Richtlinie Gebäudeautomation - Immobilien - ETH Zürich

Richtlinie
ETH Zürich
Bau- und Portfoliomanagement
CH-8092 Zürich
www.immobilien.ethz.ch
Gebäudeautomation
Änderungsindex
Datum Version Begründung/Bemerkung
16.01.2006 Überarbeitung des gesamten Dokumentes Anpassungen Standards
15.11.2007
Gesamtüberarbeitung
Auslagerung Teil SGK in Elektro-Richtlinien
Anpassung Richtlinie
20.3.2008 Version 2008-01 Gesamtrevision
15.08.2008 Adressen FB GA / Kap.3.4 Anpassung/Ergänzung
5. Januar 2009 2009-01 Gesamtrevision

ETH-Zürich Richtlinie Gebäudeautomation 2/12
Inhaltsverzeichnis
1. Allgemein ................................................................................................................................ 4
1.1. Zweck ...................................................................................................................................... 4
1.2 Geltungsbereich ..................................................................................................................... 4
1.3 Adressen Fachbereich Gebäudeautomation (Fachstelle GA) ............................................ 4
2. Gebäudeautomation ............................................................................................................... 5
2.1 GA-Systemaufbau .................................................................................................................. 5
2.2 Managementebene ................................................................................................................. 5
2.2.1 Server ......................................................................................................................... 5
2.2.2 Bedienstationen .......................................................................................................... 5
2.2.3 Alarmzentrale (AZ) ..................................................................................................... 6
2.2.4 Energie- und Medienmanagement EMMS ................................................................. 6
2.2.5 Management-Netzwerk .............................................................................................. 6
2.3 Automationsebene ................................................................................................................. 6
2.3.1 Automationsstation (AS) ............................................................................................. 6
2.3.2 Automations-Netzwerk ............................................................................................... 6
2.4 Feldebene ................................................................................................................................ 6
2.5 Organisation ........................................................................................................................... 6
2.5.1 Systemintegration ....................................................................................................... 6
2.5.2 Koordinationsstelle Gebäudeautomation .................................................................... 6
3. Engineering ............................................................................................................................. 7
3.1 GA-Datenpunktkonzept.......................................................................................................... 7
3.2 Alarmkategorien ..................................................................................................................... 7
3.3 Kommunikation ...................................................................................................................... 7
3.4 Zukunftssicherheit ................................................................................................................. 7
4. Schaltgerätekombinationen (SGK) ....................................................................................... 7
4.1 Allgemein ................................................................................................................................ 7
5. Betriebstechnische Anlage (BTA) ........................................................................................ 7
5.1 Allgemein ................................................................................................................................ 7
5.2 Schnittstelle zur Betriebs-Technischen Anlage (BTA) ....................................................... 8
5.2.1 Handbedienung, Handnotbedienung .......................................................................... 8
5.2.2 Digital Input (DI) .......................................................................................................... 8
5.2.3 Digital Output (DO) ..................................................................................................... 8
5.2.4 Analog Input (AI) ......................................................................................................... 8
5.2.5 Analog Output (AO) .................................................................................................... 8
5.2.6 Counting Input (CI) ..................................................................................................... 8
2009_01_RL_Gebäudeautomation V 2009-01

ETH-Zürich Richtlinie Gebäudeautomation 3/12
6. Inbetriebnahme ....................................................................................................................... 8
6.1 Netzwerkverfügbarkeit Inbetriebsetzung bis Belegungsbeginn ........................................ 8
6.2 Inbetriebsetzung mit Testserver ........................................................................................... 8
7. Projektdokumente .................................................................................................................. 9
7.1 Allgemein ................................................................................................................................ 9
7.2 Elektronische Weiterverarbeitung ........................................................................................ 9
7.3 GA-Prinzipschema ................................................................................................................. 9
7.3.1 Allgemein .................................................................................................................... 9
7.3.2 Synoptische Darstellung ............................................................................................. 9
7.3.3. Schema Inhalt ............................................................................................................. 9
7.3.4 Beispiel GA- Prinzipschema ..................................................................................... 10
7.4 GA-Systembeschrieb ........................................................................................................... 11
7.4.1 Allgemein .................................................................................................................. 11
7.4.2 Inhalt ......................................................................................................................... 11
7.5. GA-Engineering-Tool ........................................................................................................... 11
7.5.1 Allgemein .................................................................................................................. 11
7.5.2 Bezugsquellen .......................................................................................................... 12
2009_01_RL_Gebäudeautomation V 2009-01

ETH-Zürich Richtlinie Gebäudeautomation 4/12
1. Allgemein
1.1. Zweck
Die "Gebäudeautomation Grundlagen" wirken ergänzend zu den projektspezifischen Anforderungen der
Submission, ersetzt diese jedoch nicht.
Sie definieren im Wesentlichen folgende Punkte:
- Vereinheitlichung der Ausführung
- Normierung der Dokumentation (Funktionen, Bedienung, Kommunikation)
- Qualitätssichernde Massnahmen
1.2 Geltungsbereich
Die Grundlagen Gebäudeautomation sind auf alle Gebäude der ETHZ anzuwenden und gelten für alle
Neubau-, Umbau- und Unterhaltsprojekte.
1.3 Adressen Fachbereich Gebäudeautomation (Fachstelle GA)
Standort Zentrum (SOX): Standort Hönggerberg (HEZ):
ETH Immobilien ETH Immobilien
Abteilung Betrieb Abteilung Betrieb
Technisches Gebäudemanagement Technisches Gebäudemanagement
Sonneggstrasse 74 Schafmattstr. 11
8092 Zürich CH-8093 Zürich
Telefon: +41 44 632 67 66 (Sekretariat) Telefon: +41 44 633 67 66
Fax : +41 44 632 14 88 Fax : +41 44 633 12 17
Email: ga@ba.ethz.ch
Internet: www.immobilien.ethz.ch/betrieb/
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2. Gebäudeautomation
2.1 GA-Systemaufbau
Mit dem SCADA-Systems Wizcon besitzt die ETH Zürich ein offenes GA-Managementsystem. Dieses
fördert das Konkurrenzverhalten unter den Anbietern und senkt somit die Kosten massiv.
“Offene Gebäudeautomation“ nutzt die zur Verfügung stehenden Standards und Technologien der
Automatisierungstechnik. Planer, Unternehmer, Betreiber und Nutzer erhalten die Möglichkeit, eine
technologiebasierte, herstellerneutrale Gebäudeautomation planen, realisieren und betreiben zu
können.
Um einen effizienten Betrieb zu garantieren, beschränkt sich die ETH Zürich auf gängige Standards wie
Modbus, BacNet, KNX, OPC. Übertragungsmedium ist in jedem Fall die Netzwerkstruktur der ETH-
Kommunikation (ID-COM) via Ethernet TCP/IP.
2.2 Managementebene
2.2.1 Server
Im Server (Gebäudeserver) werden die herstellerspezifischen Daten der Subsysteme auf eine
einheitliche Basis umgesetzt. Der Gebäudeserver stellt zudem alle Daten und Dienste für die
Managementebene zur Verfügung (Client-Server-Struktur).
2.2.2 Bedienstationen
Bedienstation (Workstation nativ, mit installierter Wizcon- Software)
In der nativen Bedienstationen wird die notwendige Ergonomie und Funktionalität für eine effiziente
Betriebsführung und Alarmbehandlung zur Verfügung gestellt.
Bedienstation (Closed User Group, Webbedienung Intranet)
Die Web-Bedienung (Intranet im VLan des Management-Netzwerks) hat die geforderte Funktionalität für
eine effiziente Betriebsführung und Alarmbehandlung.
2009_01_RL_Gebäudeautomation V 2009-01

ETH-Zürich Richtlinie Gebäudeautomation 6/12
Bedienstation (Open User Group, Webbedienung Internet)
Die Web-Bedienung (Internet) hat die geforderte Funktionalität für eine effiziente Betriebsführung und
Alarmbehandlung. Zum Teil leicht eingeschränkte Funktionalität aus Sicherheitsgründen.
2.2.3 Alarmzentrale (AZ)
In der Alarmzentrale, Hönggerberg Gebäude HC0, wird die entsprechende Ergonomie und
Funktionalität zur Verfügung gestellt, die eine effiziente Alarmbearbeitung erlaubt.
2.2.4 Energie- und Medienmanagement EMMS
Das Energie- und Medienmanagement-System (EMMS) greift als autonomer Client via ftp-Server auf
die Messdaten der Gebäudeserver zu.
2.2.5 Management-Netzwerk
Die Kommunikation innerhalb der Managementebene wird über ein VLan im ETH-Netzwerk realisiert.
2.3 Automationsebene
2.3.1 Automationsstation (AS)
Automationsstationen gewährleisten eine autonome Steuerung und Regelung von gebäudetechnischen
Anlagen. Vor der Integration einer neuen Automationsstation in das Automations-Netzwerk ist mit dem
Fachbereich GA bezüglich der AS-Nummerierung Kontakt aufzunehmen.
2.3.2 Automations-Netzwerk
An der ETH Zürich wird nur noch die strukturierte Gebäudeverkabelung auf der Basis Ethernet, TCP/IP
angewendet. Aus diesem Grund ist eine weitere Nutzung der bestehenden, proprietären Businfrastruktur
nicht mehr möglich.
2.4 Feldebene
Die Verbindung von der Automationsstation zu den Feldgeräten erfolgt normalerweise mittels
Verkabelung von der SGK aus.
Diverse Feldgeräte-Hersteller bieten auch produktspezifische Feldbusse an. Deren Einsatz ist mit dem
Fachbereich GA abzusprechen.
2.5 Organisation
2.5.1 Systemintegration
Die Systemintegration muss durch ausgewiesene Fachleute mit einschlägiger Wizcon-Erfahrung
erfolgen.
2.5.2 Koordinationsstelle Gebäudeautomation
Der Fachbereich GA ist zuständig für die Integration in das GA-Managementsystem, sowie für die
Auslegung des GA Netzwerks. (siehe Kap. 0)
Die GA-Dokumentation steht in einer webbasierenden Form ETH-intern zur Verfügung. Unterlagen
können beim Fachbereich GA bezogen werden.
2009_01_RL_Gebäudeautomation V 2009-01

ETH-Zürich Richtlinie Gebäudeautomation 7/12
3. Engineering
3.1 GA-Datenpunktkonzept
Die Richtlinie "Datenpunktkonzept" ist unter www.immobilien.ethz.ch/bau/richtlinien abrufbar.
3.2 Alarmkategorien
Die Datenpunkte werden in vier verschiedene Alarmkategorien unterteilt.
Die Zuweisung der Alarmkategorie ist im GA-Datenpunktkonzept beschrieben.
3.3 Kommunikation
Die GA-Automationsnetzwerke werden durch die Kommunikation der ETH (ID-COM) gebaut und
gewartet.
Zeit- und prozesskritische Kommunikation unter Automationsstationen ist unzulässig. Informationen
dürfen durch Netzwerkunterbrüche nicht verloren gehen.
Kritische Abhängigkeiten sind Punkt zu Punkt mit separaten Kabeln zu verbinden.
3.4 Zukunftssicherheit
Spätere Änderungen, Erweiterungen oder der Ersatz von Systemteilen sollen ohne umfangreiches
Reengineering oder Austausch von Geräten möglich sein. Ferner muss es möglich sein, solche
Arbeiten ohne Mitwirkung der ursprünglichen Lieferfirma durchzuführen.
Um obiger Forderung der Zukunftssicherheit gerecht zu werden, müssen die verschiedenen
Komponenten eines GA-Systems untereinander kompatibel sein und es möglichst über die ganze
Lebensdauer des Systems auch bleiben. Dies kann nur erreicht werden, indem für alle Schnittstellen
allgemein verbreitete und herstellerunabhängige Standards angewendet werden. Sollte dies in
begründeten Ausnahmefällen nicht möglich sein (z.B. unverhältnismässig hoher Aufwand), muss die
jeweilige Lösung durch die Fachstelle GA (Kap. 1.3) genehmigt werden.
4. Schaltgerätekombinationen (SGK)
4.1 Allgemein
Die SGK-Ausrüstung ist in den Elektro-Richtlinien (ER) definiert
5. Betriebstechnische Anlage (BTA)
5.1 Allgemein
Grundsätzlich wird unterschieden zwischen integrierten Anlagen und Kompaktanlagen.
Bei integrierten Anlagen wird die Automation der Haustechnikanlage durch einen GA-Unternehmer
individuell gemäss den Richtlinien ETH realisiert. Die entsprechende Anzahl von aufgeschalteten
Datenpunkten wird hier durch das GA-Datenpunktkonzept mitbestimmt.
Bei Kompaktanlagen wird die Automation bereits vorgefertigt, als kompakte Einheit mitgeliefert und auf
den Prozess abgestimmt (Umluftkühler, Druckluftaufbereitung, etc.). Dabei werden im Projekt zu
definierende Meldungen mit einer Automationsstation ausgetauscht.
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5.2 Schnittstelle zur Betriebs-Technischen Anlage (BTA)
Die Schnittstelle zur BTA erfolgt über digitale (binäre) und analoge Datenpunkte.
5.2.1 Handbedienung, Handnotbedienung
Anlagen mit hoher Verfügbarkeit wie Laboranlagen, Kühlwasseranlagen, etc., welche einen sicheren
Betrieb garantieren, sind mit einer Handnotbedienebene, eingebaut innerhalb der SGK, ausgerüstet
(Nachstehend Handmodul).
Diverse Feldbussysteme wie MP-Bus, LON etc lassen eine Notstellfunktion mittels Handmodul nicht zu.
Diese Technologien dürfen nur in Anlagen angewandt werden, welche keinen Personen- oder
Sachschutz erfordern (siehe auch Richtlinien Laborstandard).
5.2.2 Digital Input (DI)
Für die Meldungserfassung sind potentialfreie Kontakte vorzusehen:
- Betriebs- / Rückmeldung im Meldefall geschlossen
- Alarm- und Störmeldungen im Meldefall bei stromlosem Relais geöffnet (Schliesserkontakt)
5.2.3 Digital Output (DO)
Befehlsgabe zum Leistungsteil (Handmodul / Koppelrelais mit separater Spannungsversorgung).
5.2.4 Analog Input (AI)
Eingelesene Messwerte werden in der Automationsstation als Echtwerte dargestellt.
5.2.5 Analog Output (AO)
Stellsignal zum Leistungsteil (Handmodul mit separater Spannungsversorgung).
5.2.6 Counting Input (CI)
Impulskontakt bei Impulsausgabe geschlossen.
Zählfrequenz und Entprellung muss gewährleistet sein.
Eingelesene Zählwerte werden in der Automationsstation als Echtwerte dargestellt.
Neuanlagen sind in M-Bus Technik (auf Ebene SGK-Automationsstation) auszuführen.
6. Inbetriebnahme
6.1 Netzwerkverfügbarkeit Inbetriebsetzung bis Belegungsbeginn
Bei Neu- und Totalumbauten ist die Kommunikation über die ETH-Netzwerkstruktur verunmöglicht.
Deshalb ist für das Angebot ist eine provisorische Lan-Infrastruktur (VLan3) einzurechnen.
6.2 Inbetriebsetzung mit Testserver
Aufgeschaltete Anlagen während IBS- und Testphasen erzeugen immer wieder unnötige Alarme, und
führen zum Teil auch zu Pikett-Interventionen.
Anlagen werden bis zur Vorabnahme mit einem von GA-System getrennten PC in Betrieb gesetzt,
geprüft, und erst nach Genehmigung durch den FB GA ins scharfe Wizcon implementiert.
Zu diesem Zeitpunkt sind die Alarmkategorien richtiggestellt, die benötigten AHP-Alarmtexte verknüpft,
allfällige PLC-Verknüpfungen, Scheduler und Trendfiles erstellt und die entsprechenden
Dokumentationen (auch provisorisch Stand IBS) im Besitz des FB GA.
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ETH-Zürich Richtlinie Gebäudeautomation 9/12
7. Projektdokumente
7.1 Allgemein
Als Grundlage für die Ausführung auf der Ebene Automation und Management dienen folgende
Projektdokumente:
- GA-Prinzipschema
- GA-Systembeschrieb
- GA-Engineering-Tool
Mit den obigen Kerndokumenten ist die Anlage soweit definiert, dass in der Realisierung wie auch im
Betrieb alle relevanten Informationen vorhanden sind.
7.2 Elektronische Weiterverarbeitung
Für die Kerndokumente gilt:
- GA-Prinzipschema Erstellen CAD (DXF,- DWG-Format), PDF
- GA-Systembeschrieb Vorgabe in Microsoft Word, Abagbe Word
- GA-Engineering-Tool Vorgabe in Microsoft Excel, Abgabe Excel
- Softwareausdruck GA-Applikation Firmenspezifisches Format
7.3 GA-Prinzipschema
7.3.1 Allgemein
Auf der Basis des Prozess- oder Anlageschemas wird das GA-Prinzipschema erstellt. Dabei gelten zwei
Zielsetzungen:
- Der Prozess muss schnell und als Ganzes erkannt und verstanden werden können.
- Die Weiterverwendung für die Visualisierung auf der Managementebene muss gewährleistet bleiben.
Das GA-Prinzipschema wird in die Gesamtdokumentation der jeweiligen Anlage integriert.
7.3.2 Synoptische Darstellung
Bei der Erstellung des GA-Prinzipschemas sind soweit möglich folgende Rahmenbedingungen zu
berücksichtigen:
Lüftung / Klima:
- Aussenluft (AUL) und Zuluft (ZUL) unten, Abluft (ABL) und Fortluft (FOL) oben
- Aussenluft (AUL) und Fortluft (FOL) links, Raum- bzw. Zuluft (ZUL) und Abluft (ABL) rechts
Heizung / Kälte / Sanitär:
- Vorlauf oben (d.h. Warmseite bei heizungs- bzw. Kaltseite bei kältetechnischen Anlagen)
- Rücklauf unten (d.h. Kaltseite bei heizungs- bzw. Warmseite bei kältetechn. Anlagen)
- Wirkrichtung von links nach rechts, d.h. Erzeuger/Umformer links, Verbraucher rechts
Format:
- Das GA-Prinzipschema soll auf einer A4-Seite, Querformat, Platz finden.
- Bei grösseren Anlagen soll die Anlage auf die benötigte Anzahl A4-Seiten verteilt werden,
- Die Aufteilung muss so erfolgen, dass der Prozess als Ganzes erkannt und verstanden werden kann.
Bei grösseren Anlagen sind Übersichtsbilder zu erstellen.
- Das Prinzipschema wird als Vorlage für die GA-Prozessbilder verwendet.
7.3.3. Schema Inhalt
Neben der synoptischen Darstellung des Prozesses mit allen Feldapparaten soll jeder Apparat eine
korrekte Bezeichnung aufweisen. (siehe ETHZ Richtlinie Kennzeichnungssystem)
2009_01_RL_Gebäudeautomation V 2009-01

ETH-Zürich Richtlinie Gebäudeautomation 10/12
7.3.4 Beispiel GA- Prinzipschema
Erdkollektor
AUL
S 001
FOL 2
Anlageschalter
H 004 Brandalarm
Y 701
Y 700
Y 730
M
M
M
M
130
T
S 130
B 800
PD
S 500
Lüftungsanlage Bibliothek HCO
2009_01_RL_Gebäudeautomation V 2009-01
M
M 500
ETH Zürich
WRG-ROTOR
S 100
2
M 100
M 200
+
+
F 900
Format :
Massstab :
Projektl. :
Geprüft :
Standards Haustechnik
PD
HCOHEI12
M
T
Y 701
F 933
F 930
dP
A4
-
JW
SS
dP
T
T
B 802
B 806
ABL
Bibliothek 2.OG
ZUL
Gezeichnet :
Datum :
06.04.2001
Visum :
Projekt :
Nr. VISIODOCUMENT
Bibliothek 3.OG
Anzahl Blätter
Blatt-Nr.
B
811
T
B 810
ETH Zürich
Beispiel Prinzipschema
Aenderungen
A B C D E F Datum
T
1
1

ETH-Zürich Richtlinie Gebäudeautomation 11/12
7.4 GA-Systembeschrieb
7.4.1 Allgemein
Der GA-Systembeschrieb wird durch den GA-Planer erstellt und ist Basisbestandteil für die
Ausschreibung. Der Anlagebeschrieb des HLKSE-Planers wird in den GA-Systembeschrieb integriert.
Der GA-Unternehmer ergänzt den GA-Systembeschrieb mit den vorgegebenen und eingestellten
Werten (Sollwerte, Grenzwerte).
7.4.2 Inhalt
Der GA-Systembeschrieb an der ETH umfasst im Wesentlichen folgende Kapitel:
- Identifikation
- Anlagebeschrieb
- Schnittstellen
- Sicherheitsfunktionen
- Steuerung
- Regelung
- Bedienung
Die Dokumentenstruktur muss unbedingt übernommen werden.
Beispiele für GA-Systembeschriebe können projektbezogen über den Projektleiter ETH Zürich
respektive beim Projektkoordinator "Competence Center Betrieb" bezogen werden.
Der GA-Systembeschrieb wird in der Gesamtdokumentation der jeweiligen Anlage integriert.
Er ist in Umfang und Ausführung der Komplexität der Anlagen anzupassen.
7.5. GA-Engineering-Tool
7.5.1 Allgemein
Im GA-Engineering-Tool werden alle Betriebsmittel, Datenpunkte, Sensoren und Aktoren sowie alle
übrigen Feldgeräte wie Handschalter, Sicherungen, Anzeigen etc. mit der korrekten Bezeichnung,
Leistungsmerkmalen und Alarmkategorien aufgelistet.
Das GA-Tool ist das zentrale Planungsinstrument und bildet die Grundlage für die Systemintegration
der Daten in das GA-Managementsystem Wizcon.
Der Zusammenzug der Daten aus dem GA-Engineering-Tool wird in der Anlagedokumentation der
jeweiligen Anlage integriert:
- Heizungsanlagen
- Lüftung-/ Klimaanlagen
- Kälte-/ Rückkühlungsanlagen
- Sanitäranlagen
- Sanitäranlagen Sicherheit
- Elektroanlagen Betrieb
- Elektroanlagen Kommunikation
- Elektroanlagen Sicherheit
- Gebäudeautomation
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ETH-Zürich Richtlinie Gebäudeautomation 12/12
7.5.2 Bezugsquellen
Folgende Dokumente sind zur Bearbeitung von GA-Projekten wichtige Vorgaben und können
projektbezogen über den Projektkoordinator "Competence Center Betrieb", oder über den Projektleiter
vom Bau- und Portfoliomanagement bezogen werden:
- Richtlinie Gebäudeautomation Datenpunktkonzept
- Richtlinie Elektroanlagen
- Richtlinie Anlagedokumentation
Folgende Dokumentationen sind unter der in Kap. 1.3 angegebenen Adresse verfügbar:
Gebäudeautomation Rechnerspezifikation:
- KONF_DAT_HARDWARE.pdf
Gebäudeautomation Pflichtenheft / Systemspezifikation:
- KONF_DAT_ENGINEERINGRICHTLINIE.pdf
- “APP_WI_ENGINEERING (Kap.1)“
- "APP_WI_ENGIN_BILDERSTELLUNG“.
- “APP_WI_ENGIN_WEBSCHEDULER“
- "APP_WI_WEBSCHEDULER_KONZEPT“
- “APP_WI_WEBSCHEDULER_FEIERTAG“
- “APP_WI_ HEIZPROGRAMM_ETHZ“
- “APP_WI_EINSCHALTUNG_HEIZGRUPPEN“
- GA-Engineering-Tool
2009_01_RL_Gebäudeautomation V 2009-01