Belimo Shared Logic: Software für ein besseres Klima
Zürich, 22.09.2011 – Referenz Belimo
Belimo macht die Klimatechnik intelligent. Dank einer flexiblen, IT-basierten Plattform können Stellantriebe für Luftklappen und Ventile mit lokaler Logik selbständig operieren und miteinander agieren. Dank dieser Plattform werden beim Massachusetts Institute of Technology (MIT) durch optimitierten Betrieb jährlich 1,5 Millionen Dollar Klimatisierungskosten eingespart. Auch in der Schweiz ist eine «smarte» Heizung im Einsatz: In den Alterswohnungen Rosengarten in Stäfa ist das Wohnklima durch die Vernetzung von Lüftung und Heizung optimal.
Das Hinwiler Industrieunternehmen Belimo hat das Potenzial des «Internets der Dinge» schon sehr früh erkannt. Bereits 2006 hatte der Weltmarktführer für elektrische Antriebslösungen zur Regelung und Steuerung von Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen die Vision einer Plattform, die seine Stellantriebe und Ventile mit lokaler Logik ausstattet und miteinander vernetzt. So können sich die Systeme selber steuern und ihre Effizienz automatisch steigern.
Klimatechnik- und IT-Know-how verbinden
Für die Umsetzung ihrer Idee suchten die Ingenieure von Belimo ein Unternehmen, das über erstklassige Software-Engineering-Kompetenzen verfügt und Erfahrung in anspruchsvollen Forschungs- und Entwicklungsprojekten mitbringt. «Mit Ergon haben wir den idealen Partner gefunden», ist sich Daniel Roner, Leiter System Innovation von Belimo, sicher: «Obwohl beide Seiten in diesem Projekt Neuland betreten haben, klappte die Verständigung auf Anhieb und wir konnten von Beginn weg sachbezogen und äusserst produktiv vorwärts arbeiten.»
Das Resultat der pionierhaften Verbindung von Klimatechnik-Know-how und IT-Kompetenz ist «Belimo Shared Logic». Die Plattform wurde so flexibel aufgesetzt, dass Belimo seither weitere Anwendungen und Produkte darauf entwickeln und damit den Innovationsvorsprung ausbauen konnte.
Automatische Steuerung durch intelligente Logik
Wie gross das Potenzial der Plattform ist, zeigt «Energy Valve», das erste eigenständige Produkt, das auf Basis von «Belimo Shared Logic» entwickelt wurde. Das 2012 lancierte, intelligente Ventil ist mit Temperatur- und Durchflusssensoren ausgestattet, verfügt über einen integrierten Webserver und ist mit anderen Ventilen und der Kontrollstation vernetzt. Durch die integrierte Logik lässt sich der Wasserfluss in den Leitungen automatisch so steuern, dass die Temperaturdifferenz für den Wärmetausch immer optimal ist.
Smarte Geräte ohne Programmierkenntnisse entwickeln
Betreiber von grossen Gebäuden können dadurch ihre Klimatisierungskosten markant senken, weil nicht mehr unnötig viel Warmwasser durch die Leitungen gepumpt wird und sich die Heiz- oder Kühlleistung nicht mehr durch einen zu geringen Durchfluss verschlechtert. Das Massachusetts Institute of Technology (MIT) gehört zu den ersten Anwendern des «Energy Valve» und spart durch optimierten Betrieb jährlich rund 1,5 Mio. Dollar bei den Energiekosten. Weil weniger Kühlleistung pro Raum benötigt wird, können zudem die entsprechenden Geräte künftig kleiner dimensioniert werden.
Selbständig entwickeln und testen
Die Entwicklung von «Energy Valve» bis zur Marktreife dauerte nur ein gutes Jahr. Diese kurze Zeitspanne wurde möglich, weil die Klimatechnik- und Elektroingenieure von Belimo das Produkt mit Hilfe des «Application Designer» selbständig und ohne spezielle Kenntnisse programmieren konnten. Dieser stellt den Technikern alle Grundfunktionen für die Entwicklung von Regelungen als vorgefertigte Bausteine zur Verfügung. Sie können zu logischen Programmeinheiten verbunden und in einem speziellen Simulationsmodus getestet werden. Selbst indirekte Auswirkungen der neuen Regelungen lassen sich damit vorzeitig erkennen. Mit dem integrierten Konfigurationswerkzeug «Commissioning Tool» werden die entwickelten Programme auf den Endgeräten (d.h. den Ventilen, Stellantrieben etc.) installiert und konfiguriert.
Flexibel vom technologischen Fortschritt profitieren
Dank seiner durchdachten Architektur ist «Belimo Shared Logic» nicht nur für die Entwicklung neuer Produkte wie das «Energy Valve» äusserst flexibel. Auch die Hardware lässt sich mit minimalem Aufwand auswechseln. So kann laufend von den Fortschritten der Computertechnologie profitiert werden. Dies ist möglich, weil der Software-Stack von Beginn weg auf der plattformunabhängigen Java-Technologie aufgebaut wurde. Die Java-Laufzeitumgebung übersetzt die Logik des Systems auf die jeweilige Hardware- und Betriebssystemplattform (Linux).
Wie wichtig es ist, Hardwarekomponenten flexibel austauschen zu können, zeigte sich bereits während der Entwicklung der Shared-Logic-Plattform. Weil Standardprozessoren damals noch zu viel Abwärme produzierten und sich damit in einem verschweissten Gehäuse überhitzt hätten, musste anfangs noch mit einem spezialisierten Java-Prozessor gearbeitet werden. Heute stehen dank dem Smartphone-Boom günstige, zuverlässige und stromsparende Standardprozessoren zur Verfügung, die den speziellen Anforderungen an den industriellen Einsatz gerecht werden.
Heizung und Lüftung koordinieren
Das Beispiel der Überbauung Rosengarten in Stäfa zeigt, wie unterschiedliche Haustechniksysteme in einem Gebäude intelligent geregelt werden können. In der Alterssiedlung ist «Belimo Shared Logic» in jeder Wohnung für den Betrieb, die Wartung und die Diagnose von Heizung und Lüftung zuständig. Die Vernetzung der bisher getrennten Systeme ermöglicht es, das Raumklima so zu steuern, dass Wohnkomfort und Wirtschaftlichkeit perfekt aufeinander abgestimmt sind und den persönlichen Vorlieben der Bewohner entsprechen. Diese können Bodenheizung und Belüftung individuell einstellen und zeitlich programmieren. Dies wird über ein einfaches Bedienelement in jeder Wohnung und per «Fernsteuerung» auf dem iPhone gemacht. Über ein im Keller installiertes iPad lassen sich die vernetzten Regler zudem von einem Techniker kontrollieren und anpassen.