschwächt, und die Unternehmen haben zwei Möglichkeiten, ihre Mieter zu halten und wettbewerbsfähig zu bleiben. Sie können entweder die Kosten optimieren oder ihren Immobilien einen zusätzlichen Wert verleihen. Durch  IoT-gestützte Heizungs-, Lüftungs- und Klimasteuerung (HVAC, deutsch auch HLK) in Gewerbeimmobilien ist es auch möglich, beides zu tun.

Sie können noch einen Schritt weiter gehen als die meisten im CRE-Geschäft und die Steuerung Ihrer Gebäude an künstliche Intelligenz übergeben. Ja, IoT-basierte HVAC-Systeme sind intelligent, aber KI-gestützte HVAC-Systeme sind noch intelligenter.

Welche Herausforderungen bewältigt HVAC mit KI-Funktionen?

Während herkömmliche HVAC-Lösungen auf festen Sollwertvorgaben beruhen, konzentrieren sich moderne IoT-basierte Systeme mit KI-Funktionalität auf eine vorausschauende Steuerung. Schauen wir uns an, welche Vorteile dies für CRE-Unternehmen mit sich bringt.

Stellen wir uns eine Nutzerin eines Bürogebäudes vor: Paula, die Geschäftsführerin des Unternehmens Local X. Local X hat während des Lockdowns im Remote-Modus gearbeitet. Jetzt ist es an der Zeit, ins Büro zurückzukehren. Und Paula ist auf der Suche nach einem neuen Raum für ihr Team. Wie soll sie sich angesichts der zahlreichen Optionen, die in Bezug auf Fläche, Preis und Lage mehr oder weniger gleich sind, entscheiden?

Zuallererst muss Paula einige neue Vorschriften beachten. Hier entsteht also das erste Kriterium – die Sicherheit. Ein Smart Building, das für Gesundheit der Nutzer sorgt, verfügt über kontaktlose Geräte, intelligente Belüftung und Filtersysteme für eine bessere Raumluftqualität (RLQ). Unabhängig von der Art des Büros (Großraumbüro, Bürozellen, Glastrennwände) steuern KI-basierte HVAC-Systeme die Luftströme und machen so den gesamten Raum sicherer.

Zweitens muss Paula an ihre Mitarbeiter denken, die monatelang im Home Office gearbeitet haben. Was kann sie zurück ins Büro locken? Komfort und flexible Arbeitszeiten! Die KI-Technologie reagiert schnell auf die aktuellen Bedingungen im Büro. Je nach Anzahl der Personen im Gebäude schaltet das System die Klimaanlage ein oder aus, regelt die Temperatur entsprechend, passt andere Einstellungen an und hält die Stromkosten niedrig.

Schließlich hatte Paula Glück und fand ein 9.000 Quadratmeter großes Büro in Turm A: schick, modern und intelligent. Das Gebäude ist mit einem KI-basierten HVAC-System ausgestattet. Letzteres ist für Paula zum wichtigsten Argument geworden, und jetzt ziehen ihre 40 Mitarbeiter dort ein.

Wieso ist der Preis für so ein hochwertiges Gebäude vergleichbar mit dem seiner weniger fortschrittlichen Konkurrenten? Erstens ermöglicht KI die sogenannte Predictive Maintenance (vorausschauende Wartung) und erhöht dadurch die Lebensdauer des Gebäudes. Zweitens erfordern automatisierte HVAC-Prozesse weniger Zeit und weniger Personal für die Wartung von Turm A. Drittens helfen KI-Algorithmen, die Stromkosten zu senken.

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KI-basierte HVAC-Steuerung im Überblick

Was ist nötig, um ein Gebäude mit einem intelligenten HVAC-System auszustatten? Nicht viel, vor allem, wenn bereits ein herkömmliches HVAC-System installiert ist. 

Das HVAC-System empfängt steuerbare (Temperatur, Luftfeuchtigkeit usw.) und nicht steuerbare (Wetterbedingungen, Belegungsstatus usw.) Daten von mehreren Sensoren. Wenn es draußen dunkel wird, wenn der Raum überfüllt ist oder wenn wir den heißesten Sommer aller Zeiten haben, erfährt das HVAC-System dies als erstes. 

KI ist immer für Sie da, um diese Eingaben zu berücksichtigen und die Einstellungen anzupassen. Dank ihr überwacht das HVAC-System mehrere Parameter, legt Sollwerte fest, schaltet Geräte ein/aus und führt eine Reihe anderer Aktionen durch. All dies geschieht völlig autonom, es wird kein Energieeffizienz-Manager benötigt. Wenn sich ein Umgebungsparameter ändert – Wetter, Belegung, Energieverbrauch usw. – reagiert die HVAC-Steuerung sofort selbst.

Vor kurzem haben wir intelligente KI-basierte Gebäudeautomationssysteme (BAS) mit einem Chamäleon verglichen. Wie dieses Reptil passt sich das System an die sich ändernden Bedingungen an und steuert das Gebäude in jeder Hinsicht, von der Beleuchtung bis zur Sicherheit. HVAC ist eine der wichtigsten BAS-Komponenten, da sie für ein angenehmes Raumklima sorgt.

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Herkömmliche und KI-basierte HVAC-Systeme im Vergleich

Vom manuellen zum automatisierten HVAC-Systemmanagement

Use Case ohne KI

Bei HVAC-Systemen können die Nutzer Temperatur, Lüftung und andere Parameter manuell einstellen. Auf diese Weise erreichen sie den gewünschten Raumkomfort.

Use Case mit KI

Ein HVAC-System, das mit KI-Technologien ausgestattet ist, kann sich selbst an veränderte Umstände anpassen. Eine KI-basierte Lösung verarbeitet Echtzeitdaten von Sensoren und passt das System automatisch und nicht manuell an.

Wie lernt ein solches System, sich anzupassen? Kurz gesagt:

  • Das System analysiert das Nutzerverhalten und erstellt genauere Bedarfsvorhersagen.
  • Verteilte KI in den Endgeräten erzeugt optimale Sollwerte. Die Hardware hält sich an diese Sollwerte. Dies gewährleistet eine dynamischere Reaktion auf Veränderungen im Innen- und Außenbereich.
  • Das System nutzt nichtlineare HVAC-Steuerungstechniken anstelle eines regelbasierten Ansatzes. Die nichtlineare Steuerung ermöglicht es dem HVAC-System, komplexe Daten von verschiedenen Sensoren zu verarbeiten. Diese Art, das System zu betreiben ist der Art, wie Menschen es betreiben würden sehr ähnlich.

Vorteile

  • Schnelle Reaktionszeit. Egal, wie schnell sich die Anforderungen der Nutzer ändern, das System reagiert schnell und ohne manuelle Konfiguration. 
  • Besseres Tarifmanagement. Ein intelligentes HVAC-System ermöglicht die Senkung der Kosten und die Optimierung des Energieverbrauchs, von der belegungsabhängigen Luftqualitätskontrolle bis zur Vermeidung von übermäßigem Heizen und Kühlen. 
  • Einhaltung von Vorschriften. Eine vernetzte, KI-gestützte Lösung macht es einfacher, die gesetzlichen Vorschriften einzuhalten. Dies hilft, unnötige Bußgelder zu vermeiden.

Von Hardware-Einstellungen zu KI-Steuerung

Use Case ohne KI

Herkömmliche gebrauchsfertige HVAC-Systeme arbeiten mit einer voreingestellten Anzahl von Parametern. Wenn Sie ein normales Geschäftsgebäude haben, würden Sie sich für eine einfachere Steuerung entscheiden. Sollten Sie sich entscheiden, HVAC in eine Gesundheitseinrichtung zu integrieren, würden Sie sich wohl für eine fortschrittlichere Lösung entscheiden.

Probleme treten dann auf, wenn ein herkömmliches HVAC-System ein ernsthaftes Upgrade benötigt. Sollten sich die Kriterien Ihrer Nutzer ändern oder ein anderes Gesetz verabschiedet werden, müssen Sie möglicherweise die aktuelle Lösung durch eine neue ersetzen, die besser konfigurierbar ist. Dies würde mit Sicherheit zu hohen Investitionen und zusätzlichen Unannehmlichkeiten führen.

Use Case mit KI

Die Stärke der künstlichen Intelligenz liegt nicht in den verwendeten Sensoren oder der dahinter betriebenen Plattform. Die wahre Stärke liegt in den Algorithmen und ihrer Fähigkeit, immer weiter zu lernen, wenn sich die vorliegenden Datensätze ändern. 

Sobald ein zusätzlicher Faktor zu berücksichtigen ist, fügen die Softwareentwickler für HVAC-Systeme eine Reihe neuer Datensätze hinzu. So verpflichtet Sie beispielsweise eine neue Verordnung dazu, die Luftverschmutzung in Innenräumen zu messen und zu kontrollieren. Oder Ihr Mieter ist an den Luftqualitätsdaten interessiert, weil seine Mitarbeiter an Asthma oder anderen Krankheiten leiden. 

Mithilfe von KI können Sie neue Parameter auf anspruchsvollere Weise festlegen und anpassen. Sie können die Systemlogik aktualisieren und gleichzeitig die Hardware beibehalten, ohne dass es zu massiven Änderungen und zusätzlichen Kosten kommt. 

Vorteile

  • Zusätzliche Kontrolle. Je nach der neuen Funktion kann ein intelligentes HVAC-System schnell umprogrammiert werden.
  • Keine großen Investitionen. Bei der Aktualisierung des Systems müssen Sie die vorhandenen Hardware- oder Softwareteile nicht gegen neue austauschen.

Von Reactive zu Predictive Maintenance

Use Case ohne KI

Ein herkömmliches HVAC-System reagiert auf Systemausfälle, nachdem ein Fehler aufgetreten ist. Es verwendet fertige Protokolle und reaktive Wartungsstrategien. 

Use Case mit KI

KI-Tools helfen dabei, sofort die Kontrolle über Ihr HVAC-System zu übernehmen, sobald etwas schief läuft. John Wallace, Director of Innovation, Emerson Commercial and Residential Solutions, bringt die Vorteile von KI-basierten HVAC-Systemen auf den Punkt:

[...] um Probleme schneller zu erkennen und genau zu bestimmen, welche Maßnahmen ergriffen werden müssen, um sowohl die Störungen im Betrieb zu verhindern als auch die Betriebskosten zu minimieren.

Moderne HVAC-Kontrollplattformen reagieren proaktiv. Sie helfen, Systemausfälle zu verhindern oder deren Folgen zu minimieren. Sie verändern die Arbeit von Technikern, Anlagenbauern und Gebäudemanagern. Jetzt können sie:

  • Leistungsanalysen für HVAC-Anlagen durchführen; 
  • jede Störung erkennen, bevor sie sich zu einem echten Problem entwickelt;
  • weitere Schritte planen.

Eine solche Plattform kann zum Beispiel Berichte auf Grundlage der maschinellen Datenanalyse erstellen und geeignete Maßnahmen vorschlagen.

Vorteile

  • Stabile Leistung. KI ermöglicht eine bessere Analyse, Kontrolle und Verwaltung. Die Tools verbessern den Betrieb und die Wartung von Gewerbeimmobilien und erkennen schnell Störungen.
  • Empfehlungen. Die automatisierte Fehlererkennung und -diagnose gibt Empfehlungen zur Planung weiterer Maßnahmen und zur Systemoptimierung

Die Zukunft von HVAC mit künstlicher Intelligenz

Smart-Building-Lösungen wie moderne HVAC-Steuerungssysteme, die auf KI-Algorithmen basieren, bringen allen Seiten spürbare Vorteile. Alle großen Bauunternehmen haben sie auf dem Schirm. Makler von Gewerbeimmobilien können KI-basierte Lösungen als zusätzlichen Anreiz nutzen, um neue Kunden zu gewinnen. Das ist eine Win-Win-Situation!

Die Entwickler und Manager von Softeq verfügen über das nötige Fachwissen, um Sie bei jedem Schritt auf diesem Weg zu begleiten. Wir unterstützen Sie beim Aufbau eines leistungsstarken HVAC-Systems, das Energie spart, Kosten senkt und Ihrem Unternehmen zum Erfolg verhilft.