Vernetzte Pumpensysteme für die Wohnungswirtschaft

Kommerzielle Vermieter verwalten mit rund 8,3 Millionen Wohnungen heute gut 20 Prozent des gesamten Wohnungsmarktes in Deutschland (40 Millionen Bestandswohnungen). Der Wohnungswirtschaft kommt somit eine zentrale Rolle bei der Entwicklung des Smart Building-Marktes zu, hat sie doch maßge­b­lichen Einfluss auf die technische Ausstattung der Gebäude. Pumpen und Systeme sind zentrale Komponenten.

Wohnungs- und Immobiliengesellschaften betrachten die Investition in Smart Building-Lösungen als wichtiges Instrument der Mieter- und Kundenbindung (Stichworte: Komfort, Kostensenkung, Image). Für Verwalter sind zudem die Möglichkeiten zur individuellen Energieverbrauchsmessung und -visualisierung sowie zur Kostenabrechnung, zur automatisierten Heizungssteuerung sowie zur Kontrolle des Raumklimas (Stichworte: Sick-Building-Syndrom, Schimmelvermeidung) vorteilhaft.

Smart Buildings basieren auf der intelligenten Vernetzung des technischen Equipments, auch von Systemen mit dezentraler Intelligenz wie Pumpen. Weitgehend unabhängig von der übergeordneten zentralen Leittechnik können Pumpen mit smarten Funktionen und zusammen mit Steuerungen und Sensoren, kombiniert mit Schnittstellenkarten für unterschiedlichste Feldbusse, dann bestimmte Aufgaben in eigener Regie übernehmen.

E-Pumpen: Connectivity als Qualitätsmerkmal

Was ist konkret heute schon möglich? Generell sollte in der realen Welt der Technik diese Maxime gelten: Es geht nicht darum, was man machen könnte – im Vordergrund muss stehen, was man machen sollte, um als Hersteller/Betreiber profitabler zu werden. Der Nutzen, etwa Handling-Vorteile für den Installateur, Komfort für den Endkunden, eine höhere Sicherheit/Verfügbarkeit der Technik und nicht zuletzt wirtschaftliche Vorteile, hat Priorität!

Grundfos verfolgt mit „iSolutions 4.0“ eine mehrstufige Strategie: Hierfür wird die erforderliche Hardware bereits ab Werk in das gewählte „iSolutions“-System – beispielsweise eine „Hydro MPC“-Druck­erhöhungsanlage – eingebaut, und der Endnutzer kann zwischen vorkonfigurierten Online-Servicemodulen wählen. Dazu sind ein Cloudgate und eine Europa-Daten-SIM-Karte installiert und vorkonfiguriert. Der Nutzer registriert sich einmalig und kann dann unter diesem Zugang eine Vielzahl von unterschiedlichen IoT-vernetzten Grundfos-Produkten anmelden und verwalten.

Es gibt fünf verschiedene Module, die bereits fix und fertig vorkonfiguriert sind. Basis ist die Überwachung der Pumpeninstallation, dazu gehört das Monitoring hinsichtlich Energieverbrauch, Verschleiß, Druck, Volumenstrom etc., kombiniert mit einem Fernzugriff (Remote Management, GRM). Ein weiterer Baustein ist darauf basierend die Alarmierung des Betreibers, kombiniert mit einem Lösungsangebot, quasi die Interpretation festgestellter Fehler. Als nächster Schritt folgt die Optimierung des Systems, also Hinweise zu einer günstigeren Betriebsweise beziehungsweise das Eliminieren einer falschen Betriebsweise. Über allem steht als Ziel die vorausschauende Fehlerfrüherkennung – sie weist den Betreiber darauf hin, wann und wo in nächster Zeit ein Ausfall des Pumpensystems zu erwarten ist. Er kann dann prophylaktisch die Pumpe austauschen, um einen Betriebsstillstand zu vermeiden.

„Smart“: Eine Frage des Intelligenzquotienten

Eine intelligente Gebäudetechnik macht das Leben fraglos komfortabler. Aber was ist eigentlich „intelligent“? Wenn der Rollladenantrieb des Gebäudes mit einem Helligkeitssensor verbunden ist (bei Dunkelheit schließt, am Morgen öffnet das System) – ist das bereits „smart“? Das entspricht doch eher einem niedrigen Intelligenzquotienten. Wirklich „smart“ ist Technik dann, wenn sie von selbst auf die Komfortbedürfnisse der Nutzer einzugehen vermag. Intelligent ist es demnach, wenn eine Warmwasser-Zirkulationspumpe sich nach einer kurzen Zeit auf die Bewohner einstellt, wie etwa die „Comfort PM“ von Grundfos. Das Anpassen erfolgt durch Analyse des Nutzerverhaltens: Die Pumpe speichert alle Entnahmeereignisse in einem Entnahmekalender und steuert mit diesen Informationen über einen speziellen Algorithmus den Betrieb in Abhängigkeit der Zapfgewohnheiten der Nutzer.

Intelligenz dieses Formats bietet auch die „AutoAdapt“-Funktion bei den Heizungsumwälzpumpen „Alpha3“ oder „Magna3“. Der Hintergrund hier: Erst die richtige Regelkennlinie für die vorliegende Heizungsanlage bringt maximale Pumpen­effizienz. Doch insbesondere bei Sanierungsprojekten fehlen häufig die Daten zur korrekten Einstellung der Pumpe. Mit „AutoAdapt“ stellt sich die Pumpe selbsttätig ein, indem sie ihre Pumpenkennlinie an das System anpasst. Sie findet automatisch den bestmöglichen Sollwert für den minimalen Energieverbrauch bei hohem Komfort.

Schaut man sich die Hintergründe der „AutoAdapt“-Technologie genauer an, wird offensichtlich, wie überaus komplex diese Technik ist. Den Grundfos-Entwicklern ist es aber gelungen, diese Komplexität im Hintergrund zu belassen. Im Vordergrund steht saubere Ergonomie: Der Installateur schließt die Pumpe an die Spannungsversorgung an, die Montage ist damit beendet. Den Rest – das Herausfinden des bestmöglichen Sollwertes für die Pumpe – übernimmt „AutoAdapt“.

Mit der App in die Cloud

Wer mit seinem Pumpensystem Prozess- und Betriebsabläufe überwachen und korrigieren will, braucht zum einen aktuelles verlässliches Datenmaterial (Durchfluss, Druck, Differenzdruck, Temperatur) und zum anderen eine möglichst intelligente Verknüpfung und Interpretation dieser Daten. Sensoren liefern Daten, Mikrochips mit hinterlegter Software interpretieren sie, Stellglieder setzen deren Befehle um. Kurz: Unabdingbar ist die Fähigkeit zur Konnektivität und damit der Interaktivität! Als modulare Hardware offeriert Grundfos ein m2m-Cloudgate, das dank verschiedener Einschubkarten an unterschiedlichste Schnittstellen (z.B. diverse Feldbusse, RS485, WIFI,…) von Pumpen oder übergeordneten Steuerungen (z.B. SPS) von Kundenanlagen adaptiert werden kann. Über ein eingebautes GPS-Modul lässt sich zudem der aktuelle Standort der IoT-Anlage exakt bestimmen.

Auf diese Weise können smarte Pumpen spezifische Funktionalitäten ausführen, optional auch andere Prozessparameter über zusätzliche freie Schnittstellen mit überwachen. Der überzeugende Nutzen für den Betreiber: Eine vertiefte Transparenz und damit eine höhere Verfügbarkeit der Anlagen, verbunden mit einer verbesserten Produktivität.

Um auch hier technische Benchmarks anbieten zu können, unterhält Grundfos finanziell und personell gut ausgestattete eigene Forschungs- und Entwicklungsabteilungen, die sich mit Motoren, Frequenzumformern, Sensoren, Mikrochips und deren Programmierung beschäftigen.

Bei der „Direct Sensors“ genannten Entwicklung handelt es sich um einen mikromechanischen Halbleiter-Sensor (MEMS, Mikro-Elektro-Mechanisches System), der in einer eigenen Wafer-Fabrik der Reinheitsklasse 10 produziert wird. Die besondere Innovation ist das „direkte“ Messen auf einem Silicium-Chip. Im Gegensatz zu konventionellen Sensoren, die entweder aufwendig gekapselt oder ungeschützt dem Medium ausgesetzt sind, sorgt eine porenfreie Oberflächenbeschichtung aus amorphem Metallglas für einen dauerhaften Schutz des Sensor-Chips („Silicoat-Technologie“). Die Pumpe mit Sensoren zu bestücken, ist nur der erste Schritt auf dem Weg zur Digitalisierung. Sensoren sind notwendige, aber keinesfalls hinreichende Komponenten, um Pumpensysteme 4.0-ready zu machen. Nach der Generierung von Daten (Big Data) muss deren Analyse und Bewertung folgen (Smart Data).

Natürlich haben auch in der Welt der Pumpen smarte Apps Eingang gefunden, ebenso die Anbindung an eine Cloud: Mit der App „GrundfosGO“ hat der Service eine Fülle von Möglichkeiten, den selbst entwickelten und produzierten MGE-Motor zu parametrieren oder auszulesen. „GrundfosGO“ bietet den Zugriff auf alle Betriebsdaten, Parameter und Meldungen der Pumpe. Einstellungen lassen sich komfortabel über die grafische Anzeige, per „Klonen“ und für ganze Gruppen von Pumpen vornehmen – und in einer Cloud ablegen.

Digitalisierung bietet neue Geschäftsmodelle

Was ist künftig zu erwarten? Die Pumpen-Hersteller durchlaufen in Sachen Digitalisierung eine steile Lernkurve: Langwierige Entwicklungszyklen über Jahre hinweg werden abgelöst durch eng getaktete Entwicklungssprünge. Spezifisch für den Kunden entwickelte Algorithmen und das Daten-Management haben Priorität.

Die digitale Transformation eröffnet den Weg zu neuen digitalen Geschäftsmodellen, zeigt sich Grundfos überzeugt – und hat auch bereits diese Lösung im Visier: „Sysmon“, „Grundfos iSolutions Cloud“ (kurz „GiC“), eine modulare cloudbasierte Geschäftsplattform für OEM und Anlagenbauer.

Hintergrund: „Sysmon“ GiC ist nicht als reine Monitoring- oder m2m-Plattform anzusehen, sondern kombiniert Monitoring mit Modulen zur digitalen Geschäftsentwicklung (z.B. integrierter WebShop, Marketingwerkzeuge usw.). „Sysmon“ GiC kann dazu alle Daten der Kunden-Anlage über unterschiedlichste Schnittstellen (z.B. Feldbus/seriell) von einer übergeordneten Steuerung (z.B. SPS) importieren und an die „Sysmon“-Cloud weiterleiten.

Fazit: Durch zunehmende Vernetzung, Automation und Digitalisierung der Gebäudetechnik kann die Wohnungswirtschaft hinsichtlich des Komforts und der Sicherheit attraktive Wohnungen und Büroräume anbieten. Hinzu kommen hohe Energieeinsparungen. Kein Wunder, dass alle Marktbeobachter von hohen Wachstumsraten für das entsprechende technische Equipment ausgehen. Mit „iSolutions 4.0“ mit neuen digitalen Angeboten für das Facility Management sieht sich Grundfos bestens positioniert.