Hochmodernes, voll integriertes Smart Building umfasst PoE für alles mit Siemon

Jüngsten Berichten zufolge wird der weltweite Markt für intelligente Gebäude in den nächsten sechs Jahren voraussichtlich fast 110 Milliarden US-Dollar erreichen. Angesichts der Tatsache, dass 63 % der Gebäudeeigentümer, -betreiber und -manager Pläne für die Implementierung intelligenter Gebäude haben, ist klar, dass sich intelligente Gebäude schnell zum Goldstandard im kommerziellen Unternehmensbau entwickeln.

Nirgendwo wird das Konzept der intelligenten Gebäude mehr angenommen als bei gewerblichen Bauträgern, die ertragsstarke Immobilien besitzen, betreiben und finanzieren. Viele dieser Unternehmen erkennen allmählich die Vorteile der Integration von Niederspannungs-Gebäudeanwendungen, um Nachhaltigkeit, Betriebseffizienz und ein verbessertes Nutzererlebnis zu erreichen, das ihr Portfolio bereichert und letztlich zu höheren Immobilienwerten und Belegungsraten führt.

Viele wollen intelligente Gebäudetechnologien einsetzen, doch die Entscheidung für ein vollständig integriertes intelligentes Gebäude, in dem alle Gebäudesysteme zusammenlaufen und über eine IP-basierte Plattform kommunizieren und alle Endgeräte über Power over Ethernet (PoE) mit Strom versorgt werden, ist ein bedeutendes und anspruchsvolles Unterfangen. Und es ist eines, das nur durch die Zusammenarbeit mit einem fachkundigen Partner-Ökosystem – von der Planung und dem Design bis hin zur Implementierung und Lieferung – und einer robusten Siemon digitalen Gebäudearchitektur als Grundlage erfolgreich verwirklicht werden kann. Genau so ist ein führender Stadtentwickler für die Life-Science-Branche an seinen neuen, hochmodernen 88.000 Quadratmeter großen Hauptsitz herangegangen.

Früh anfangen, richtig anfangen

Wenn es darum geht, ein vollständig integriertes intelligentes Gebäude zu entwickeln, muss der Prozess bereits in der frühen Planungsphase damit beginnen, dass alle Beteiligten das Konzept annehmen und die Bedeutung der Netzwerkinfrastruktur anerkennen. Dazu ist es oft erforderlich, die Beteiligten zu schulen und aufzuzeigen, wie konvergierte und integrierte Systeme den Gebäudeeigentümern, -betreibern und -bewohnern zugute kommen können.

„Da der Mietvertrag im November 2019 ausläuft und der Kunde keine Möglichkeit hatte, zu expandieren, beschloss er, ein Grundstück zu erwerben und ein hochmodernes Gebäude als Vorzeigeobjekt für seine Kunden zu errichten“, sagt Mike Barbera, Präsident von Intersect Management, LLC, der mit der Planung und dem Bau des neuen Gebäudes beauftragt war. „Wir arbeiteten schon sehr früh in der Planungsphase mit unseren Beratern, Design- und Netzwerkinfrastrukturpartnern Siemon zusammen, um Strategien zu besprechen, spezifische Partner zu identifizieren und die wichtigsten Interessengruppen darüber zu informieren, wie man die Gebäudekontrolle und -verwaltung durch eine einzige Glasscheibe ermöglicht.“

Um die Zustimmung auf der Entscheidungsebene zu erreichen und den richtigen Ansatz sicherzustellen, besuchte Barbera zusammen mit Bob Allan, dem ehemaligen Global Business Development Manager für Smart Buildings von Siemon, Matt Scharkozy, dem Regional Sales Director von Siemon, und Bob Mobach, Telekommunikationsdesigner und Berater für das Projekt, den RBC WaterPark Place in Toronto, den Sitz der kanadischen Zentrale von Cisco. Diese 1,2 Millionen Quadratmeter große Anlage gilt als eines der ersten wirklich intelligenten Gebäude in Nordamerika, in dem alle IP-basierten Systeme integriert sind, einschließlich vernetzter LED-Leuchten, die mit fortschrittlicher Sensortechnologie ausgestattet sind und über PoE mit Strom versorgt werden.

RBC WaterPark Place in Toronto, Sitz des kanadischen Hauptsitzes von Cisco. Diese 1,2 Millionen Quadratmeter große Anlage gilt als eines der ersten wirklich intelligenten Gebäude in Nordamerika, in dem alle IP-basierten Systeme integriert sind, einschließlich vernetzter LED-Leuchten, die mit fortschrittlicher Sensortechnologie ausgestattet sind und über PoE mit Strom versorgt werden.

Nutzung eines kompetenten Partner-Ökosystems

„Als wir uns mit Cisco und dem Entwickler der Anlage in Toronto trafen, um zu erfahren, wie sie ihr intelligentes Gebäude konzipieren wollten, war das der Wendepunkt“, sagt Bob Allan. „Zu diesem Zeitpunkt wurde klar, dass wir wirklich über den Tellerrand hinausschauen mussten, und es wurde beschlossen, alle Beleuchtungs- und Gebäudesystemgeräte über ein IP-basiertes Netzwerk mit PoE-Technologie zu integrieren und mit Strom zu versorgen.“

Das Erreichen des hochgesteckten Ziels „PoE of everything“ war nicht ohne Herausforderung. Es erforderte die Zusammenarbeit zwischen allen Technologiepartnern, um die richtigen Arbeitsumfänge, detaillierten Layouts und Stücklisten zu gewährleisten, die die Projektziele erfüllen und die Integration und Effizienz für die Investitionsrendite maximieren würden.

„Eine der größten Herausforderungen bestand darin, die Hersteller aller Gebäudesysteme zu finden, die die neuesten IP-basierten und PoE-fähigen Technologien liefern konnten. Es gab nur einen Hersteller von Zugangskontrollsystemen, der sogar das von uns benötigte PoE-fähige Türsystem anbieten konnte, und wir mussten mit vielen Herstellern eng zusammenarbeiten, um ihre Produkte anzupassen“, sagt Barbera. „Das galt insbesondere für die Beleuchtung.

Der Kunde wollte keine traditionellen Büroräume mit abgehängten Decken und 2X2-Leuchten, sondern ein offenes Deckendesign mit einer breiten Palette an architektonischen LED-Beleuchtungskörpern von 20 verschiedenen Leuchtenherstellern. Die Anforderung, alle Leuchten mit dem Netzwerk zu verbinden und über PoE mit Strom zu versorgen, erforderte eine umfangreiche Koordination und ein maßgeschneidertes Design.

Um die 2500 PoE-Leuchten und 100 verschiedenen Beleuchtungssystemkonfigurationen in der neuen Einrichtung zu unterstützen, stellten Brad Sandman, Division Manager für IES Communications, der für das Projekt ausgewählte Siemon Certified Installer (CI), und Bob Mobach Igor bei Barbera und dem Kunden vor, nachdem sie den Hauptsitz von Igor besucht hatten, um die Lösung zu recherchieren und zu verifizieren. Gemeinsam entschied man sich für das bahnbrechende herstellerunabhängige Knotendesign von Igor, das sowohl Daten als auch Strom für alle LED-Beleuchtungskörper, Niederspannungssensoren und Wandsteuerungen bereitstellt, so dass die Einrichtung über ein vollständig vernetztes, intelligentes PoE-Beleuchtungssystem verfügt. Der webfähige, Ethernet-basierte Überwachungscontroller und das Cloud-basierte Portal von Igor ermöglichen außerdem die Überwachung und Steuerung des gesamten Beleuchtungssystems von einem zentralen Standort aus sowie die Datenanalyse und Berichterstattung über Sensor-, Energie- und Systemnutzungsdaten.

„Oft erwarten Ingenieure oder Gebäudemanager Energieeinsparungen, weil sie glauben, dass die Dinge genutzt werden, aber wenn man Daten hat, kann man sehen, was tatsächlich passiert. Ohne Informationen weiß man einfach nicht, wo man anfangen soll“, erklärt Dwight Stewart. „Mit unserem PoE-basierten softwaredefinierten System können Sie diese Verbesserungen und Anpassungen in der Software schnell und einfach vornehmen. Beispielsweise haben wir anhand von Analysen festgestellt, dass wir in einem großen Gemeinschaftsraum 50 % Energie einsparen konnten, indem wir die Zeitüberschreitungen der Bewegungssensoren von 5 Minuten auf 3 Minuten geändert haben. Das lässt sich nachweisen, denn es gibt die Daten, die das belegen.

Die Igor-Steuerungsplattform war auch entscheidend für die Erfüllung der kalifornischen Anforderungen an die Energieeffizienz von Gebäuden nach Title 24, wie z. B. die zulässige Leistungsdichte der Beleuchtung für verschiedene Raumtypen, die obligatorische Zeitabschaltung von Präsenzmeldern und die Tageslichtdimmung. Das Gebäude verfügt außerdem über PoE-fähiges elektrochromatisches Glas, das elektronisch getönt werden kann und über Bedienelemente in den Konferenzräumen eingestellt werden kann.

Sicherstellung einer robusten digitalen Gebäudearchitektur

Die Zusammenarbeit war der Schlüssel zum Erreichen des „PoE of Everything“-Ziels. Um ein vollständig integriertes intelligentes Gebäude zu erreichen, ist jedoch auch die richtige digitale Architektur erforderlich, die alle angeschlossenen IP- und PoE-fähigen Geräte unterstützt, unabhängig von der Übertragungsgeschwindigkeit oder der Fernspeisung. Der Einsatz eines einzigen Verkabelungssystems war auch der Schlüssel zur Beseitigung verschiedener Kabeltypen und zur Vereinfachung der Implementierung neuer Geräte und Technologien.

„Jedes vernetzte Gerät in der Einrichtung wird über PoE mit Strom versorgt und über eine Verkabelung der Kategorie 6A angeschlossen. Wir haben sogar Kategorie 6A für das Gebäudeautomationssystem spezifiziert, obwohl es dieses Leistungsniveau nicht benötigt. Es ging eher darum, einen einzigen Verkabelungstyp für das gesamte Gebäude zu haben, um zukünftige Umzüge, Erweiterungen und Änderungen besser zu unterstützen“, sagt Bob Mobach.

SiemonDas durchgängige Z-MAX® Für die Verkabelungsinfrastruktur wurde ein End-to-End-System der Kategorie 6A gewählt, das GT-Kabel der Kategorie 6A mit einer diskontinuierlichen Folienkonstruktion umfasst, die eine einfache Installation und einen geringeren Kabeldurchmesser ermöglicht und gleichzeitig eine überragende Übertragungsleistung von 10 Gb/s sowie eine verbesserte Wärmeableitung bietet. Das Z-MAX-System wurde für den Anschluss und die Stromversorgung aller Geräte verwendet, darunter:

• Beleuchtungsknotenpunkte und architektonische Beleuchtungskörper
• Notbeleuchtungssysteme
• Drahtlose Zugangspunkte (WAPs)
• Sicherheitsüberwachungskameras
• Türzugangskontrollgeräte
• Audiovisuelle Anzeigen und Geräte
• Systeme zur Schallmaskierung

• Öffentliche Sicherheit und zellulare verteilte Antennensysteme
• Elektrochromatisches Glas
• Verkaufsautomaten und Cafeteria-Kassensysteme
• Ladestationen für Elektroautos und intelligente Parksysteme
• HLK, Aufzugsteuerung und andere Gebäudeautomationsgeräte

Mehrere der Geräte wurden mit dem feldkonfektionierten Stecker der Kategorie 6A von Siemon Z-PLUG™ angeschlossen, der eine schnelle Verbindung direkt zu den Geräten ermöglichte. Das kürzere Steckerdesign des Z-PLUGs mit abgerundeten Kanten war auch ideal für den Anschluss an Geräte mit begrenztem Platzangebot.

„Das Projekt erforderte nicht nur einen einzigen Verkabelungstyp, sondern das Ziel war auch, die Verkabelung zu verbergen. Dies erforderte innovative Wege mit einem 7-Zoll-Hochflursystem in fast jedem Stockwerk, Kabelkanälen in abgehängten Decken und dem strategischen Einsatz von starren Rohren, um die Verkabelung der Geräte zu unterstützen und zu verbergen“, sagt Mobach. „Die Möglichkeit, Geräte wie die PoE-Beleuchtungsknoten direkt anzuschließen, half uns, sichtbare Kabel und den Bedarf an Dosen und Steckdosen zu vermeiden. Wir haben zu diesem Zweck eine Menge Z-PLUGs verwendet und waren mit der Leistung sehr zufrieden.“

Die Verwendung von Z-PLUGs erleichterte zwar die Installation, doch die Komplexität des Beleuchtungssystems erforderte eine einzigartige Kompetenz und Koordination zwischen den Beleuchtungsherstellern, Igor und den Elektro- und Niederspannungsinstallateuren.

„Aus Sicht der Beleuchtung war nichts standardisiert, und wir mussten sicherstellen, dass wir für jede Leuchte die richtige PoE-Wattleistung hatten. Selbst bei gleichen Leuchten mussten wir die Wattzahl aufgrund der unterschiedlichen Längen berechnen“, sagt Sandman. „Das war zwar einmalig und kompliziert, aber wir haben viel gelernt und sind wirklich zu Experten für PoE-Beleuchtung geworden.“ IES ist nun dabei, Siemon Digital Lighting Partner (DLP) zu werden, eine Zertifizierung, die die Kompetenz bei der Einrichtung von Hochleistungs-Netzwerkinfrastrukturen nachweist, die PoE-Beleuchtung als integralen Bestandteil eines intelligenten Gebäudes nutzen.

Die Glasfaser-Backbone-Infrastruktur im gesamten Gebäude musste auch robust genug sein, um große Datenmengen von den verschiedenen Systemen im Gebäude zu übertragen. Eine Kombination aus SiemonSinglemode- und Multimode-Glasfaserkabelsystemen wurde vom Eingangsbereich bis zum Hauptgeräteraum im fünften Stockwerk und zurück zu den Telekommunikationsräumen und den vier darunter liegenden Ebenen mit Parkplätzen und Umkleideräumen verlegt.

„Wir brauchten ein 40-Gigabit-Backbone, um alle Daten zu unterstützen, und wir hatten vor allem Engpässe durch die hochwertige digitale Beschilderung im gesamten Gebäude. Wir haben schließlich 48 Stränge Singlemode und 48 Stränge Multimode für das Backbone eingesetzt“, sagt Mobach. „Wir haben außerdem eine vollständige Redundanz mit vier verschiedenen Dienstanbietern implementiert, die über verschiedene Eingänge in das Gebäude gelangen und deren Geräte in einem separaten Meetingraum untergebracht sind, sowie mit zwei Backbones, die in jeden Telekommunikationsraum führen.“

Pünktliche Lieferung von Innovationen

Die Planung und Gestaltung eines vollständig integrierten intelligenten Gebäudes ist schon eine Herausforderung, aber es bedurfte auch eines starken Partnersystems, um die Lösung effektiv zu liefern und die einzigartigen Anforderungen des Eigentümers innerhalb des engen Zeitplans zu erfüllen.

Ein Bereich der neuen Einrichtung bietet eine Laborumgebung für Kunden aus dem Bereich Biowissenschaften, komplett mit maßgeschneiderten, vorverkabelten mobilen Tischen. Die Verkabelung ist an der Decke offen und verläuft sauber durch maßgeschneiderte Kabeltrassen und -kanäle, die so konzipiert sind, dass sie HLK-, Gas- und andere Systeme umgehen. Für die Verteilung der Netzwerkverbindungen zu den Bänken wurde ein Zonenverkabelungskonzept verwendet, das einen horizontalen Konsolidierungspunkt enthält, der kürzere Kabelverbindungen vom Zonengehäuse zu den Ausgängen und Geräten ermöglicht. SiemonZur Unterbringung der Ausgänge des Konsolidierungspunkts wurde das 24-Port-Zonengehäuse MAX® verwendet. Dieses flache Gehäuse erfüllt die Plenum-Anforderungen und verfügt über eine Schaumstoffdichtung, die das Eindringen von Staub verhindert und die Anschlüsse schützt.

PowerGUARD® für ein „PoE of Everything“-Konzept

SiemonDas End-to-End-System Z-MAX der Kategorie 6A ist aufgrund seiner PowerGUARD® Technologie, die speziell für die Unterstützung von fortschrittlichem PoE entwickelt wurde, ideal für die Unterstützung des „PoE of Everything“-Konzepts für die neue Einrichtung geeignet.

• Die Kabel der Kategorie 6A GT mit PowerGUARD-Technologie sind für mechanische Zuverlässigkeit in Umgebungen mit hohen Temperaturen von bis zu 75° C qualifiziert und gewährleisten eine hervorragende Wärmeableitung, um den Wärmestau in den Kabelbündeln zu reduzieren, der zu Leistungseinbußen bei der Fernspeisung führen kann.
• SiemonDie Z-MAX-Buchsen mit PowerGUARD-Technologie verfügen über eine patentierte gewölbte Form der Buchsenkontakte, die das Anschließen und Trennen von Steckern an die neuesten Fernstromanwendungen ohne das Risiko einer Beschädigung des Steckers durch elektrische Überschläge ermöglicht.
• SiemonDer feldkonfektionierte Z-PLUG-Stecker mit PowerGUARD-Technologie verfügt über ein vollständig geschirmtes 360-Grad-Gehäuse und eine Betriebstemperatur von 75 °C, die die Wärmeableitung für PoE verbessert.

„Der Gebäudeeigentümer wünschte sich viel Flexibilität in der Laborumgebung und die Möglichkeit, Tische bei Bedarf einfach abzutrennen und zu verschieben. Deshalb entschieden wir uns für eine Zonenverkabelung mit einem Konsolidierungspunkt unter Verwendung der Siemon Gehäuse, die jeweils vier bis acht Benutzer bedienen“, erklärt Mobach. „Alles musste zusammenpassen, und Matt Scharkozy und das Team von Siemon waren in der Lage, ihre Gehäuse in der gleichen weißen Farbe zu gestalten, die auch für die maßgeschneiderte quadratische Plattform für die Verteilung von Gas, Strom und Netzwerkanschlüssen verwendet wurde.“

Die Lieferung der Lösung innerhalb des sehr ehrgeizigen Zeitplans erforderte auch für das Installationsteam von IES Communications erheblichen Aufwand und Koordination. „Die größte Herausforderung war die Einhaltung des Zeitplans angesichts der extremen Komplexität des Designs und der ästhetischen Anforderungen des Gebäudeeigentümers. Da die Verkabelung und die Leerrohre im größten Teil des Gebäudes nicht sichtbar sein durften, mussten alle Leerrohre entworfen und verlegt werden, bevor der Beton gegossen wurde“, sagt Sandman von IES. „Und es ging nicht nur um die Koordination mit anderen Gewerken. Die Sicherstellung der Materialverfügbarkeit war ebenfalls entscheidend für die Einhaltung des Zeitplans, und Siemon leistete hervorragende Arbeit bei der Zusammenarbeit mit den örtlichen Händlern, um Probleme mit den Lieferzeiten zu vermeiden. Dies war besonders wichtig, da wir fast keine Lagerhaltung vor Ort hatten.“

Als das Projekt in die Tat umgesetzt wurde, waren maximale Anstrengungen und die Koordinierung aller Gewerke entscheidend für die Einhaltung der strengen Einzugsfrist. Vorübergehende Kühlung war erforderlich, um die Telekommunikationsräume in Betrieb zu nehmen, die für die Beleuchtung im gesamten Gebäude benötigt wurden, und die IES-Installationsteams arbeiteten Tag und Nacht, um sicherzustellen, dass die Verkabelungssysteme für die Inspektion bereit waren. Nach zwei Jahren Bauzeit wurde die Verkabelung der Einrichtung schließlich rechtzeitig fertiggestellt, getestet und in Betrieb genommen, so dass alle Mitarbeiter im September 2019 in die Einrichtung einziehen konnten. Als eines der ersten Gebäude seiner Art mit einem „PoE of Everything“-Konzept gilt der neue, auffällige Hauptquartierkomplex nun als eines der ikonischsten intelligenten Gebäude in Kalifornien.

„Diese Einrichtung ist jetzt ein unglaubliches Vorzeigeobjekt, in dem der Eigentümer vollständig integrierte Systeme vorführen kann“, sagt Barbera. „Und da jedes Gerät über das Verkabelungssystem der Kategorie 6A von Siemonüber PoE mit Strom versorgt wird, spart man eine Menge Strom und kann gleichzeitig sicherstellen, dass die Anlage für zukünftige Technologien leicht erweiterbar ist.“