Smart Buildings – Intelligente Gebäude von morgen

Doch wie genau funktioniert das? Und welche Technologien stecken hinter dem Konzept „Smart Building“? Wir werfen einen Blick auf die Hauptmerkmale solcher Gebäude, prüfen aktuelle Trends in diesem Feld und schauen, wie heute schon Zutrittskontrollsysteme eine ganz wesentliche Rolle in diesen Gebäuden der Zukunft spielen.

Was ist ein Smart Building?

Ein Smart Building ist ein Gebäude, das mit einer Vielzahl an digitalen Technologien ausgestattet ist, um Betriebsprozesse zu optimieren, den Energieverbrauch des Gebäudes zu senken und die Nutzererfahrung von Anwesenden zu steigern. 

Den Kern eines Smart Buildings bildet die Vernetzung von Systemen: Damit gelingen die effiziente Steuerung und Überwachung des Gebäudes. Hierzu werden verschiedene Technologien wie IoT-Sensoren, Echtzeit-Datenanalysen, KI-Steuerungen sowie automatisierte Systeme in das Gebäude integriert. Durch diese Verknüpfung von Informationssystemen und Gebäudetechnologien entstehen intelligente Gebäudekonzepte, die auf die Bedürfnisse und Anforderungen der jeweiligen Organisation abgestimmt sind. 

Auf Basis dieser Systeme verfügt das Gebäude selbst über eine gewisse Art von Autonomie, wodurch das Smart Building – beziehungsweise dessen Systeme – auf sich ändernde Bedingungen reagieren und nahezu autonom Anpassungen vornehmen können. Diese reichen von der Kontrolle der Raumtemperatur über die Steuerung der Beleuchtung in Gebäudetrakten bis zur Zutrittssteuerung einzelner Bereiche.

Merkmale eines Smart Buildings – Auf einen Blick

• Gebäudeautomation: Intelligente Systeme regulieren Beleuchtung, Heizung und Lüftung automatisch
• Energieeffizienz: Optimierter Energieverbrauch durch intelligente Steuerungssysteme
• Nachhaltigkeit: Reduzierter CO2-Ausstoß und verbesserte Umweltverträglichkeit
• Sicherheit: Intelligente Überwachungssysteme und Zutrittslösungen für mehr Schutz
• Konnektivität: Integration verschiedener Systeme zur zentralen Steuerung 

Smart Building vs. Smart Home – Wo die Unterschiede liegen

Sowohl Smart Buildings als auch Smart Homes basieren auf dem Konzept, moderne Technologien dafür einzusetzen, die Räumlichkeiten eines Gebäudes effizienter zu nutzen und komfortabler zu gestalten. Der Hauptunterschied besteht jedoch im Umfang und Einsatzgebiet der beiden Konzepte. 

Ein Smart Home ist in erster Linie ein privat genutztes Gebäude. Hier geht es darum, Aspekte wie die Wohnqualität und Sicherheit im eigenen Zuhause zu verbessern, indem etwa verschiedene Geräte sowie das Beleuchtungs- und Heizkonzept und ggf. auch die private Sicherheitsanlage miteinander vernetzt werden.

Smart Buildings hingegen umfassen gewerbliche und öffentliche Gebäude, in denen entsprechend deutlich komplexere Systeme zur Überwachung, Steuerung und Verwaltung von Unternehmensräumen zum Einsatz kommen (müssen). 

Die Implementierung von Automatisierungs- und anderen Technologielösungen zielt darauf ab, den Energieverbrauch der Einrichtungen zu senken, die Arbeitsbedingungen für die Nutzer vor Ort zu verbessern und die Einhaltung von (zum Teil hohen) Sicherheitsanforderungen rund um Personen und (Unternehmens-)Daten sicherzustellen. Häufig handelt es sich bei solchen Smart Buildings auch um „Smart Offices“.

Der „Digitale Gebäudezwilling“ als wichtiges Konzept

Was der Digitale Zwilling in der Fertigung ist, findet sich in der Gebäudewirtschaft unter dem Begriff „Digitaler Gebäudezwilling“ wieder. Hierbei handelt es sich um ein vollständiges virtuelles Abbild eines gesamten Gebäudekomplexes – ein digitales Duplikat, in das sämtliche Daten des „echten Gebäudes“ einfließen.

Ermöglicht wird dies, wie auch in der Produktion, durch die Erhebung großer Mengen an Daten über verschiedenste Sensoren und Geräte innerhalb des Gebäudes, die dann in Echtzeit zusammengeführt und verarbeitet werden. Diese Verknüpfung von Daten erlaubt sowohl eine detaillierte Simulation als auch eine präzise Analyse der Gebäudenutzung.

Beispiele für Datenquellen innerhalb des Gebäudes:

• Heizungs- und Temperatursteuerung: An das Heizungs- und Lüftungssystem angeschlossene Sensoren erfassen die Daten in Echtzeit und übertragen diese an ein zentrales System. Auf Basis dieser Informationen steuern im Vorfeld programmierte Automatisierungssysteme und Algorithmen die Heizungs- und Lüftungssysteme nach den Bedürfnissen der Nutzer und optimieren so kontinuierlich die Temperaturen innerhalb des Gebäudes. Dies geschieht beispielsweise durch das automatische Öffnen bzw. Schließen von Fenstern, um eine optimale Luftzirkulation zu gewährleisten.
• Licht- und Beleuchtungssysteme: Die dabei eingesetzten Sensoren analysieren die Lichtbedingungen im Raum und die Anwesenheit von Personen. Welche Lichttemperatur ist zur aktuellen Tageszeit sinnvoll? Wie ist das Wetter im Außenbereich des Gebäudes? Nach der Datenanalyse können die Systeme automatisch die Lichtverhältnisse im Raum auf die Bedürfnisse der Anwesenden anpassen oder die Jalousien zur Verdunklung einsetzen.
• Sicherheitstechnik: Rauchmelder, Videoüberwachung, Luftqualitätssensoren und vieles mehr kommen für die Sicherheit im und um das Gebäude zum Einsatz. Mithilfe von intelligenten Systemen und passender Software werden die Daten miteinander verknüpft. So lässt sich etwa im Ernstfall anhand einer Evakuierungsliste leicht nachhalten, ob und wo sich noch Personen im Gebäude aufhalten. Diese Kombination mehrerer Sicherheitslösungen steigert somit das Sicherheitsniveau des Gebäudes.
• Zutritts- und Besuchermanagement: Eine wirksame Zutrittskontrolle ist für die Sicherheit im Smart Building ein Muss. Wer hat wann Zutritt zu welchem Raum? Smarte Berechtigungs- und Authentifizierungskonzepte ermöglichen eine softwaregesteuerte Automatisierung der Zutrittssteuerung, wodurch Mitarbeiter, Kunden und Besucher nur dort und nur so lange Zutritt erhalten, wie es erforderlich ist. Geht ein Identifikationsmittel zur Öffnung von Türen verloren, kann dieses gesperrt werden, sodass kein Risiko für die Gebäudesicherheit besteht.

Diese Fülle an Datenquellen bietet Unternehmen wertvolle Informationen darüber, wie das Gebäude aktuell genutzt wird, und ermöglicht gleichzeitig einfache Planungen zur zukünftigen Nutzung. Anhand des digitalen Gebäudezwillings können Planungsverantwortliche virtuell zahlreiche Szenarien ausformulieren und im Detail simulieren, um die Räumlichkeiten des Gebäudes langfristig effizienter belegen zu können.

Vorteile von Smart Buildings

Smart Buildings optimieren Effizienz, Sicherheit und Komfort durch intelligente Technologien wie Access-Control-Systeme und IoT-Lösungen. Unternehmen profitieren dabei von Kostensenkungen, besserer Gebäudenutzung und einem nachhaltigen Betrieb. Folgend finden Sie einige Vorteile, die sich aus der intelligenten Gebäudenutzung ergeben:

• Energieeffizienz und Kostensenkung: Durch vernetzte Sensoren und automatisierte Systeme lässt sich der Energieverbrauch in Echtzeit anpassen und optimieren. Access-Control-Software kann dabei zur Erfassung der Raumnutzung eingesetzt werden – ist keine Person in dem Raum oder Gebäudetrakt, kann der Bereich automatisch weniger beheizt oder beleuchtet werden. Damit sinken die Betriebskosten des Gebäudes.
• Sicherheit & Schutz durch smarte Zutrittskontrolle: Elektronische Schließanlagen sorgen für sicheren Zutritt und überwachen Türbewegungen in Echtzeit. Die Nutzung und Analyse der Zutrittsdaten ermöglichen eine effiziente Raumplanung. Zudem entfällt die manuelle Schlüsselverwaltung, da sich der Zugang zum Firmenkomplex völlig automatisiert über den Mitarbeiterausweis oder andere Identifikationsmittel steuern lässt.
• Verbesserte Mitarbeitererfahrung: Durch den Einsatz entsprechender Sensoren sammelt das System laufend Information über die Präferenzen der anwesenden Mitarbeiter hinsichtlich Licht, Raumtemperatur, Beleuchtung und mehr. Diese Faktoren werden dann – je nach Anwesenheit - automatisch an deren Bedürfnisse angepasst. 
• Präventive Instandhaltung des Gebäudes: Das System behält stetig den Überblick darüber, ob innerhalb des Gebäudes alle Geräte und Sensoren wie geplant arbeiten oder ob irgendwelche Komplikationen auftreten. Schon minimale Störungen werden vom System registriert und können im nächsten Schritt überprüft werden. Dies reduziert die Wahrscheinlichkeit größerer Ausfälle, Kurzschlüsse oder anderer Defekte an Geräten erheblich.

Smart Buildings in der Praxis: Studien und Beispiele

Wie sehen Smart Buildings in der Praxis aus und welche Trends lassen sich erkennen? Der Salesforce Tower in San Francisco ist international eines der bekanntesten smarten Bürogebäude. Vor Ort kommen diverse Technologien wie intelligente Beleuchtung, Temperaturkontrolle, Wasserrecyclingsysteme, Aufzugssteuerung und mehr zum Einsatz. 

In Deutschland gibt es ebenso einige prominente Beispiele für Smart Buildings im Office-Bereich. Dazu zählen gerade der „Cube“ in Berlin und „The Ship“ in Köln. Viele Gebäude dieser Art wurden für ihre Konzeption ausgezeichnet und setzen heute Maßstäbe – sowohl in Sachen Produktivität und gesunder Arbeit als auch hinsichtlich eines effektiven Einsatzes von Ressourcen.

Dieser Trend hin zu mehr Vernetzung und stärkerer Effizienz, gerade in kommerziell genutzten Gebäuden, wird sich laut Studien auch so fortsetzen. So geht eine Erhebung von Grand View Research davon aus, dass dieses Marktsegment bis 2030 ein weiteres Wachstum von gut 28,5 % erfahren wird. Für den deutschen Markt wird ein Wachstum von ca. 27,7 % erwartet, maßgeblich getrieben durch den Bedarf an geringeren Stromkosten.

Sicherheit smart geplant – Zutrittskontrollsysteme in Smart Buildings

Die Zutrittskontrolle bildet einen elementaren Bestandteil von Smart Buildings. Es ermöglicht vor allem die Steuerung des Zutritts bzw. die Kontrolle des Zugangs zu sensiblen Bereichen oder Geräten. Durch die Einbindung von Zutrittskontrollsystemen und technischen Lösungen wie dem Anti-Passback-Verfahren können Unternehmen sicherstellen, dass nur berechtigte Personen Zutritt zu den Räumen und somit einen Zugang zu den darin befindlichen Geräten sowie Daten erlangen. Dies schützt Unternehmensgeheimnisse und Mitarbeiterdaten vor unbefugtem Zugriff.

Eine solche Zutrittskontrolle bietet Mitarbeitern zudem mehr Komfort und Sicherheit. Das eingesetzte Mittel zur Identifikation kann je nach Unternehmensanforderungen variieren und somit praktisch in den Arbeitsalltag integriert werden. Ob Biometrie, Chip oder Karte mit RFID-Technologie: Es gibt viele Möglichkeiten, den Zutritt zu steuern. Auch im Notfall können Zutrittskontrollsysteme hilfreich sein, indem sie die Evakuierung von Gebäuden in einer strukturierten Weise ermöglichen und Gefahren übersichtlich auf einem Security-Dashboard anzeigen.

Zutrittskontrollsysteme sind zudem essenziell für die Sicherheitsstrategie von Unternehmen – sie ermöglichen die strukturierte Umsetzung einheitlicher Standards sowie die effiziente Verwaltung von Zugängen. Dies gilt sowohl für Mitarbeiter als auch für Besucher des Gebäudes, wobei smarte Besuchermanagement-Systeme den Zugang steuern. Die im Einsatz befindliche Software kann über Schnittstellen mit bereits vorhandenen Sicherheitssystemen wie Videoüberwachung und Alarmanlage verknüpft werden.

Darüber hinaus helfen diese Systeme Unternehmen, Compliance-Anforderungen einzuhalten, indem sie den Zugang zu sensiblen Daten reglementieren. Besonders in unternehmenskritischen Bereichen wie Serverräumen oder Laboren ist eine Zutrittskontrolle entscheidend. 

Biometrische Technologien bieten zusätzliche Sicherheit und Komfort in der Interaktion mit den Räumlichkeiten des Smart Buildings, während andere moderne Softwarelösungen Funktionen wie die Zeiterfassung oder Maschinenbelegungspläne in das System integrieren können. So entsteht ein vollständig vernetzter Gesamtkomplex, der baulich-strukturell auf Effektivität und Effizienz ausgelegt ist.

Herausforderungen des Smart Building-Konzepts 

Bei all diesen Möglichkeiten, die Smart Buildings Unternehmen bieten, gibt es gleichzeitig auch eine Reihe einschränkender Bedingungen bzw. Faktoren, die bei der Konzeption eines solchen Gebäudes zu berücksichtigen sind:

• Hohe Investitionskosten: Ob bei der Errichtung eines Smart Buildings oder bei der Integration smarter Technologien – möchten Unternehmen zukünftig ein vollständig vernetztes Bürogebäude nutzen, ist dies in jedem Fall mit erheblichen Anfangskosten verbunden. Daher ist dringend zu prüfen, in welchem Zeitraum sich eine solche Investition amortisiert.
• Technische Herausforderungen: Bei der Integration der bestehenden Gebäudetechnik in die neuen Systeme können sich zahlreiche technische Schwierigkeiten ergeben. Es ist durchaus möglich, dass gerade in älteren Bestandsgebäuden existierende Systeme nicht sauber mit IoT- bzw. Automatisierungslösungen verknüpft werden können. Hier bedarf es dann ggf. eines Austauschs dieser Systeme.
• Kompatibilität der Systeme: Die Integration einer Smart Building-Lösung erfordert häufig eine sehr gewissenhafte Integration diverser Fremd-Systeme unterschiedlichster Anbieter. Dies ist besonders dann schwierig, wenn etwa proprietäre Technologien im Einsatz sind. Es braucht die passenden Schnittstellen, damit alle Daten sämtlicher Systeme an einem Punkt zusammenlaufen können. 
• Digitale Infrastruktur: Die Funktionsfähigkeit eines Smart Buildings steht und fällt mit dem dauerhaften, stabilen Datenaustausch innerhalb des Gebäudes. Solche smarten Bürogebäude benötigen eine leistungsstarke und stabile Netzwerkinfrastruktur für einen gesichert störungsfreien Betrieb. Hier sollten sich Unternehmen auch bereits mit der Frage auseinandersetzen, ob sie hinsichtlich der Speicherung von Daten auf eine Cloud- oder auf eine On-Premise-Lösung (mit weiterer Hardware) setzen möchten.
• Datenschutz und Sicherheit: Da innerhalb smarter Bürogebäude immense Mengen (personenbezogener) Daten angesammelt und verarbeitet werden, ist es von großer Wichtigkeit, mit zuverlässigen Anbietern zusammenzuarbeiten. Diese müssen sowohl die erforderliche Leistung liefern als auch die gesetzeskonforme Speicherung und Verarbeitung dieser Daten sicherstellen können.
• Cybersecurity: Ein vollständig vernetztes Smart Building ist gleichzeitig auch ein enorm attraktives Ziel für Cyberkriminelle. Aus diesem Grund muss die Cybersicherheit des Gebäudes vom ersten Moment der Umsetzung an konsequent mitgedacht werden. Kommt es hier zu Sicherheitslücken, können Unbefugte im schlimmsten Falle enorme Mengen an Daten abschöpfen und enorme wirtschaftliche Schäden verursachen.