Intelligente Gebäudeverkabelungslösungen unterstützen PoE-Beleuchtung für ein besseres Bildungsumfeld

Siemon hat sich kürzlich mit Cisco und Cree, einem führenden Anbieter fortschrittlicher PoE-Beleuchtungslösungen und ebenfalls Cisco Digital Building Partner, zusammengetan, um ein innovatives PoE-Beleuchtungssystem für eine Schule in Mobile, Alabama, als Pilotprogramm zu liefern, um wichtige Daten zu sammeln und zu analysieren – alles, um die Gesamteinsparungen und Vorteile für zukünftige bezirksweite Implementierungen zu demonstrieren.

Das Internet der Dinge (IoT) verändert das Leben, wie wir es kennen. Niederspannungsgeräte konvergieren nun in einer einzigen, vereinheitlichten physischen Infrastruktur und ermöglichen die Erfassung großer Datenmengen, die zwischen integrierten Gebäudesystemen ausgetauscht und analysiert werden können, um Geschäftsentscheidungen zu treffen, die helfen, Betriebskosten zu sparen und gleichzeitig die Effizienz und das Nutzererlebnis zu verbessern. Um die digitale Transformation weiter zu beschleunigen und die Vorteile des IoT auf alle Einrichtungen auszuweiten, hat Cisco kürzlich sein Digital Building Framework vorgestellt, das mehrere Gebäudenetzwerke – Beleuchtung, Heizung und Kühlung, IP-Video, IoT-Sensoren und vieles mehr – auf einer sicheren und intelligenten Netzwerkplattform zusammenführt.

Das Cisco Digital Building Partner Ecosystem umfasst eine Vielzahl von branchenführenden Partnern, die beim Aufbau eines digitalen Gebäudes helfen, darunter Anbieter von Beleuchtung, Gebäudeautomatisierung, Verkabelung und Software. Ein wichtiger Aspekt des Digitalen Gebäudes ist der Einsatz von Cisco Netzwerk-Switches mit Universal Power Over Ethernet (UPOE), die den IEEE Power over Ethernet Plus (PoE+)-Standard erweitern, um Niederspannungsgeräte mit bis zu 60 Watt (W) zu versorgen, einschließlich PoE-betriebener LED-Beleuchtungskörper mit Sensoren, die das Potenzial haben, die Energiekosten um 85 % zu senken.

SiemonConvergeIT, ein weltweiter Marktführer in der Entwicklung und Herstellung von Hochleistungs-Niederspannungs-Infrastrukturlösungen, ist derzeit der einzige Komplettanbieter von Verkabelungssystemen innerhalb des Cisco Digital Building Partner Ecosystems. Die ConvergeIT-Verkabelungslösungen von Siemonsind eindeutig auf das digitale Gebäude von Cisco ausgerichtet und umfassen fortschrittliche abgeschirmte Kupferkabel und Anschlussmöglichkeiten mit patentierten innovativen Technologien, die eine hervorragende Unterstützung für PoE-fähige Geräte bieten.

Im Lichte der Möglichkeiten

Als David Akridge, Executive Manager of IT beim Mobile County Public School System, die Interop Expo 2015 in Las Vegas besuchte, war er von etwas fasziniert, das ihm am Cisco-Stand auffiel: eine LED-Leuchte, die mit einem Switch verbunden war. „Ich wusste sofort, dass es sich um eine PoE-betriebene LED-Beleuchtung handelte, und nachdem ich mit Cisco über ihre Digital Building-Initiative gesprochen hatte, gingen mir all die Möglichkeiten der PoE-Beleuchtung nicht mehr aus dem Kopf“, sagt Akridge, „Wir scheuen uns nicht nur nicht davor, in unserem Schulsystem Pionierarbeit zu leisten, sondern ich habe schon immer eine Abneigung gegen herkömmliche Leuchtstofflampen gehabt – vor allem in einer Klassenzimmerumgebung. Mit der LED-Beleuchtung kann ich endlich das Licht am Ende des Tunnels sehen.“

Während Leuchtstoffröhren seit mehr als einem Jahrzehnt eine konstante Lichtquelle darstellen, zeigen Studien, dass Leuchtstoffröhren zu Kopfschmerzen und einer Überanstrengung der Augen führen können und bei Personen mit lichtempfindlicher Epilepsie zu Anfällen führen können. LED-Leuchten beseitigen nicht nur diese gesundheitlichen Bedenken, sie sind auch eine viel umweltfreundlichere Alternative. LED-Lampen verbrauchen fast halb so viel Strom wie entsprechende Leuchtstoffröhren, stoßen weniger als die Hälfte der Kohlenstoffemissionen von Leuchtstoffröhren aus und enthalten kein gefährliches Quecksilber. Mit einer Lebensdauer, die fast fünfmal so hoch ist wie die von Leuchtstoffröhren, kombiniert mit einer verbesserten Haltbarkeit und der Unempfindlichkeit gegenüber Temperatur und Feuchtigkeit, senken LEDs auch die Wartungskosten erheblich.

Durch die Implementierung von Cree PoE-Beleuchtung als Pilotprojekt auf einer Etage der Clark-Shaw Magnet Middle School des Bezirks, die vom US-Bildungsministerium als Blue Ribbon School für 2015 ausgezeichnet wurde, kann Akridge die Auswirkungen des neuen Beleuchtungssystems auf den Energieverbrauch, die Produktivität der Schüler und die allgemeinen betrieblichen Einsparungen und Effizienzen im Vergleich zu einer anderen Etage in derselben Schule, die mit Leuchtstofflampen ausgestattet ist, sorgfältig analysieren.

„Piloteinsätze sind sinnvoll, denn es ist schwierig, die Vorteile einer Technologie zu analysieren, wenn man sie nicht an der eigenen Schule, mit den eigenen Schülern und Lehrern ausprobieren kann“, sagt Akridge. „Wir haben Achtklässler in denselben Klassen, sowohl auf der Etage mit PoE-Beleuchtung als auch auf der Etage mit herkömmlichen Leuchtstoffröhren. So kann ich einen Vergleich zwischen den einzelnen Klassen anstellen. Wir werden die Testergebnisse, die Noten und das allgemeine Verhalten und die Beteiligung in der Klasse vergleichen sowie den Energieverbrauch und die Reaktion auf Notfälle sorgfältig überwachen.“

Durch den Einsatz von Cree-LED-Leuchten, die mit Präsenz- und Temperatursensoren ausgestattet sind, kann das Mobile Public School System sicherstellen, dass die Beleuchtung nur dann eingeschaltet ist, wenn sie benötigt wird, und die vernetzten Leuchten mit anderen Gebäudeautomationssystemen (BAS), wie z. B. der HLK, integrieren, um unnötigen Energieverbrauch zu reduzieren. Durch die Möglichkeit, PoE-Beleuchtung an das Netzwerk anzuschließen, kann die Schule außerdem die Beleuchtungssteuerung mit vernetzten Sicherheitssystemen integrieren und Blinkmuster für Notfälle aktivieren.

„Wir arbeiten bei diesem Projekt eng mit den Partnern von Digital Building zusammen, um die Leuchten in unsere Sicherheitssysteme zu integrieren, damit wir für bestimmte Arten von Notfällen spezifische Blinkmuster festlegen können“, sagt Akridge. „Wenn sich zum Beispiel ein aktiver Schütze im Gebäude befindet, wollen wir den Einsatz des Paging-Systems und das Wissen des Eindringlings minimieren. Wir können die Lichter und bestimmte Blinkmuster nutzen, um eine private Warnmeldung an Mitarbeiter und Schüler zu senden. Da jede Leuchte ein Knotenpunkt im Netzwerk mit einer eigenen IP-Adresse ist, können wir auch den genauen Standort jeder erkannten Bewegung ermitteln.“

Akridge hofft, die Informationen und Analysen zu erhalten, die erforderlich sind, um die Produktivität und die Kosteneinsparungen zu demonstrieren, die den Einsatz von PoE-Beleuchtung im gesamten Schulsystem rechtfertigen, einschließlich zweier neuer Schulen, die sich derzeit in der Planungsphase befinden.

Patentierte Technologie in der Zone

Nachdem die Entscheidung gefallen war, PoE-Beleuchtung an der Clark-Shaw Magnet Middle School einzusetzen, entwickelte Siemon zusammen mit Cisco und Cree eine Einrichtungsstrategie, die größtmögliche Flexibilität und Leistung bei geringstem Kosten- und Arbeitsaufwand bieten sollte. Auf der Grundlage der Empfehlungen von Cree bestand der Entwurf aus etwa 145 PoE-Beleuchtungskörpern. Das sind etwa 30 % weniger Leuchten als die ursprüngliche Leuchtstoffröhren-Beleuchtung des Raums, die sich letztlich als zu hell erwies.

Das PoE-Beleuchtungssystem wurde auch unter Verwendung eines Zonenverkabelungsdesigns bereitgestellt, das aus horizontalen Kabeln besteht, die von Cisco UPOE-Switches in den Telekommunikationsräumen (TR) zu Zwischenverbindungspunkten in einem Zonengehäuse an der Decke verlegt wurden. Vom Zonengehäuse aus wurde jeder PoE-Beleuchtungsknoten über kürzere, einfach zu verwaltende Verbindungen angeschlossen.

„Wir entwerfen PoE-Beleuchtungsprojekte mit einem Zonenverkabelungsansatz, weil er eine schnellere Bereitstellung ermöglicht, was besonders wichtig ist, wenn man die schiere Anzahl der Leuchten in einer Einrichtung bedenkt“, sagt Bob Allan, ehemaliger Global Business Development Manager für Smart Buildings und strategische Allianzen bei Siemon. „Bei der Zonenverkabelung werden die Leuchten einfach mit Patchkabeln von Steckdosen aus angeschlossen, die im Gehäuse der Zoneneinheit montiert sind, anstatt mit einer ganzen Länge horizontaler Verkabelung vom Switch im TR verbunden zu werden.“

Die Zonenverkabelung vereinfacht auch die Neukonfiguration von Geräten oder das Hinzufügen neuer Geräte mit weniger Unterbrechungen, da nur eine kurze Verbindung zum Zonengehäuse erforderlich ist. Darüber hinaus bietet die Zonenverkabelung die Möglichkeit, werkseitig vorkonfektionierte und getestete Kabelsätze vom TR zur Zone zu verlegen, um eine schnelle Implementierung, eine höhere Leistung als bei den Feldabschlüssen und kürzere Testzeiten vor Ort zu ermöglichen.

Für das Design der Zonenverkabelung setzte Siemon das neue Zone Unit Enclosure mit 24 Anschlüssen MAX® ein. Das 24-Port MAX Zone Unit Enclosure ist Teil der SiemonReihe von ConvergeIT Verkabelungslösungen für intelligente Gebäude und bietet Platz für bis zu 24 Ports mit Siemon Kupfer- oder Glasfaser-MAX-Steckdosen, Z-MAX® Kategorie 6A Ausgänge oder TERA® Kategorie 7A Ausgänge. Es verfügt über eine Schaumstoffdichtung, um Vibrationen zu minimieren und das Eindringen von Staub zu verhindern, eine vollständig abnehmbare Abdeckung für einen besseren Zugang zu den Anschlüssen und leicht zu entfernende Ausbrechöffnungen, um das Verlegen von Kabeln in und aus dem Gehäuse zu erleichtern. Das Gehäuse erfüllt außerdem die UL-Anforderungen für Plenum-Rating, so dass das 24-Port MAX Zone Unit Enclosure oberhalb der Decke im Lüftungsraum der Clark-Shaw Magnet School montiert werden konnte.

Die Verkabelungsinfrastruktur, die für die Verbindung der PoE-Lichtknoten verwendet wird, besteht aus den geschirmten Z-MAX-Systemen der Kategorie 6A von Siemon, einschließlich der geschirmten Z-MAX-Kabel der Kategorie 6A, die an den geschirmten Z-MAX-Buchsen in den 24-Port-MAX-Zone-Unit-Gehäusen angeschlossen sind, sowie aus soliden geschirmten Patchkabeln, die für die endgültige Verbindung verwendet werden.

Das geschirmte Z-MAX-System der Kategorie 6A wurde entwickelt, um eine überragende Übertragungsleistung zu erzielen und maximale Zuverlässigkeit für Fernstromanwendungen wie UPOE zu bieten. Das Trennen einer Buchsen-Stecker-Verbindung unter einer UPOE-Last erzeugt einen Lichtbogen, der die vergoldeten Buchsen-Stecker-Kontaktflächen an der Stelle des Lichtbogens erodiert. Wenn diese Erosion im Bereich der vollständig gesteckten Position auftritt, ist das Ergebnis eine unzuverlässige Verbindung. SiemonDie Z-MAX-Buchsen sind mit einer patentierten gekrümmten Kontaktgeometrie ausgestattet, die eine Beschädigung der Stecker- und Buchsenkontakte durch Lichtbogenbildung von der endgültigen Steckposition fernhält und so die Zuverlässigkeit von PoE erhöht. Das Design der Z-MAX-Buchsen eliminiert auch das Risiko einer dauerhaften Kontaktverformung aufgrund mechanischer Belastung. Die Z-MAX-Verbindungshardware von Siemonwurde von unabhängiger Seite für die Einhaltung der Norm IEC-60512-99-001 zertifiziert, die speziell entwickelt wurde, um zuverlässige Verbindungen für Fernspeisungsanwendungen zu gewährleisten, die über symmetrische Twisted-Pair-Verkabelung eingesetzt werden.

Neben der patentierten Buchsenkontaktgeometrie umfasst das Z-MAX-System der Kategorie 6A von Siemonauch höherwertige geschirmte F/UTP-Kabel, die für eine mechanische Zuverlässigkeit bis 75 °C qualifiziert sind. Dies ist wichtig, da Fernstromanwendungen wie UPOE einen Wärmestau im Kabelbündel verursachen können, der die Einfügungsdämpfung (d. h. die Signaldämpfung) erhöht. Sowohl TIA als auch ISO/IEC spezifizieren einen Einfügungsdämpfungsfaktor, der bei der Bestimmung der maximalen Kanallänge bei Temperaturen über 20°C (68°F) verwendet wird. Die Verwendung von höherwertigen geschirmten Kabeln der Kategorie 6A, wie dem Z-MAX Kategorie 6A System von Siemon, kann dieses Hindernis überwinden, indem es den Längenabschlag reduziert und die Flexibilität bietet, bei Bedarf größere Kanallängen zu unterstützen. Das geschirmte Z-MAX-Kabel der Kategorie 6A von Siemonerfordert sogar weniger als ein Fünftel der Längenreduzierung als minimal konforme UTP-Kabel der Kategorie 6A.