Seit Jahren steigt der Grad an Vernetzung und Automatisierung im Gebäudesektor stark an. Damit dies geschehen kann, produziert Gebäudetechnik u. a. durch verschiedene Sensoren immer mehr Daten. Die Anlagen und Systeme, die diese Daten verarbeiten, kommunizieren wiederum untereinander – durch das sogenannte Internet of Things (IoT). Nach der Erfassung und Weiterleitung der Daten braucht es im nächsten Schritt Aktoren zur Ausführung bestimmter Aktionen, etwa zur Regelung von Heizung und Licht. In einem Smart Building ist das Ziel, alle im Gebäude vorhandenen IT-Lösungen miteinander zu vernetzen und auch möglichst alle technischen Gewerke (Heizungs-, Lüftungs-, Klima- und Kältetechnik (HLKK-Anlagen), Beleuchtung, Beschattung, Sicherheitstechnik etc.) zu integrieren. Idealerweise wird dies bereits bei der Planung mitgedacht, doch auch Bestandsbauten können durch ein Retrofit - etwa im Zuge einer Generalüberholung - mit entsprechender Sensorik in Maschinen und Anlagen nachgerüstet werden. Ältere und gebrauchte Anlagen können so auf dem aktuellen Stand der Kommunikationstechnik gehalten werden.

 

Auf dem Weg zu einem smarten Gebäude, ist die Sammlung der Betriebsdaten das Eine. Doch damit aus Big Data Smart Data werden, braucht es Expertise. Anfallende Daten richtig zu interpretieren und überhaupt erst verwertbar zu machen, ist eine eigene Kunst und der Nutzen zugleich sehr vielfältig. Der zentrale Informationsknoten im Smart Building liegt laut Sebastian Stratbücker, Abteilung Energieeffizienz und Raumklima am Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP, im „digitalen Zwilling“. Dieser stellt ein möglichst konsistentes Abbild eines realen Gebäudes oder Prozesses dar und fußt auf dem bereits seit einigen Jahren  angewendeten Building Information Modeling (kurz: BIM; deutsch: Bauwerksdatenmodellierung). Der Mehrwert des digitalen Zwillings besteht darin, dass er im Gegensatz zum BIM nicht nur Planungsdaten zur besseren Verfügbarkeit in den Betrieb überführt, sondern auch aktuelle Gebäudedaten bereitstellt, um den Betrieb zu optimieren. Sebastian Stratbücker erklärt die Vorzüge der Kombination von fixer Datenbasis mit Echtzeitinformationen so:

 

„Der digitale Zwilling repräsentiert neben der Gebäudekonstruktion auch dessen bauphysikalisches und energetisches Verhalten unter dem Einfluss des Außenklimas, der Gebäudenutzung und der Steuerung und Regelung von Komponenten der technischen Gebäudeausrüstung. Damit sind die Voraussetzungen für einen optimalen und störungsfreien Gebäudebetrieb geschaffen. Denn Abweichungen zwischen tatsächlichem und erwartetem Systemverhalten lassen sich durch die Kombination von Simulation am digitalen Zwilling und Messung am realen Gebäude erkennen.“

 

Ein Vorteil ist zudem, dass der digitale Zwilling mit dem Gebäude mitwächst. Er wird planungsbegleitend erstellt, weiterentwickelt und über den gesamten Gebäudelebenszyklus hinweg genutzt. Dafür müssen die richtigen IT-Lösungen bereitgestellt werden, um die Datenbasis stets aus allen Quellen füttern und aktuell halten zu können. So ist der digitale Zwilling nicht nur ein Abbild des tatsächlichen Status quo des Gebäudes, sondern trägt auch seine Historie in sich. Durch den Rückgriff auf Messwerte, Betriebszustände und Änderungen am Gebäude sowie den Abgleich mit der aktuellen Datenlage können Anomalien identifiziert werden. So können Gebäudeverwalter und-betreiber  leichter gegensteuern und einen stabilen Betrieb gewährleisten. Auch bedarfsgerechte Wartung und Instandhaltung durch Vorhersagemodelle (Predictive Maintenance) sind dadurch möglich.

 

Für Stratbücker liegt der Mehrwert für das Facility Management auf der Hand: „Ein digitaler Zwilling dient Immobilieneigentümern und Betreibern als Entscheidungsgrundlage und verschafft seinen Nutzern ein vertieftes Systemverständnis.