Entwicklung eines kostengünstigen Energiemanagements für Wohn- und Bürogebäude auf Basis optimierter Energiekonzepte

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1 Entwicklung eines kostengünstigen Energiemanagements für Wohn- und Bürogebäude auf Basis optimierter Energiekonzepte Abschlussbericht zum BMWi Vorhaben KENWO Förderkennzeichen F 1. Titel der Reihe ennovatis Berichte zum Energiemanagement Mit Beiträgen von F. Schmidt, R. Kopetzky, H. Freihofer, R. Smolin, U. Jahn, F. Schönfeld, D. Hildebrandt, alle ennovatis GmbH H. Plath, K. Fehlauer, J. Peters, alle IAIB Ennovatis ISSN März 2008

2 Impressum Entwicklung eines kostengünstigen Energiemanagements für Wohn- und Bürogebäude auf Basis optimierter Energiekonzepte Abschlussbericht zum BMWi Vorhaben KENWO Förderkennzeichen F 1. Titel der Reihe ennovatis Berichte zum Energiemanagement Herausgeber: ennovatis GmbH Dechwitzer Straße 11 D Großpösna (bei Leipzig) Verfasser: F. Schmidt, R. Kopetzky, H. Freihofer, alle ennovatis GmbH H. Plath, K. Fehlauer, J. Peters, alle Institut für angewandte Informatik im Bauwesen IAIB e.v., Alter Holzhafen 17c, Wismar, Großpösna, März 2008 Ennovatis ISSN

3 I Kurzfassung Ziel des Forschungs- und Entwicklungsvorhabens KENWO war es die Einführung konkreter, ganzheitlicher und optimierter Energiekonzepte in praktischen Anwendungen weiter voranzubringen. Die Umsetzung der Energiekonzepte kann jetzt mittels eines kostengünstigen Energiemanagementsystems überwacht und dadurch nachhaltig gestaltet werden. An Hand ausgewählter Gebäude wurden verschiedene Aspekte dieses Ansatzes erprobt und Erfahrungen mit einer praxisgerechten Umsetzung gesammelt. In KENWO ging es also nicht in erster Linie um innovative Technik, die nur unter erheblichen finanziellen Anstrengungen umgesetzt werden kann, sondern darum, durch innovative Kombinationen vorhandener Technik intelligente und kosteneffektive Beiträge zur Erhöhung der Energieeffizienz von Gebäuden zu entwickeln und diese auf breiter Front einzusetzen. Im Projekt wurde dieses Ziel voll erreicht. Das zeigt sich zum einen am starken Wachstum der Firma ennovatis und des im Rahmen dieses Projektes mit aufgebauten Netzwerkes von Servicepartnern (die gemeinsam mit ennovatis die praktische Umsetzung von Maßnahmen zur Erhöhung der Energieeffizienz in Gebäuden vorantreiben) als auch an den Ergebnissen des Projektes, aus denen heraus viele neue Produktideen entstanden sind. Als Konsequenz eröffnen die Ergebnisse des Projektes neue Möglichkeiten der Betriebsoptimierung und erlauben es die Methoden des effizienten Betriebes von Gebäuden auch im Bereich der Wohnungswirtschaft einzusetzen (Energieampel Wohngebäude). Abstract The primary objective of the F&E project KENWO was to support the introduction of holistic and optimized energy concepts into practical applications. It is now possible to install energy management in most buildings including apartment buildings with costs less than 10 % of the annual energy bill. This is described in this report and demonstrated through various demonstration projects. To reach these goals we have combined existing technologies in an innovative manner. This includes A standard procedure (workflow) to introduce energy management A cost effective data logger which also can fulfil basic functionalities of a building automation system A method to determine goals for consumption based on previous energy assessment and certification Visualisation techniques for both intelligent monitoring and user integration (continuous energy labelling) and will allow to develop new strategies to increase the efficiency of energy use in almost all kinds of buildings.

4 II Inhaltsverzeichnis 1 Das Projekt und seine Ziele Die Ausgangslage und was wir erreichen wollten Neuartigkeit des Vorhabens Struktur des Projektes Arbeitsplan und Meilensteine Partner des Projektes Die wichtigsten Ergebnisse des Projektes Weiterentwicklung des vierstufigen Vorgehensmodells Energiekonzept Der Datenlogger Smartbox Verbesserung des Nutzerinterfaces - die Energieampel Energiemanagement für die Wohnungswirtschaft Einordnung der Ergebnisse in den Stand von Wissenschaft und Technik zu Ende des Projektes Wichtige Arbeitsschritte und ihre Ergebnisse AP 1 bis AP 7 Entwicklungsarbeiten AP 1 Entwicklung des Datenübertragungsmoduls AP 2 Energieampel Wohngebäude AP 3 Schulungskonzept Energieampel Wohngebäude AP 4 Workflows zur Erstellung eines Energiekonzeptes AP 5 Energieampel Bürogebäude AP 6 Entwicklung der Workflows Kurzzeitmessung AP 7 Entwicklung der Workflows Langzeitmessung AP 8 bis AP 12 Demovorhaben AP 8 Demonstrationsvorhaben Wohngebäude AP 9 Demonstrationsvorhaben Bürogebäude AP 10 Demonstrationsvorhaben öffentliche Liegenschaften AP 11 Demonstrationsvorhaben Energiekonzepte AP 12 Demonstrationsvorhaben Langzeitmessung Was wir aus den Demonstrationsvorhaben gelernt haben AP 13 bis AP 16 Auswertung und Verbreitung AP 13 Aufbau eines Vertriebsnetzes AP 14 Das ennovatis Service Partner Netz AP 15 Internet Präsentationen der Demoprojekte AP 16 Abschlussbericht Leitfaden Energiemanagement Energiemanagement meint bedarfsorientierte Betriebsführung Feststellung des tatsächlichen Verbrauches an Primärenergie Datenerhebung Sensorik Datenerfassung - Datenlogger...65

5 3.2.3 Datendarstellung - Intelligente Überwachung Datenauswertung Fehlererkennung und Diagnose Feststellung des zum Verbrauch gehörenden Bedarfes an Nutzenergie Stufe 1 - Benchmarking Stufe 2 - Zertifizierung durch einen Bedarfsausweis Stufe 3 - Modellbasierte Betriebsoptimierung Stufe 4 - Kontinuierliche Bedarfsüberprüfung Anpassung des Verbrauches an den Bedarf Wie lassen sich Verbrauch und Bedarf vergleichen Die 10 wichtigsten Maßnahmen zur Verbesserung der Effizienz und zur Vermeidung von Verschwendung Maßnahmen zur Reduktion des Bedarfs Die 10 populärsten Maßnahmen zur Erhöhung der Energieeffizienz Die am meisten überschätzten Maßnahmen zur Erhöhung der Energieeffizienz Ableitung von Maßnahmen zur kosteneffektiven Bereitstellung der zur Deckung des Nutzenergieverbrauches nötigen Primärenergie Aufdeckung der Nutzereinflüsse Einrichtung einer Energieampel Anregungen zum Energiesparen Transparente Kostenstrukturen Schulung der Nutzer Energiemanagement in der Wohnungswirtschaft Energiemanagement in der Wohnungswirtschaft Die Ansätze des Projektes KENWO Zeitnahe Sammlung der Verbrauchsdaten Nutzergerechte Auswertung Darstellung im Internet das Mieterportal Realisierung der Energieampel und erste Erfahrungen Energieampel auf Basis zentraler Daten Energieampel auf Basis wohnungsspezifischer Daten Energieampel auf Basis wohnungsspezifischer Daten Schlussfolgerungen Ausblick - Überlegungen zu regelbasierten Auswertungen Hier gibt es weitere Informationen Verwertung Verwertung durch die ennovatis GmbH Veröffentlichungen aus dem Projekt Ennovatis und ihr Partnernetzwerk...90 III

6 5.1.3 Installationen der Smartbox Verwertung durch das IAIB Verwertung durch die HOCHTIEF EM GmbH Verwertung durch die MINOL AG Verwertung durch den Landkreis Ludwigslust Schlussfolgerungen Was wir erreicht haben Mögliche nächste Schritte Modellbasiertes Energiemanagement Energiemanagement in Stadtquartieren Energiemanagement und Stadtrendite Literatur Anhang Anhang 1: Liste der ennovatis Service Partner Stand Anhang 2: Anwendungsbereiche der Smartbox ennovatis Smartbox Übersicht Funktionalitäten ennovatis Smartbox Standardfall ennovatis Smartbox Netzanalyse ModBus ennovatis Smartbox Temperaturerfassung Warmwasserboiler ennovatis Smartbox Optimierung Versorgungsanlage ennovatis Smartbox Haus-Fernkontrolle ennovatis Smartbox Rollladensteuerung ennovatis Smartbox Heizungssteuerung ennovatis Smartbox Spitzenlastoptimierung ennovatis Smartbox Leckage-Meldung über M-Bus Zähler ennovatis Smartbox Alarmanlage ennovatis Smartbox Überwachung Solaranlage ennovatis Smartbox Regelung Heizanlage ennovatis Smartbox Klimaregelung ennovatis Smartbox Firmwareoption: RS ennovatis Smartbox Firmwareoption M-Bus Router ennovatis Smartbox Firmwareoption M-Bus Frame-Analyser ennovatis Smartbox Firmwareoption Serielles Modem Port über TCP/IP Anhang 3: Energiebericht Bürogebäude Gruga Park Energieausweis Energiebericht - Projektbeschreibung Das Projekt KENWO Gebäudemodellierung in CADdict CAD Das Datenerfassungskonzept Anbindung der GLT IV

7 8.3.7 Nutzerinformation Anhang 4: Energiebericht Haus 1 berufliche Schule Ludwigslust Energieausweis Energiebericht für die Berufliche Schule Ludwigslust Haus Einleitung Aufgabenstellung Grundlagen der Berechnungen Verwendete Rechenverfahren und Programme Begriffe und Definitionen Bestandserfassung und Bewertung Allgemeines Baukörper Schäden und Mängel Anlagentechnik Schäden / Mängel Nutzerverhalten Energiebilanz Verbrauchsdaten Kennzahlenvergleich Verbrauchskosten Verbesserungsmaßnahmen Vorgehensweise und Randdaten Beschreibung der Maßnahmen Umstellung von Fernwärme auf Eigenversorgung Variante Eigenversorgung: zentral oder dezentrale Versorgung Warmwasserbereitung mit Solarthermie Zusammenfassung Empfehlungen und Umsetzung Sonstige Empfehlungen Hinweis zu den Ergebnissen Anhang Pläne und Fotos Anhang 5: Beispiel für die Umsetzung des Konzeptes Schulung von Hausmeistern Anhang 6: Bedienungsanleitung ennovatis Mieterportal Hausverwalter Benutzerverwaltung Objektverwaltung Leerstände Objektauswertung Mieter Benutzerverwaltung Objektauswertung Anhang 7: Ablauf Kundenschulung V

8 VI Verzeichnis der Abbildungen Abbildung 1: Beiträge zum Annex 46 aus dem Projekt KENWOtwoEnERGo - Zertifizierung Abbildung 2: Beiträge zu den Projekten ModBen und BuildingEQ - Continuous Commissioning Abbildung 3: Die Smartbox als Basis für Energie- und Hausdaten Management Abbildung 4: Die Energieampel stellt Verbräuche in verschiedenen Kontexten dar Abbildung 5: Gebäudebestand der BRD (Quelle BMVBS) Abbildung 6: Aufbau der ennovatis Smartbox für Nichtwohngebäude Abbildung 7: Technische Daten der ennovatis Smartbox (Ausschnitt) Abbildung 8: Energieampel Sicht des Verwalters Abbildung 9: Energieampel aus Sicht verschiedener Nutzer - Relative Verbräuche Abbildung 10: Vergleich der Verbräuche einer Einheit mit dem Gesamtverbrauch Abbildung 11: Entwurf der Energieampel für Bürogebäude Abbildung 12: Schema zur Umsetzung der Energieampel für Bürogebäude Abbildung 13: Vergleich zweier Zeitreihen über ennovatis Controlling Abbildung 14: Temperaturüberwachung in einer Schule Abbildung 15: Vergleich von Soll und Ist Verbräuchen aus einem Energiebericht Abbildung 16: Smartcase die mobile Smartbox Abbildung 17: funkbasierte HKV klassisch Abbildung 18: funkbasierte HKV integriert in EM Abbildung 19: Mehrfamilienwohnhaus in Wismar Abbildung 20: Bürohaus Haus 200 der SWL Abbildung 21: Gebäudemodell SWL Bürohaus mit Zonierung der 4 Bürotrakte Abbildung 22: Bürogebäude unseres Servicepartners LAS Abbildung 23: Bürogebäude mit raumbezogenem Verbrauchsranking Abbildung 24: EM Portal der Uni Wismar - Einstiegsseite Abbildung 25: EM Portal der Uni Wismar - Gebäudebeschreibung Abbildung 26: EM Portal der Uni Wismar - Gebäudebewertung Abbildung 27: EM Portal der Uni Wismar - Onlinedaten Abbildung 28: EM Portal der Uni Wismar Ausstattung und Nutzung Abbildung 29: Kostenkennwerte Wärme der Schulen im Landkreis Ludwigslust Abbildung 30: Das EM Portal des Landkreises Ludwigslust Abbildung 31: Ranking der Verbräuche in 2007 der Schulen im Landkreis Ludwigslust Abbildung 32: Onlinedaten der Kindertagesstätte Plappersnut Abbildung 33: Gebäudemodell Abbildung 34: Die Schnittstellen der ennovatis Smartbox... 76

9 VII Abbildung 35: Technische Struktur der Energieampel für Wohngebäude Abbildung 36: Benchmarking der Verbräuche einer Liegenschaft - Jahres- und Monatswerte Abbildung 37: Mieterportal - Daten zur Verwaltung einer Liegenschaft Abbildung 38: Mieterportal - Vergleich der Verbräuche auf Raumebene Abbildung 39: Die Wohnanlage Abbildung 40: Sicht des Verwalters Jahres-, Monats- und Tagesübersichten Abbildung 41: Sicht des Bewohners Monatsübersicht Wasserverbrauch Abbildung 42: Sicht des Bewohners - Monatsübersicht Heizenergie Abbildung 43: Bürogebäude mit raumbezogenem Verbrauchsranking Abbildung 44: Kumulierte und absolute Verbrauchswerte eines Wärmezählers Abbildung 45: Energieampel zur Tendenzvorhersage (Quelle Minol) Abbildung 46: Vom Energieausweis zur modellbasierten Betriebsführung Abbildung 47: Grundriss des Bürogebäudes Grugapark: EG Abbildung 48: Grundriss des Bürogebäudes Grugapark: 1. OG Abbildung 49: Raumteilung des Bürogebäudes Grugapark: 1. OG Abbildung 50: dxf-hintergrundbild Bürogebäude Grugapark: 3. OG Abbildung 51: Grundriss des Bürogebäudes Grugapark: 2. OG Abbildung 52: Grundriss des Bürogebäudes Grugapark: 3. OG Abbildung 53: Gebäudemodell des Bürogebäudes Grugapark: Ansicht Abbildung 54: Gebäudemodell des Bürogebäudes Grugapark: Ansicht Abbildung 55: Gebäudemodell des Bürogebäudes Grugapark: Ansicht Abbildung 56: Konzept für die Anbindung der GLT im Bürogebäude Grugapark Abbildung 57: Onlinedarstellung der Verbrauchsdaten im Bürogebäude Grugapark Abbildung 58: Zu- und abgeführte Heizenergieflüsse im Monatsbilanzverfahren nach DIN V Abbildung 59: Transmissionsverluste Abbildung 60: Heizenergiekennzahlenvergleich Abbildung 61: Entwicklung der Gesamtkosten für Fernwärme Abbildung 62: Diagramm Wirtschaftlichkeit Abbildung 63: Diagramm Kohlendioxid Emissionen Abbildung 64: Lageplan mit vorhandener Fernwärmetrasse Abbildung 65: Wärmeverbrauch für Warmwasserbereitung Haus 1 von April 2007 bis April Abbildung 66: Wärmeverbrauch Haus 1 Warmwasser Januar 2008 und 5.1. bis Abbildung 67: Schulungsunterlagen Abbildung 68: Schulungsunterlagen Abbildung 69: Gesamter Wärmemengenbedarf eines Raumes (Monatsansicht) Abbildung 70: Detailansicht eines Wasserzählers (Jahresansicht)

10 Abbildung 71: Vergleich des Wasserverbrauchs eines Monats Abbildung 72: Vergleich des Wärmeverbrauchs der Räume einer Nutzeinheit VIII Verzeichnis der Tabellen Tabelle 1: Die Arbeitspunkte des Projektes KENWO Tabelle 2: Die Meilensteine des Projektes KENWO Tabelle 3: ModBen Mindestdatensatz Tabelle 4: Versuch einer monitären Bewertung des Nutzens von KENWO für den Landkreis Ludwigslust Tabelle 5 Stufen zur Feststellung des Energiebedarfs eines Gebäudes ( aus ModBen) Tabelle 6: Relevanz der Energie beeinflussenden Faktoren für die unterschiedlichen Akteure in Gebäuden Tabelle 7: Die Zähler im Bürogebäude Grugapark Tabelle 8: Bauteilübersicht, Flächen und Kennwerte Tabelle 9: Beschreibung der Anlagentechnik Tabelle 10: Verteilsysteme Tabelle 11: Heizenergieverbrauchsdaten Tabelle 12: Heizenergieverbrauchsdaten für Warmwasser Tabelle 13: Wasserverbrauch Tabelle 14: Stromverbrauch Tabelle 15: Preise für Lieferung von Fernwärme der Stadtwerke Ludwigslust-Grabow GmbH Tabelle 16: Wirtschaftlichkeit Solarthermie

11 9 1 Das Projekt und seine Ziele Die Entwicklung von ganzheitlichen. d.h. im Hinblick auf das Gebäude und seine tatsächliche Nutzung hin optimierten Energiekonzepten erfolgt in der Regel in drei Phasen. In der ersten Phase wird eine Bestandsaufnahme des zu untersuchenden Gebäudes gemacht. Die Aspekte Baukonstruktion, technische Anlagen, Gebäudebetrieb und Gebäudenutzung müssen dabei erfasst werden. Daraus kann eine grobe Analyse des dem Betrieb zugrunde liegenden Energiekonzeptes erstellt werden. In der zweiten Phase werden zusätzlich Verbrauchswerte, Regelungsgrößen und raumklimatische Daten messtechnisch erfasst. Aus dem Vergleich mit gerechneten Werten lassen sich die gemessenen Werte interpretieren, grobe Fehler im Betrieb beseitigen sowie Maßnahmen zur Erhöhung der Energieeffizienz ableiten und im Hinblick auf ihr Potenzial für eine Optimierung des Energiekonzeptes untersuchen. In der dritten Phase können auf Basis der Ergebnisse der beiden ersten Phasen konkrete, ganzheitliche Optimierungskonzepte entwickelt werden. Die Optimierung erfolgt sowohl unter ökonomischen als auch ökologischen Gesichtspunkten, wobei als Randbedingungen vorgegebene Komfortbedingungen eingehalten werden. Ziel solcher Konzepte sind zum einen die nachhaltige Reduzierung des Energieverbrauches und der Energiekosten und zum anderen die Steigerung der Nutzungsqualität. Da die Nutzung bei vielen Gebäuden zunehmend starken zeitlichen Schwankungen unterliegt, muss die Realisierung des Energiekonzeptes und seine Anpassung an den aktuellen Betrieb des Gebäudes immer wieder überprüft werden, um die Nachhaltigkeit der durchgeführten Maßnahmen sicherzustellen. Dies ist eine der Aufgaben während der Betriebsphase (vierte Phase). Sie kann mit Hilfe eines simulationsgetriebenen Energiemanagements, für das die Grundlagen in den ersten drei Phasen gelegt werden, geleistet werden. Dieser Ansatz wurde im Verlaufe des Projektes KENWO weiterentwickelt und in parallelen Projekten auf die Bereiche Auditing und Continuous Commissioning übertragen. Die Entwicklungen im Projekt KENWO werden in diesem Bericht (vor allem im Leitfaden Energiemanagement in Kap. 3) vorgestellt. Über die Verwendung des Konzeptes in anderen Vorhaben berichten wir in Kap

12 Die Ausgangslage und was wir erreichen wollten Ausgang unserer Überlegungen war die Erfahrung, dass sich zu Beginn des Projektes KENWO die Umsetzung optimierter Energiekonzepte noch nicht so durchgesetzt hatte, wie es ihrem Erfolgspotential entsprochen hätte. Wir haben damals eine Reihe von Gründen für die Ablehnung festgestellt: zu hohe Kosten, zu hoher Aufwand und zu geringe Erfolgsaussichten. Vor diesem Hintergrund sahen wir als wichtige Elemente der Verstärkung: Weitere Initiativen zum Start einer Entwicklung etwa durch F+E Programme des Bundes und der Länder, Demonstration Erfolg versprechender Ansätze, wie sie in den EnSan Demonstrationsvorhaben erfolgen, Reduktion der Kosten zur Identifikation, Durchführung und Überwachung Erfolg versprechender Maßnahmen, Standardisierung von Maßnahmenpaketen. Für unseren Beitrag hatten wir uns als Ziel des Forschungs- und Entwicklungsvorhabens KENWO vorgenommen, die Einführung konkreter, ganzheitlicher und optimierter Energiekonzepte in praktischen Anwendungen weiter voranzubringen. Dazu sollte die Umsetzung der Energiekonzepte mittels eines kostengünstigen Energiemanagementsystems überwacht und dadurch nachhaltig gestaltet werden. An Hand ausgewählter Gebäude sollten verschiedene Aspekte dieses Ansatzes erprobt und Erfahrungen mit einer praxisgerechten Umsetzung gesammelt werden. Ganzheitlich oder wie es inzwischen heißt holistisch - meint dabei, dass sowohl das Gebäude als auch seine Anlagen und deren Nutzung betrachtet werden. Praktische Anwendung bedeutet die Entwicklung von Möglichkeiten kostengünstiger Umsetzung. Dies sollte in einem ersten Schritt durch bedarfsgerechten Betrieb der Anlagen erreicht werden (Energiemanagement). In einem 2. Schritt sollten daraus dann Hinweise darauf abgeleitet werden, wie sich weitere Einsparungen durch investive Maßnahmen an Anlagen und Hülle erreichen lassen. Wir hatten damals weiter festgestellt, dass die Energiekonzepte helfen können, ökonomisch wie ökologisch sinnvolle Energieeinsparpotentiale auszuloten. Auf Basis eines Energiekonzeptes kann mittels moderner und kosteneffektiver Technik ein langfristiges Energiemanagement durchgeführt werden, mit dessen Hilfe die Nachhaltigkeit des ausgewählten Konzeptes sichergestellt wird. Um die Ergebnisse auch außerhalb von Forschungsvorhaben auf den Gebäudebestand anwenden zu können, forderten wir, die für die Analyse und die Überwachung benötigte Messtechnik wesentlich kostengünstiger als bisher bereitzustellen. Wir waren der Meinung, dass es durch eine geschickte Kombination eines Datenerfassungssystems und einer VEC basierten Gebäudemodellierung möglich würde, die Zahl der Datenerfassungspunkte beachtlich zu reduzieren, um so zu dem angestrebten kostengünstigen Energiemanagement

13 11 System zu gelangen. Im Vorhaben sollte dafür ein Datenerfassungssystem auf Basis von am Markt verfügbaren Komponenten gebaut, als Prototyp (smartbox) erstellt, erprobt und für eine spätere Produktion beschrieben werden. Wie wir im Folgenden sehen werden, wurden all diese Ziele erreicht. In einigen Fällen gehen die Ergebnisse weit über das hinaus, was wir uns bei Beginn des Projektes vorgestellt hatten. 1.2 Neuartigkeit des Vorhabens Obwohl das Projekt anwendungsbezogen war, hatte es doch einen hohen Innovationsgrad und damit auch nicht unerhebliche Entwicklungsrisiken. Die Gründe dafür sind zum einen, dass eine Vielzahl von Aspekten behandelt wurden, die in wissenschaftlichen Studien sonst eher eine geringe Rolle spielen. Zum anderen war die angestrebte breite Durchdringung des Marktes in den Vorgängerprojekten kaum gelungen. Auch hier lag also ein erhebliches Risiko. Die folgenden innovativen Elemente des Vorhabens trugen dazu bei, das Risiko beherrschbar zu machen: Die Kombination aus intelligenten Softwaremodulen mit kostengünstiger Datenerfassung und verständlichen Auswertungen ermöglicht erstmals auf breiter Basis die Einführung von Energiecontrolling sowohl im gesamten Gebäudebestand als auch im Neubau. Die optische Erfassung der Zählerdaten ermöglicht die automatisierte Datenübernahme von quasi beliebigen vorhandenen Zählern ohne die Notwendigkeit zusätzlicher Hardwareinvestitionen (z.b. Austausch gegen auslesbare Zähler). Das Konzept der Energieampeln erlaubt einen einfachen Soll-Ist-Vergleich, auf dessen Basis weitergehende Maßnahmen angestoßen werden können. Damit erhält man ein Energiemanagementsystem für den privaten Haushalt, das unabhängig von Qualifikation und Kenntnisstand einsetzbar ist. Je nach Einsatzbereich können die erfassten Daten sowohl hausintern mit Standard- PC durch den Gebäudeeigentümer als auch extern von Energiemanagern ausgewertet werden. Das eröffnet neue Aspekte für Energiekostenabrechnung, Facility Management und Betriebsoptimierung. Da die gesamte Signalaufbereitung on Board mitgeliefert wird, ist ein direktes Anklemmen von günstigen, externen Sensoren ( 230V~ (ein/aus/status), PT1000,...) möglich, und es entstand ein preisgünstiges Datenerfassungssystem, das inzwischen auch in der Wohnungswirtschaft zum Einsatz kommt. Die Verwendung eines hochintegrierten Mikrocontrollers, welcher fast alle Funktionen intern zur Verfügung stellt. Eine aufwändige und damit auch teuere externe Hardwareentwicklung entfällt. Das im Rahmen dieses Vorhabens entwickelte Energiecontrolling für Büro- und Wohngebäude bietet den Anwendern folgenden Nutzen:

14 Schneller Überblick über den Verbrauch 12 Energieeinsparung und Komfortsteigerung im Wohnbereich durch Identifikation von Problembereichen und Fehlerquellen Lieferung von Vergleichsdaten für gezielte Energieberatung durch Energiemanager Kurze Amortisationszeiten durch kostengünstige Geräte mit geringem Planungs-, Installations- und Wartungsaufwand Erschließung neuer Märkte für Handwerker und Energieberater (neues Berufsbild des Energiemanagers ) Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen für jegliche Maßnahmen durch Simulation des angestrebten Zustandes Optimierungsvorschläge für Betrieb und Nutzung des Gebäudes. Damit trägt das Vorhaben wesentlich dazu bei, die vielfältigen Ergebnisse der Energieforschung des Bundes für die breite Öffentlichkeit und insbesondere den Gebäudebestand nutzbar zu machen. 1.3 Struktur des Projektes Arbeitsplan und Meilensteine Die Arbeiten werden in drei Phasen mit insgesamt 16 Arbeitspunkten durchgeführt. Sie sind zusammen mit den Meilensteinen in den Tabellen der folgenden Seite dargestellt. Die Ergebnisse wurden in 6 Halbjahresberichten ausführlich vorgestellt. Sie werden in diesem Bericht in ihren wesentlichen Punkten dargestellt und in einem Leitfaden für Energiemanagement zusammengefasst Partner des Projektes Das Projekt wurde von der ennovatis GmbH und der Hochschule Wismar gemeinsam mit dem IAIB e.v. durchgeführt. Partner, die sich mit der Finanzierung von Demovorhaben an der Validierung der Ergebnisse beteiligt haben, waren Landkreis Ludwigslust als Partner im öffentlichen Bereich (Schulen und Verwaltung) Stadtwerke Leipzig als Partner beim Einsatz von EM im kommunalen Wohnungsbau HOCHTIEF Facility Management als Partner beim Einsatz von EM im kommerziellen Bereich Minol GmbH als Partner beim Einsatz von EM in Wohnungswirtschaft Begleitprojekte zu EnSan und SolarBau. Auf die Beiträge der Partner wird bei der Beschreibung der Ergebnisse der Demovorhaben näher eingegangen.

15 13 AP Bezeichnung Soll Ist Entwicklungsphase AP 1 Entwicklung des Datenübertragungsmoduls 12/04-05/06 abgeschlossen AP 2 Energieampel Wohngebäude 03/05-05/07 abgeschlossen AP 3 Schulungskonzept Energieampel Wohngebäude 09/05-08/07 abgeschlossen AP 4 Workflow zur Erstellung eines Energiekonzeptes 07/05-05/07 abgeschlossen AP 5 Energieampel Bürogebäude 12/05-06/07 abgeschlossen AP 6 Entwicklung Workflow Kurzzeitmessung 07/05-07/07 abgeschlossen AP 7 Entwicklung Workflow Langzeitmessung 08/05-07/07 abgeschlossen Erprobungsphase AP 8 Demonstrationsvorhaben Wohngebäude 11/05-06/07 abgeschlossen AP 9 Demonstrationsvorhaben Bürogebäude 11/05-06/07 abgeschlossen AP10 Demonstrationsvorhaben öffentliche Liegenschaften 11/05-06/07 abgeschlossen AP11 Demonstrationsvorhaben Energiekonzepte 11/05-06/07 abgeschlossen AP12 Demonstrationsvorhaben Langzeitmessung 11/05-06/07 abgeschlossen Auswertungsphase AP13 Aufbau eines Vertriebsnetzes 01/05-11/07 abgeschlossen AP14 ennovatis Service Center 01/05-11/07 abgeschlossen AP15 Internet Präsentationen der Demoprojekte 07/07-08/07 abgeschlossen AP16 Abschlussbericht 09/07-11/07 abgeschlossen Tabelle 1: Die Arbeitspunkte des Projektes KENWO Inhalt soll ist M 1 Produktionsanleitung Hardware abgeschlossen M 2 Design Energieampel abgeschlossen M 3 Schulungsunterlagen abgeschlossen M 4 Beschreibung Workflow Energiekonzept abgeschlossen M 5 Beschreibung Workflow Energieampel Büro abgeschlossen M 6 Beschreibung Workflow Kurzzeitmessung abgeschlossen M 7 Beschreibung Workflow Langzeitmessung abgeschlossen M 8 Berichte über Konzept, Betriebserfahrung Jahr 1 und abgeschlossen M 9 Berichte über Konzept, Betriebserfahrung Jahr 1 und abgeschlossen M 10 Berichte über Konzept, Betriebserfahrung Jahr 1 und abgeschlossen M 11 Berichte über Konzept, Betriebserfahrung Jahr 1 und abgeschlossen M 12 Berichte über Konzept, Betriebserfahrung Jahr 1 und abgeschlossen M 13 Abschlussbericht abgeschlossen Tabelle 2: Die Meilensteine des Projektes KENWO

16 1.4 Die wichtigsten Ergebnisse des Projektes 14 Im Rahmen des Vorhabens wurden kostengünstige und somit auch für Privathaushalte und kleinere Unternehmen erschwingliche Hard- und Softwarekomponenten entwickelt, die es erlauben, Energiecontrolling fast in jedem Gebäude einzuführen. Kostengünstig meint dabei, dass die Kosten für die Einrichtung des Energiecontrollings nicht höher als 10% der jährlichen Energiekosten betragen sollten. Bei einer jährlichen Kosteneinsparung durch das Energiecontrolling von etwa 5% ergeben sich dann Amortisationszeiten von etwa 2 Jahren. Für Wohngebäude mit jährlichen Energiekosten von weniger als 5000 Euro ist das gegenwärtig mit der im Projekt entwickelten Hardware nur dann erreichbar, wenn das Energiemanagement System auch Aufgaben der Überwachung sowie der Steuerung und Regelung übernehmen kann. Energiemanagement ist dann Teil des Hausdatenmanagements. Bei der Software haben wir uns im Rahmen des Projektes auf folgende Anwendungen konzentriert: Kurzzeitmessungen zur Unterstützung von energetischen Analysen (Audits) und zum Erkennen von Energieeinsparpotentialen Langzeitmessungen zum Nachweis der Nachhaltigkeit von Maßnahmen und als Basis eines Continuous Commissioning Einbeziehung der Nutzer durch Einführung von Energieampeln für Wohnungseigentümer und Hausmeister Unterstützung der Betriebsüberwachung einschließlich der frühzeitigen Erkennung von Fehlern und deren Analyse bei einfacheren Anlagen durch regelbasiertes Monitoring. Die Anwendungen basieren auf der gleichen Hardware und unterscheiden sich lediglich durch die mit ihnen verbundenen Ziele, die daraus resultierenden Arbeitsabläufe (Workflows), die Zahl der verwendeten Messdaten sowie die Nutzeroberflächen, die der für die jeweilige Anwendung erforderlichen Kompetenz und dem Kenntnisstand der Nutzer angepasst sind. Ermöglicht wird dies durch ein Softwaresystem, welches durch Eingabe weniger und einfacher Gebäudeparameter eine Grobanalyse des energetischen Zustandes eines Gebäudes erstellen kann. Werden weitere Parameter des Gebäudes und des Gebäudebetriebes verfügbar, so lassen sich mit dem System die Analysen entsprechend den zusätzlich verfügbaren Informationen detaillieren und vertiefen. Dem System liegen die langjährigen Erfahrungen der Partner dieses Projektes auf dem Gebiet der energetischen Bewertung von Gebäuden und des Facility Managements zugrunde.

17 15 Im Projekt erzielten wir vier Hauptergebnisse, die wir in den folgenden Unterabschnitten detaillierter vorstellen werden: 1. Durch die Standardisierung des eingangs beschriebenen 4 Stufen Modells wurde die Entwicklung optimierter Energiekonzepte transparenter, leichter einsetzbar und nachhaltiger umsetzbar. Als Ergebnis erhielten wir ein Vorgehensmodell für die Einführung von Energiemanagement. Kern dieses Modells sind ein Minimalsatz von Datenpunkten, der für Energiemanagement notwendig ist (siehe Tabelle 3) ein bedarfsorientierter Energieausweis, der das energetische Verhalten des untersuchten Gebäudes transparenter macht und es dadurch erlaubt, realistische Zielwerte für den Energieverbrauch des Gebäudes anzugeben (siehe etwa Kap oder die Energieausweise im Anhang) ein Visualisierungssystem, das im sinne des intelligent monitoring hilft mögliche Verschwendungen und Ineffizienzen beim Gebäudebetrieb aufzudecken (siehe etwa Abbildung 9). Durch das Modell waren wir in der Lage unsere Vorstellungen im Rahmen internationaler Projekte einzubringen und weiter zu entwickeln. 2. Durch ein preiswertes, nutzerfreundliches und leicht anpassbares Datenerfassungssystem (smartbox) wurde ein wesentliches Hindernis für einen breiteren Einsatz von Techniken des Energiemanagements beseitigt. Der dafür im Rahmen des Projektes entwickelte Prototyp hat zu einer Reihe vielfältig einsetzbarer Produkte geführt. 3. Durch das Konzept der Energieampel wurde es möglich, die Ergebnisse des Energiemanagements auch für Nutzer verständlich darzustellen. Auf Basis dieser Darstellung ist es möglich auch die Nutzer zu motivieren, ihr Verhalten in Richtung höherer E- nergieeffizienz zu modifizieren. 4. Durch kostengünstige Systeme und Einbeziehung der Nutzer wurde es möglich Energiemanagement auf Basis der KENWO Ergebnisse auch für die Wohnungswirtschaft interessant zu machen. Damit erschließt sich für das Energiemanagement ein großes und weites Anwendungsfeld Weiterentwicklung des vierstufigen Vorgehensmodells Energiekonzept Detaillierte Ergebnisse zu den einzelnen Arbeitspunkten, die das Vorgehensmodell betreffen, findet man im nächsten Kapitel. Hier soll auf einige interessante Weiterentwicklungen, die auf Basis der KENWO Ergebnisse möglich waren, hingewiesen werden. Wie schon in der Einleitung angedeutet, haben wir dazu beigetragen, das vierstufige Vorgehen zur Entwicklung eines Energiekonzeptes auch in anderen Projekten zu installieren und auf die dort gültigen Fragestellungen zuzuschneiden. Dies wird hier kurz dargestellt, ohne dabei auf weitere Details einzugehen. Damit deuten wir die Mächtigkeit unseres Ansatzes an. Sie ist einer der Gründe für den großen Erfolg des Projektes KENWO.

18 16 Abbildung 1: Beiträge zum Annex 46 aus dem Projekt KENWOtwoEnERGo - Zertifizierung Abbildung 2: Beiträge zu den Projekten ModBen und BuildingEQ - Continuous Commissioning Der Datenlogger Smartbox Detaillierte Ergebnisse zum Arbeitspunkt AP 1, der den Prototyp der Smartbox betrifft, findet man im nächsten Kapitel. Hier soll auf einige interessante Weiterentwicklungen, die auf Basis der KENWO Ergebnisse möglich waren, hingewiesen werden. Diese Weiterentwicklungen der Smartbox erfolgten im Rahmen unserer regulären Entwicklungsarbeiten. Dabei konzentrieren wir uns auf folgende Schwerpunkte: Erhöhung der Sicherheit und Einsatzfähigkeit der Smartbox insbesondere im Hinblick auf ihre Wechselwirkung mit anderen Geräten

19 Weiterentwicklung der Option Steuerung und Kontrolle der Smartbox Entwicklung einer mobilen Smartbox: - Smartcase Entwicklung der Funkschnittstelle auch zu Sensoren - Smartmodule Entwicklung einer Smartbox light mit reduziertem Funktionsumfang. Aufbauend darauf und auf den Erfahrungen aus den Demoprojekten entwickeln wir ein System zum Hausdatenmanagement auf Basis der ennovatis Smartbox. Erstmalig können mit einem System alle relevanten Daten eines Hauses zur Versorgung und Steuerung erfasst, ausgewertet, kontrolliert und geregelt werden. Die ennovatis Smartbox ermöglicht dadurch ein völlig neuartiges, hocheffizientes Gebäude-Datenmanagement. Vollautomatisiert, autark und rund um die Uhr werden sämtliche Parameter zum Energieverbrauch von der Erfassung der Raumtemperatur über den Wasserverbrauch bis hin zur Steuerung erfasst und miteinander vernetzt. Die Smartbox zeigt Fehler beim Anlagenbetrieb und schafft so die Voraussetzungen, damit Maßnahmen zur Optimierung des Energieverbrauchs getroffen werden können. Die wichtigsten Eigenschaften der neuen Entwicklung bestehen in der Erkennung von Defekten, Fehlern, Unregelmäßigkeiten oder unnötigen "Energiefressern" durch die permanente Beobachtung von Lastgängen. So fallen ungewollte oder zu hohe Energieverbräuche sofort auf und können umgehend mit oft sehr einfachen und kostengünstigen Mitteln beseitigt werden. Störmeldungsmanagement, wie permanente Kennwertvergleiche, automatische Signalisierung der Störung, z.b. durch SMS, oder Schaltausgang. Schalten von Relais aufgrund von vordefinierten Ereignissen. Alle relevanten Energieverbrauchsdaten können erfasst werden: Zählerstände (Strom, Wärme, Wasser, Gas, etc.) Temperaturen (Außen-/ Raum-/ Vorlauf-/Rücklauftemperatur, etc.) Zustände (Brenner-/ Pumpenlaufzeit, etc.) Analogsignale von externen Signal- bzw. Messumformern Busprotokolle (MBus, Modbus RTU, Feldbus Module) Erstellen eigener Steuerungen mit Hilfe von Feldbus Modulen auf Basis der RS485. Damit ist die ennovatis Smartbox deutlich mehr als ein Datenlogger für Energieverbrauchsdaten. Sie unterstützt und ergänzt die Gebäude-Leittechnik bzw. stellt GLT Funktionalitäten für Gebäude zur Verfügung, bei denen diese aus Kostengründen bisher nicht realisiert wurden. 17

20 18 Abbildung 3: Die Smartbox als Basis für Energie- und Hausdaten Management Details und weitere Anwendungsbeispiele findet man im Anhang 2, s. Kap Verbesserung des Nutzerinterfaces - die Energieampel Es wurden verschiedene Versionen einer Energieampel entwickelt und in der Praxis erprobt. Darüber wird im nächsten Kapitel (s. AP 2 im Kap ) berichtet. Die Energieampel macht - insbesondere auch in Verbindung mit der richtigen Verbrauchsdatenerfassung - Energieverbräuche transparenter. Abbildung 4: Die Energieampel stellt Verbräuche in verschiedenen Kontexten dar Eines der Ergebnisse der Einführung von Energieampeln in Wohngebäuden ist der anschauliche Hinweis auf den großen Einfluss des Nutzerverhaltens. Die Abbildung zeigt aus unserem Demovorhaben Wohngebäude Minol Ulm eine Sicht auf Jahres-, Monats- und

21 19 Tagesmittelwerte der Wärmeenergieverbräuche der verschiedenen Wohnungen. Hier sind also Gebäude, Nutzungs- und meteorologische Bedingungen mindestens vergleichbar. Trotzdem ergeben sich in allen drei Bildern Unterschiede von bis zu einem Faktor 10. Dass dies tatsächlich durch das Nutzerverhalten verursacht wird, ist dadurch ersichtlich, dass die Farbwerte für einzelne Wohneinheiten in allen drei zeitlichen Auflösungen verschieden und daher nicht systematisch sind Energiemanagement für die Wohnungswirtschaft Eines der wesentlichen Ziele des Projektes war es Energiemanagement so kosteneffektiv zu machen, dass es auch im Bereich der Wohnungswirtschaft eingesetzt werden kann. Dies ist gelungen, wie die Beispiele im folgenden Kapitel 2 zeigen. Die Einführung von E- nergiemanagement ist aber nicht nur eine Kostenfrage, sondern erfordert eine Vielzahl begleitender Maßnahmen. Wir haben uns daher zunächst auf Wohnbauunternehmen konzentriert, die größere Wohnanlagen betreuen. Darüber wird in Kap. 4 berichtet. Wir decken damit ca. 20 % des Gebäudebestandes ab (siehe Abbildung 5). Abbildung 5: Gebäudebestand der BRD (Quelle BMVBS) Zu Beginn des Projektes ging man davon aus, dass Energiemanagement vor allem für die 1,5 Mio. Nichtwohngebäude sinnvoll sei. Das Projekt hat gezeigt, dass Energiemanagement bei diesen Gebäuden und bei den 1,8 Mio. Gebäuden mit mehr als 4 Wohneinheiten kosteneffektiv eingesetzt werden kann. Lässt sich die Idee des Hausdatenmanagements wie geplant umsetzen, kann auch in den restlichen 12,8 Mio. Gebäuden mit der Einführung von Energiemanagement begonnen werden. Damit wären wir in der Lage kosteneffektives Energiemanagement für den gesamten Gebäudebestand anzubieten. Inzwischen haben zwei große Elektromarktketten an der Vermarktung der Energieampel als Hausdatenmanagement für Wohngebäude Interesse gezeigt. Außerdem soll die Idee in den Reiseführer zu Standorten innovativer Dienstleistungen der Handelshochschule Leipzig mit aufgenommen werden.

22 1.5 Einordnung der Ergebnisse in den Stand von Wissenschaft und Technik zu Ende des Projektes 20 Im Rahmen des Projektes ist es uns gelungen eine Vielzahl von Ideen aus dem wissenschaftlichen Bereich so umzusetzen, dass sie Stand der Technik geworden sind. Das drückt sich auch in dem diesem Bericht beigefügten Leitfaden Energiemanagement aus. Die verbleibenden Aufgaben im Bereich der Betriebsoptimierung betreffen vor allem die Automatisierung des intelligent monitoring, die engere Verzahnung mit den Methoden der Zertifizierung und die modellbasierte Bewertung der Verbrauchsdaten. Auch eine Anwendung der hier vorgestellten Methoden zur energetischen Optimierung ganzer Liegenschaften einschließlich ihrer Anlagen zur Energiebereitstellung und zur Nutzung regenerativer Energien scheint möglich (siehe Anwendungsbeispiele in Anhang 2, s. Kap. 8.2).

23 2 Wichtige Arbeitsschritte und ihre Ergebnisse AP 1 bis AP 7 Entwicklungsarbeiten AP 1 Entwicklung des Datenübertragungsmoduls Aufbauend auf den im Antrag beschriebenen Entwürfen konnte ein erster Prototyp eines Datenübertragungsmoduls entwickelt werden. Er erhielt den Namen ennovatis Smartbox und ist in den folgenden Abbildung 6 und Abbildung 7 in den beiden Ausführungen für Nichtwohngebäude und Wohngebäude dargestellt. Details findet man auf der KENWO Homepage (siehe AP 15). Abbildung 6: Aufbau der ennovatis Smartbox für Nichtwohngebäude Inzwischen wurden ca. 700 Geräte dieses Typs für den Einbau in die Demonstrationsvorhaben und in weitere Projekte der ennovatis (etwa in die Schulen des PPP Offenbach) beauftragt. Die Arbeiten zu diesem AP sind damit abgeschlossen. Die Weiterentwicklung der Smartbox erfolgt im Rahmen der routinemäßigen Entwicklungsarbeiten von ennovatis. Primär für den Einsatz in Wohngebäuden wurde eine zweite Version der Smartbox entwickelt. Sie zeichnet sich durch eine ansprechende Gestaltung aus, bietet aber weniger Platz für den Einbau individueller Optionen. Diese Version wird in 2006 vor allem im Wohnungsbau zum Einsatz kommen. Ebenfalls als Folge der Lerneffekte ist geplant, das Preis- Leistungsverhältnis derart zu verbessern, dass die Energieampel auch in kleineren Wohneinheiten zum Einsatz kommen kann.

24 22 Eingänge: 24 8 x analoger Eingang (0-10 V, 0-20 ma) davon 2 alternativ als Relaisausgang 8 x Temperatur (Pt 1000) 8 x digitaler Eingang, z.b. Puls/Status/Tarif M-Bus über Pegelwandler (RS 232) RS485 OnBoard I Schnittstellen: Protokolle: Schaltvorgänge: Speicher: Modem/ISDN/GSM/Bluetooth; Ethernet/2 x RS 232/RS 485 TCP/IP, M-Bus EN (lesend), Modbus-RTU und AdamASCII (lesend, schreibend über RS485), (SMTP) (extern), Netbios, DHCP (automatische TCP/IP Einstellung über Server), DNS, SNTP Zeitsynchronisation (RFC-867, RFC-868), SMS über GSM und UCP (Festnetz-SMS) Anschluss bis zu 2 Relais oder über die RS485 mit fast unbegrenzten Möglichkeiten 2 MByte nicht flüchtiger Flash OnBoard über handelsübliche CF-Karte fast beliebig ausbaubar Abbildung 7: Technische Daten der ennovatis Smartbox (Ausschnitt) AP 2 Energieampel Wohngebäude Die Einbeziehung der Nutzer in den Prozess der Verbesserung der Energieeffizienz ist zumindest im Bereich der Wohnungswirtschaft, häufig aber auch im Bürogebäude, eines der Hauptprobleme bei der Senkung der Energiekosten. Sie hat zwei Aspekte: Einen technischen, indem Systeme gefordert sind, die es dem Nutzer leicht machen, die haustechnischen Anlagen bedarfsgerecht zu betreiben. Hier bietet die Smartbox eine Vielzahl neuer Möglichkeiten das Hausdatenmanagement neu zu gestalten (siehe dazu Anhang 2 in Kap. 8.2 ). Einen soziologischen, indem Systeme gefordert sind, die dem Nutzer die Konsequenzen seines energetischen Handelns zeitnah vor Augen führen. Solch ein System ist die Energieampel für Wohngebäude. Wir haben im Vorhaben gelernt, dass die Energieampel ein sehr mächtiges Werkzeug ist, das aber auf die individuellen Bedürfnisse einer Wohngemeinschaft zugeschnitten werden muss. Wir berichten über diese Arbeiten ausführlicher in Kap. 4 Energiemanagement in der Wohnungswirtschaft. Aktuell sollen dazu aus unserem Testgebäude Minol vom November 2007 die Verwaltersicht und drei Anwendersichten mit niederem, mittlerem und hohem Verbrauch dargestellt werden.

25 23 Abbildung 8: Energieampel Sicht des Verwalters Verbrauch gering Verbrauch durchschnittlich Verbrauch hoch Abbildung 9: Energieampel aus Sicht verschiedener Nutzer - Relative Verbräuche Der Verwalter sieht auch hier die schon aus Abbildung 4 bekannte große Spreizung der Verbräuche. Die einzelnen Bewohner können sich die Daten ihrer Wohneinheit ansehen (Abbildung 9) und sie im Verhältnis zum Gesamtverbrauch der Liegenschaft darstellen (Abbildung 10). Schon aus diesen wenigen Bildern sieht man, dass die Einzelverbräuche nicht einfach interpretierbar sind. Der Verwalter muss dem Bewohner eine Einzelberatung anbieten, um mit ihm zusammen geeignete Energieeinsparmaßnahmen zu finden.

26 24 Bewertung Wasserverbrauch Bewertung Wärmeverbrauch Abbildung 10: Vergleich der Verbräuche einer Einheit mit dem Gesamtverbrauch AP 3 Schulungskonzept Energieampel Wohngebäude Die Energieampel hilft dem Nutzer seine Verbräuche im Verhältnis zu denen vergleichbarer Nutzer zu bewerten. Sind sie zu hoch, so sollten Maßnahmen zu ihrer Reduzierung eingeleitet werden. In der gegenwärtigen Situation empfehlen wir die Analyse von einer Person durchführen zu lassen, die mit der Anlage und ihrem Betrieb vertraut ist. Dafür kommen etwa die Energiebeauftragten einer Wohnungsbaugesellschaft, aber auch Energieberater und entsprechend ausgebildetes Betriebspersonal oder Hausmeister in Frage. Dies ist dann unsere aktuelle Interpretation von intelligent monitoring. Wir sind aber auch dabei automatische Verfahren zu entwickeln (regelbasiertes monitoring, wie in Kap beschrieben, oder modellbasiertes monitoring, wie es im Forschungsvorhaben ModBen entwickelt wird). Wir haben uns bei der Entwicklung der Schulungsunterlagen daher vor allem auf die Zielgruppen Hausmeister und interessierte Nutzer konzentriert. Im Anhang findet man 2 Beispiele: Anhang 5: Beispiel für die Umsetzung des Konzeptes Schulung von Hausmeistern Anhang 6: Bedienungsanleitung ennovatis Mieterportal AP 4 Workflows zur Erstellung eines Energiekonzeptes Mit ennovatis EnEV+ haben wir in 2007 eine Profilösung für die Erstellung der Energiepässe für Nicht-Wohngebäude nach der neuen Norm DIN V in unsere Produktpalette aufgenommen. Sie dient auch zu Erstellung der hier zitierten Bedarfsausweise.

27 25 Basierend auf unserer langjährigen Erfahrung im Bereich der Berechnung und Simulation von Mehrzonen-Modellen bietet ennovatis EnEV+ insbesondere folgende Highlights: Energetische Bewertung nach DIN V für Wohn- und Nicht-Wohngebäude Mehrzonenmodell nach Nutzungsrandbedingungen DIN V anwenderfreundliche grafische Gebäudeeingabe und -zonierung in 3D Anlagentechnik unter Berücksichtigung von Heizung, Klima, Lüftung, Trinkwasser und Beleuchtung Energiepasserstellung nach den gesetzlichen Vorgaben. Mit der Umsetzung der DIN V (sie erfolgt außerhalb dieses Vorhabens gemeinsam mit dem FhG IBP) wurde es möglich eine gemeinschaftliche Bewertung des Baukörpers, der Nutzung und der Anlagentechnik unter Berücksichtigung der gegenseitigen Wechselwirkungen durchzuführen. Dies ermöglicht gleichzeitig einen vereinfachten Einstieg in die Entwicklung von gebäudespezifischen Energiekonzepten. An Hand der Demoprojekte erarbeiten wir dazu konkrete Vorschläge. Folgendes Schema hat sich bisher bewährt: Erstellung eines Energiepasses o Begehung des Gebäudes o Gebäudeaufnahme und -analyse o Erstellung des Energiepass durch Betrieb des Modells unter Standardbedingungen Erstellung eines Energiekonzeptes o Detaillierung des Gebäudemodells entsprechend den Erkenntnissen der Energiepassanalyse o Betrieb des Modells unter aktuellen meteorologischen und nutzungsbezogenen Bedingungen o Festlegung von Energiekontrollbereichen o Datenerfassung durch die Erfassung vorhandener Haupt- und Zwischenzähler, eventuell Einbau zusätzlicher Sensoren (z.b. Außen-Temperatur) o Zusammenführung aller Messdaten auf ein zentrales System und Vergleich mit Bedarfssimulationen o Variantenbildung zur Auffindung des optimalen Energiekonzeptes Kurzzeitmessungen zur Überprüfung des Energiekonzeptes o Siehe AP 6 Langzeitmessungen als Basis der Nachhaltigen Umsetzung des Energiekonzeptes Ergebnis o Siehe AP 7 o zeitnahe und verursachergerechte Messung und Dokumentation der Verbräuche o zeitnahe und verursachergerechte Berechnung des Bedarfes

28 26 o Möglichkeit des Vergleichs von Bedarf und Verbrauch über ennovatis Controlling o Zusätzliche Entwicklung von Methoden Erkennung und Diagnose von Fehlern AP 5 Energieampel Bürogebäude Unter der Energieampel Bürogebäude verstehen wir ein Energiemanagement System, das seinen Betreiber aktiv darin unterstützt, den Energieverbrauch eines Gebäudes nachhaltig zu minimieren. Folgende Schritte zur Einrichtung und Nutzung eines Energiemanagements wurden in diesem AP entwickelt, wobei wir uns wieder an dem schon beschriebenen 4 Schritte Modell orientieren: 1. Grobanalyse Gebäudebestand (Level 1 Assessment) Zusammenstellung des Gebäudebestandes (allg. Daten) Ermittlung Kennwerte aus Flächen (BGF) und Energieverbräuchen (Jahresabrechnungen) sowie der spezifischen Nutzung (Belegung, Nutzungszeiten, Sonstiges) Internes Benchmark und Vergleich Ages-Kennwerte o.ä. Feststellung, ob Gebäude saniert werden sollen bzw. Nutzungsänderung geplant Feststellen, ob im Gebäude GLT, DDC o.ä. vorhanden Ergebnis: Auswahl der Gebäude, die für ein Energiemanagement in Frage kommen 2. Feinanalyse Gebäude (Level 2 Assessment) Pläne, techn. Dokumentation, Anlagen-Schemen sowie Vertragsdaten (Energieversorger) anfordern Begehung des Gebäudes mit detaillierter Fotodokumentation (mit Hausmeister bzw. techn. Leiter) und Feststellung bisheriger Energiesparmaßnahmen Begutachtung der baulichen Strukturen sowie der bauphysikalischen Eigenschaften (Gebäudehülle) bzw. vorhandener Verbindungs- und Versorgungskanäle Erstellung des Anlagenschemas (interne und externe Wärme-, Strom- und Wasserverteilung) sowie der vorhandenen Energieträger (Wer ist Eigentümer der Anlage? Wie und wo wird abgerechnet? Wird Energie erzeugt?) Aufnahme der vorhandenen Zählerstruktur (Haupt-, Unter- bzw. Nebenzähler) und Prüfung auf vorhandene Schnittstellen (automatische Auslesung: Art, Adresse, Wertigkeit usw.) Prüfung der Kommunikationsmöglichkeiten (Modem, TCP/IP, PC/Direkt) Erstellung eines Datenerfassungskonzeptes sowie Prüfung der Anbindung vorhandener Datenquellen (GLT, DDC o.ä.), Festlegung Standort des Datenloggers Angebotsphase Elektroarbeiten und Zählerwechsel bzw. -ausrüstung (Eigentümer bzw. Stadtwerke) Erstellung eines Energiepasses über Mehrzonenmodell Ergebnis: Entwicklung eines Konzeptes zur Datenerfassung

29 3 A. Einrichtung der Datenerfassung (Level 3A Assessment) 27 Konfiguration und Programmierung des Datenerfassungssystems (Datenlogger) Festlegung des Ausleseintervalls für die einzelnen Datenkanäle Installation der Controllingsoftware sowie eines Backup-Systems zur Datensicherung Konfiguration der Kommunikation sowie des Ausleseintervalls des Datenloggers Ergebnis: Inbetriebnahme Datenerfassung 3 B. Analyse und Auswertung der Daten (Level 3B Assessment) Zyklische Aufnahme der Daten sowie Kontrolle auf Plausibilität (z.b. Zählerfaktoren, Fehler usw.) Feststellung der Hauptverbraucher sowie ggf. weitere Aufschaltung von Daten (z.b. Unterzählungen) Erste Bewertung der Daten (Feststellung grober Mängel) Einrichtung von automatischer Grenzwertüberwachung und ggf. Störmeldungen Ggf. Begehung des Gebäudes unter Nutzungsbedingungen und hohem Energieverbrauch (z.b. Heizung bei AT < 0 C) Gespräch mit Hausmeister bzw. technischem Leiter (Regelungsstrategien, Eingriffe, Nutzerverhalten) Einrichtung eines Portals zur Darstellung der Medienverbräuche Ergebnis: Schwachstellenanalyse, Abstellung grober Mängel, optimierter Gebäudebetrieb, Konzept für investive und nicht-investive Maßnahmen mit Wirtschaftlichkeitspotenzial und Umsetzungszeitraum 4. Kontinuierliche Analyse des Gebäudebetriebes und Bewertung der Maßnahmen Erstellung eines thermischen Gebäudemodells auf Basis o Mehrzonenmodell aus Energiepass o Aktuelle meteorologische Daten aus Messung vor Ort o Aktuelle Nutzungs- und Betriebs-Profile Vergleich von berechneten und gemessenen Werten mittels graphischer und statistischer Verfahren. Kalibrierung des Rechenmodells (Intelligent monitoring) Aufzeigen von Maßnahmen zur Vermeidung von Verlusten und zur Erhöhung der Energieeffizienz (regelbasierte Betriebsüberwachung) Ergebnis: Gebäude mit nachhaltig optimiertem Betrieb. Eine weitere Verbesserung des Betriebes erwarten wir durch eine zusätzliche Berechnung des thermischen Verhaltens auf Basis eines Modells mit stündlichen Zeitschritten (z.b. VDI 2067). Diese Berechnung nennen wir aktuellen Bedarf. Er ist ein Maß für den unter den aktuellen Komfortanforderungen zu erzielenden Verbrauch. Durch Vergleich der Zeitreihen für den aktuellen Bedarf und den Verbrauch, etwa mittels graphischer Verfahren, lassen sich sowohl Fehler beim Verständnis des thermischen Verhaltens des Gebäudes aufdecken, als auch Fehler beim Betrieb eliminieren. Hat man das Modell zur Berechnung des aktuellen Bedarfs an Hand des Gebäudeverhaltens kalibriert, so kann man Bedarf und

30 28 Verbrauch auch elektronisch miteinander vergleichen. Dies ist eine gute Grundlage für die Einführung von Verfahren zur Fehlererkennung und Fehlerdiagnose. (Nicht Gegenstand dieses Vorhabens). Die Energieampel vergleicht dann Verbrauch und Bedarf und bewertet die Abweichungen nach dem Ampelschema. Während dies bei der Wohnungsampel für jede Wohneinheit geschieht, werden bei der Büroampel auch einzelne Anlagen mit betrachtet. Dazu wurde ein erster Entwurf einer Energieampel gemacht und ein Schema zur Programmtechnischen Umsetzung entworfen. Abbildung 11: Entwurf der Energieampel für Bürogebäude Basis ist eine schon im Projekt BEWAHREN entwickelte Idee für ein Fault Detection and Diagnosis System. Sie kann mit den neuen Hilfsmitteln (Mehrzonen Modell für Gebäude aus Energiepass und Smartbox zur kosteneffektiven Datenaufzeichnung) realisiert werden. Prozessmodell simulierte Daten PI's Diagnoseprozess Thresholds Comparator Symptome Regelwerk Fehler gemessene Daten Realer Prozess PI's System Instrumentierung Wissensbasis Kontrolle Fehlererkennung Fehlerdiagnose Abbildung 12: Schema zur Umsetzung der Energieampel für Bürogebäude

31 29 Inzwischen sind zwei alternative Implementierungen erprobt worden. Sie haben beide zum Ziel kritische Parameter zu überwachen und beim Überschreiten von Grenzwerten Meldungen an das Servicepersonal zu verschicken. Einfache Grenzwertüberschreitungen lassen sich direkt über die Smartbox realisieren. Beispiele sind Leckageüberwachung des Wasserdurchflusses Voraussetzung: Wasserzähler mit 10 l/impuls. Folgende Anweisungen sind in der Smartbox einzutragen: Wasserzähler z.b. KWZ Leistungsrechner (Name: z.b. Durchfluss) mit Bezug auf KWZ (Umrechnung des Verbrauchswertes in l/h) > Angabe in Zeile Wärmekapazität: = l/h Zeitprogramm für Eingrenzung der Gültigkeit, z.b. zwischen 0:00 und 5:00 und Wochentag Rechner mit Angabe des Grenzwertes und gültigem Zeitbereich, z.b. Durchfluss (Referenz) > 200 (Wert) & Zeitprogramm (Referenz) bedeutet, dass für Wasserdurchfluss > 200 l/h (in Zeitbereich von 0:00 bis 5:00) Wert = 1 wird. Evtl. Verzögerungsglied, z.b. mit 3600 s Grenzwertmeldung, z.b. SMS mit Bezug auf Rechner (direkt) oder Verzögerungsglied mit Angabe der auszugebenden Textmeldung, z.b. Achtung Wasserdurchfluss in der Nacht > 200 l/h. Überwachung der Temperaturen Voraussetzung: Temperaturfühler, z.b. am Warmwasseraustritt des WW-Speichers, und bei Überwachung der Kesselvorlauftemperaturen entsprechender Anlegefühler und Außentemperaturfühler. Folgende Anweisungen sind in der Smartbox einzutragen: und/oder Warmwassertemperatur, z.b. TFW Rechner mit Angabe der minimalen Warmwassertemperatur, z.b. TFW (Referenz) < 45 (Wert) Verzögerungsglied, z.b s Grenzwertmeldung, z.b. SMS mit Bezug auf Rechner (direkt) oder Verzögerungsglied mit Angabe der auszugebenden Textmeldung, z.b. Achtung Legionellengefahr! WW-Temperatur seit 4 h unter 45 C Kesselvorlauftemperatur, z.b. TF-VK Außentemperatur, z.b. TFA Rechner TFA<18 grad zur Eingrenzung bei Außentemperatur unter 18 C

32 Rechner mit Angabe der minimalen Vorlauftemperatur, z.b. TF-VK (Referenz) < 40 (Wert) & TFA < 18 grad (Referenz) Verzögerungsglied, z.b s Grenzwertmeldung, z.b. SMS mit Bezug auf Rechner (direkt) oder Verzögerungsglied mit Angabe der auszugebenden Textmeldung, z.b. Achtung Vorlauftemperatur unter 40 C bei Außentemperatur < 18 C. 30 Überwachung und Steuerung des aktuellen Leistungswertes eines Stromverbrauchers Voraussetzung: installierter Stromzähler mit Impulsausgang Hauptstromzähler, z.b. SZ Leistungsrechner (Name: Leistung) mit Bezug auf SZ und Umrechnung auf kw Angabe in Zeile Wärmekapazität: 3600 = kw Evtl. Zeitprogramm für Gültigkeit der Anweisung, z.b. 6:00-19:00 Rechner (Name: Stromgrenze) mit Bezug auf Leistung (Referenz) > 30 & Zeitprogramm ergibt Wert = 1, wenn im angegebenen Zeitraum 30 kw überschritten werden. Grenzwertmeldung SMS mit Bezug auf Rechner und Meldung Lastgrenze von 30 kw überschritten Evtl. Relaisausgang mit Angabe der unteren und oberen Schaltgrenze (z.b. 30 kw und 20 kw ) und Führungsgröße (Leistungsrechner). Komplexere Überwachungen realisieren wir über ennovatis Controlling. Dort ist es möglich Zeitreihen aus beliebigen Quellen einzugeben und sie direkt oder über Performance Indizes zu vergleichen. Die folgende Abbildung zeigt eine einfache Umsetzung. Je nach Ergebnis des Vergleiches kann als Reaktion entweder eine Meldung oder eine Freigabe des plausibilisierten Messwertes erfolgen. Abbildung 13: Vergleich zweier Zeitreihen über ennovatis Controlling

33 31 Beide Techniken werden inzwischen in ersten Projekten eingesetzt. Die Abbildung 14 zeigt eine Anwendung unseres Partners HOCHTIEF. Vorgegeben ist eine Belegungsstruktur (grüne Kurve) mit Zieltemperaturen. Die Temperaturen werden mit den aktuellen Temperaturen verglichen. Maßnahmen haben durch die betreuenden Personen zu erfolgen. Abbildung 14: Temperaturüberwachung in einer Schule Man erkennt leicht die zu hohen Temperaturen vor allem gegen Abend. Hier wäre eine Fahrweise möglich, die zu einer Temperaturabsenkung von etwa 2 o C führt. Die grauen Bereiche markieren Zeiten, in denen sich beliebige hier möglichst niedrige - Temperaturen einstellen können. Die Abbildung 15 zeigt einen Ausschnitt aus einem Energiebericht der Stadt Kempten. Vorgegeben sind monatliche Zielwerte für Wärme, Strom und Wasser. Sie können sowohl aus langjährigen Mittelwerten der vergangenen Jahre stammen, über Korrekturfaktoren bezüglich Nutzung und Meteorologie standardisiert sein oder über Verbrauchssimulationen als aktueller Bedarf vorgegeben werden. Die Abweichungen sind leicht erkennbar, ohne ein transparentes Gebäudeverhalten aber nur schwer korrekt zu interpretieren.

34 32 beheizte Bruttogeschoßfläche: m² Wärme Zielvorgabe 70 kwh/m² Basis kwh Istverbrauch kwh (Hu) Bereinigt kwh (Hu) Zielvorgabe kwh (Hu) Berechn. Prognose Abweichung kwh Abweichung % Januar B Februar B März B April B Mai B Juni B Juli B August B September P Oktober P November P Dezember P Gesamt Strom Zielvorgabe 7 kwh/m² kwh Istverbrauch kwh Aufteilung % Zielvorgabe kwh Abweichung kwh Januar Februar März April Mai Juni Juli August September Oktober November Dezember Gesamt Wasser Zielvorgabe 95 l/m² 194 m³ Istverbrauch m³ Aufteilung % Zielvorgabe m³ Abweichung m³ Januar Februar März April Mai Juni Juli August September Oktober November Dezember Gesamt Abweichung % Abweichung % Abbildung 15: Vergleich von Soll und Ist Verbräuchen aus einem Energiebericht AP 6 Entwicklung der Workflows Kurzzeitmessung Kurzzeitmessungen sind dazu gedacht, das energetische Verhalten von Komponenten oder Gebäudeteilen (Zonen) genauer zu analysieren, als es im Rahmen des allgemeinen Vorge-

35 33 hens möglich ist. Ziel ist die energetische Optimierung des überwachten Bauteils. Ist dieser Schritt erfolgt, kann das energetische Verhalten des Bauteils im Rahmen des allgemeinen Energiemanagements weiter kontrolliert werden. Das Vorgehen unterscheidet sich daher kaum von dem unter dem letzten AP beschriebenen. Wichtige Schritte sind: Analyse des energetischen Verhaltens des Gebäudes mit Hilfe einer 3D Simulation (z.b. aus Energiepass) Identifikation der energetischen Schwachstellen Entwicklung eines Energiekonzeptes Festlegung der zu überprüfenden Parameter Sammeln von Mess- und Zählerdaten über die ennovatis smartbox Analyse der Daten über das Simulationsmodell. Die zu überprüfenden Parameter sind aus den Analysen zu bestimmen. Nur diejenigen Parameter sind auszuwählen, die nach den Analysen einen größeren Einfluss haben. Zur Unterstützung von Kurzzeitmessungen haben wir eine mobile Version der Smartbox, das so genannte Smartcase entwickelt. Abbildung 16: Smartcase die mobile Smartbox AP 7 Entwicklung der Workflows Langzeitmessung Ziel von Langzeitmessungen ist die Aufrechterhaltung des optimierten Betriebs durch fortgeführtes Monitoring. Dazu kann im Vergleich zu Analysen des Level 3 eine Reduzierung der ausgewerteten Messdaten auf ein Minimum erfolgen. Jetzt wird der Energieverbrauch zum Hauptindikator. Im Projekt haben wir folgende Schritte identifiziert: Reduktion des 3D Modells auf Minimalzahl von Zonen Anpassung des Modells an den Verbrauch Bestimmung der Daten, die zur Überwachung einer Einheit zur Verfügung stehen (in der Regel Zählerdaten und Außentemperatur) Installation der nötigen Messgeräte und Zählererweiterungen Sammeln von Mess- und Zählerdaten über geeigneten Datenlogger Analyse der Daten über das Simulationsmodell unter Einschluss von Fehlererkennung. Für Langzeitmessungen empfehlen wir gemeinsam mit den Partnern des Projektes Mod- Ben den folgenden Minimaldatensatz:

36 34 Bemerkung Verbrauch Gesamtverbrauch je Brennstoff kwh z.b. Gas, Öl, Biomasse Gesamtverbrauch Fernwärme kwh Gesamtverbrauch Fernkälte kwh Gesamtverbrauch Strom kwh Gesamtverbrauch Wasser m³ Wetter Außenlufttemperatur C Eigene Wetterstation oder Daten von Anbieter relative Außenluftfeuchte % Eigene Wetterstation oder Daten von Anbieter Globalstrahlung W/m² Eigene Wetterstation oder Daten von Anbieter Raumtemperatur C Von einer oder mehreren Referenzzonen Bereich Größe Einheit Raumklima Systemdaten relative Raumluftfeuchte Vor- / Rücklauftemperaturen der Hauptwasserkreise Zulufttemperatur der größten Lüftungsgeräte Relative Zuluftfeuchte der größten Lüftungsgeräte % Von einer oder mehreren Referenzzonen C Haupt-Wärme- /Kälteverteilung C Nur, wenn Zuluft thermodynamisch behandelt wird % Nur, wenn Zuluft thermodynamisch behandelt wird Tabelle 3: ModBen Mindestdatensatz

37 2.2 AP 8 bis AP 12 Demovorhaben AP 8 Demonstrationsvorhaben Wohngebäude Über die Ergebnisse zum AP 8 wird ausführlich im Kap. 4 berichtet. In folgenden Gebäuden wurden unsere Ergebnisse experimentiert: Wohngebäude Minol Ulm Wohngebäude Minol Stuttgart Mehrfamilienhaus Wismar. Die Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen: Durch das Projekt KENWO wurden wesentliche Beiträge zur Reduktion der Kosten von Energiemanagement erbracht, so dass dieses am Ende des Projektes schon in kleineren Wohneinheiten im Rahmen von Contracting durchgeführt werden kann. Die Kosten für Energiemanagement (Einrichtung und Betrieb) müssen dazu kleiner als die während der Laufzeit des Vertrages eingesparten Energiekosten sein. Erfolgreiches Energiemanagement erfordert neben geringen Kosten vor allem auch die Kooperation der Betreiber und der Nutzer. Die Energieampel hilft in Verbindung mit dem Nutzerportal dabei, die Verbräuche transparent zu machen. Kommen alle drei Komponenten zusammen, so kann man mit Energieeinsparungen von 20 % bis 35 % rechnen, wenn ein Gebäude längere Zeit ohne Energieüberwachung betrieben wurde. Dies ist durch die Behebung der durch die Überwachung sichtbar werdenden Ineffizienzen und Betriebsmängel auch nachweisbar. Ist der Gebäudebetrieb richtig eingestellt, so zeigt die Erfahrung, dass sich auf Grund von Veränderungen in Technik und Nutzung Abweichungen zwischen 5 % und 10 % vom optimalen Betrieb ergeben (das entspricht nach 5 Jahren ohne regulierende Eingriffe einer Abweichung vom optimalen Betrieb von rund 20 %). Diese Abweichungen lassen sich bei Betrieb eines Energiemanagement Systems kontinuierlich beheben, sind dann aber nicht mehr nachweisbar. AP 8-1 Wohngebäude Minol Ulm Die Datenerfassung läuft problemlos. Mit der Auswertung wurde in der Heizperiode 2005/2006 begonnen. Erste Überlegungen zur Auswertungen im Energiemanagement auf Nutzerebene wurden in einem internen Papier von Minol angestellt. Dabei wurden besonders die Möglichkeiten, Tendenzen frühzeitig zu erkennen, untersucht. Darüber wird im Kap. 4.4 ausführlicher berichtet. AP 8-2 Wohngebäude Minol Stuttgart Mit den Arbeiten wurde im Herbst 2006 begonnen. Die Entwicklungen der funkbasierten Heizkostenverteiler war bei unserem Partner Minol so weit fortgeschritten, dass das Konzept im März 2007 auf der ISH in Frankfurt vorgestellt werden konnte. Das fertige Produkt, bestehend aus funkbasierenden Heizkostenverteilern, die die Möglichkeit einer täglichen Ausle-

38 36 sung vorsehen und einer Funkzentrale, die eine Datenübertragung der Tagesdaten via GPRS oder GSM auf einen externen Server ermöglichen, wird Ende 2008 verfügbar sein. Die diesem Teilvorhaben zugrunde liegende Idee beinhaltet ein einheitliches System, dessen Daten sowohl zum Erfassen von Heizkosten als auch zum Energiemanagement verwendet werden können. Für die Kosten der HKV und die der Erfassung der für das EM sinnvollen Zusatzdaten erhält man dann auch das Energiemanagement und ist dadurch in der Lage, das Gebäude auch energetisch transparent zu machen. Dies ist in den folgenden Abbildungen zu sehen. Abbildung 17: funkbasierte HKV klassisch Abbildung 18: funkbasierte HKV integriert in EM Durch Integration der Funkzentrale der HKV in die Smartbox streben wir ein einheitliches System an, dessen Daten sowohl zum Erfassen von Heizkosten als auch zum Energiemanagement verwendet werden können. Für die Kosten der HKV und die der Erfassung der für das EM sinnvollen Zusatzdaten erhält man dann auch das Energiemanagement und ist dadurch in der Lage, das Gebäude auch energetisch transparent zu machen. AP 8-3 Mehrfamilienwohnhaus Wismar Im Mehrfamilienhaus Wismar sind für alle fünf Wohnungen M-Bus Wärmezähler sowie der Stromzähler für die Wärmepumpe über die Smartbox aufgeschaltet. Ein thermisches Gebäudemodell sowie der damit verbundene Energieausweis wurden mit VEC-Planning erstellt, weil damals noch keine verlässliche Version einer DIN Implementierung zur Verfügung stand. Abbildung 19: Mehrfamilienwohnhaus in Wismar

39 2.2.2 AP 9 Demonstrationsvorhaben Bürogebäude 37 AP 9-1 Bürogebäude Grugapark Die Arbeiten für die Datenerfassung erwiesen sich wegen häufiger Wechsel der Zuständigkeiten schwieriger als ursprünglich erwartet. Das für den Energiepass nötige Gebäudemodell wurde erstellt. Über die Ergebnisse berichten wir ausführlich im Anhang (Kap. 8.3). AP 9-2a Bürogebäude Stadtwerke Leipzig Haus 200 Das Projekt wird gemeinsam mit unserem Servicepartner SWL durchgeführt. Die SWL sind auch Eigentümer des Gebäudes. Mit der Installation der Smartbox wurde begonnen. Das für den Energiepass nötige Gebäudemodell wurde erstellt. Abbildung 20: Bürohaus Haus 200 der SWL Abbildung 21: Gebäudemodell SWL Bürohaus mit Zonierung der 4 Bürotrakte Einige Daten zum Gebäude (2003): Verbrauch Wärme: kwh Verbrauch Strom (Büro): kwh Verbrauch Strom (Technik): kwh Die Daten werden über das mehrsprachige Internetportal ennovatis WebConnect (EWC) dargestellt. Das Portal wird gemeinsam mit den Stadtwerken Leipzig entwickelt. Es wurde in den Zwischenberichten kurz vorgestellt. Da es nicht Gegenstand dieses Projektes war, fließen nur die damit gewonnenen Erfahrungen in die Aussagen mit ein. AP 9-2b Bürogebäude Karl Liebknecht Str. Leipzig Am detailliertesten sind die Anwendungen der Energieampel Wohngebäude, die die LAS LEIPZIGER ABRECHNUNGS- UND SERVICEGESELLSCHAFT MBH ( auf Basis funkbasierter Heizkostenverteiler und Wasserzähler von Siemens durchführt. Die LAS, im Jahr 2000 gegründet, ist ein bundesweit tätiges Dienstleistungsun-

40 38 ternehmen der Versorgungs- und Immobilienwirtschaft. Das Produktportfolio der LAS umfasst für beide Branchen gleichermaßen Abrechnungs- und Inkassoleistungen sowie Beratung und Lösungsentwicklungen. Die Anwendung der Energieampel erfolgt auch im eigenen Bürogebäude der LAS. Abbildung 22: Bürogebäude unseres Servicepartners LAS Abbildung 23: Bürogebäude mit raumbezogenem Verbrauchsranking Die Abbildung 23 zeigt, wie dem Verwalter und den gewerblichen Mietern auf Ebene der Wärme heizkörperspezifisch die Verbrauchslage dargestellt wird. Wieder sind Tages-, Monats- und Jahressichten möglich. Verwaltung und Darstellung der Ergebnisse erfolgen durch den Verwalter die Leipziger Stadtbau AG ( über das Mieterportal AP 10 Demonstrationsvorhaben öffentliche Liegenschaften Unsere Demonstrationsverfahren öffentliche Liegenschaften liegen beide in den neuen Bundesländern. Die Situation dort bietet einige Besonderheiten, die einleitend beschrieben werden. Einsparpotential in modernen Gebäuden Die Betreuung der Liegenschaften des Landkreises Ludwigslust sowie der Hochschule Wismar hat deutlich gezeigt, dass selbst Gebäude, die teilweise weniger als 10 Jahre nach einer grundlegenden Instandsetzung und Modernisierung (Gebäudehülle + Anlagentechnik) noch heute weitestgehend als Stand der Technik bezeichnet werden können, erhebliche Energieeinsparpotentiale aufweisen. Zurückzuführen ist dieses Phänomen vor allem auf folgende Umstände: In den 90er Jahren standen in den neuen Bundesländern finanzielle Mittel zur Modernisierung von kommunalen Gebäuden in großen Mengen zur Verfügung. Eine häufige Folge daraus waren übermäßige Investitionen in Gebäude und Anlagentechnik. Das führte zu

41 39 überdimensionierten Heizungserzeugern, Umwälzpumpen, Speichern etc. Der überraschende wirtschaftliche Boom für die ausführenden Unternehmen, aber auch für die Planer, trug zusätzlich zu diesem Phänomen bei. Die Qualifikation der Unternehmen hauptsächlich im Umgang mit den neuen Technologien und der fachgerechten Montage war noch relativ gering und die Auftragslage so gut, dass die Zeit für Montage und Installation häufig knapp ausfiel. So wurde fehlende Sorgfalt durch höhere Sicherheitszuschläge bei Dimensionierung und Qualität der Bauteile wett gemacht. Diese Mängel und Überdimensionierungen haben dazu geführt, dass ein erhebliches Potential einer optimalen Betriebsführung gegenüber steht. Das Potential liegt hierbei in der Optimierung der Betriebsführung. Hydraulischer Abgleich, Anpassung der Volumenströme und Systemtemperaturen sowie eine Verbesserung des Absenk- und Abschaltbetriebes führen meist zu erheblichen Einsparpotentialen. Bei Mehrkesselanlagen werden häufig ungeeignete Kesselfolgeschaltungen festgestellt. Gebäude mit Warmwasserbereitung verfügen oftmals über zu große Warmwasserspeicher oder die zentrale Versorgung erweist sich als ganz und gar unwirtschaftlich. Zustand der Gebäude Obgleich sämtliche Gebäude sowohl technisch als auch baulich gut ausgestattet sind, weisen beinahe alle die gleichen Mängel in der Betriebsführung vor. Nicht hydraulisch abgeglichene Systeme und daraus resultierend zu hohe Leistungsstufen der Umwälzpumpen sowie zu hohe Systemtemperaturen sind das auffälligste Merkmal nahezu aller untersuchten Gebäude. In keinem der Gebäude werden die Möglichkeiten der Heizungsabsenkung bzw. Abschaltung ausgeschöpft. Die optimale Ausnutzung ist eine sehr komplexe und auch zeitaufwendige Aufgabe, so dass ein Hausmeister weder über die Zeit noch die Qualifikation verfügt, diesen bekanntermaßen enorm hohen Anforderungen an die Betriebsführung gerecht werden zu können. Jedoch sollte jeder Hausmeister in der Lage sein, die Raumtemperaturabsenkung in Abhängigkeit von der Außentemperatur und der Nutzung für Wochenende, Ferien (bei Schulen) oder Nacht anzupassen. Moderne programmierbare Heizungsregelungen können solche Aufgaben bereits problemlos übernehmen und sind auch vielerorts schon vorzufinden. Trotzdem werden auch diese Möglichkeiten nur in den seltensten Fällen in Anspruch genommen. Grund dafür ist häufig die Angst der Hausmeister, nicht rechtzeitig wieder die gewünschte Raumtemperatur zu erreichen. Bei nicht abgeglichenen Systemen ist dies in der Tat auch sehr schwierig. Eine regelrechte Angst als Hemmnis für Optimierungsversuche ist durch den oftmals fehlenden Rückhalt bei der jeweiligen Organisationsleitung (z.b. Schulleitung) begründet. Beschwerden über zu kalt empfundene Räume, nicht selten auch bei 21 C Raumtemperatur, gehen direkt a n den Hausmeister und das gewohnte Raumklima wird dort unverzüglich eingefordert. Bedeutung der Hausmeister Die Erfahrung zeigt, dass die zuständigen Hausmeister häufig zwar über wenig thermodynamisches Verständnis verfügen, ihnen jedoch die Möglichkeiten der Absenkung, Abschaltung, des Pumpenbetriebs und der Heizkurve sehr wohl bekannt sind. Bei vielen Hausmeistern werden diese Arten der Einflussnahme aber noch immer als Spielerei oder gar als unsinnig bewertet.

42 40 Gleichzeitig hat diese Einstellung häufig zur Folge, dass Hausmeister bei der Begehung mit dem Energieberater vermeintlich unwichtige Details der Heizungsanlage und deren Betrieb auslassen. Einordnung des Energiemanagements in kommunalen Strukturen Auch wenn das Thema Energieeffizienz von höchster dienstlicher Stelle angeordnet wird, bedeutet dies nicht gleichzeitig, dass es auch dort angesiedelt ist bzw. dass es konkrete strategische und operative Umsetzungsplanungen gibt. Häufig ist man sich nicht mal der Konsequenzen bewusst, die ein rationelles Energiemanagement mit sich bringt und dass auf so manche Gewohnheiten als nicht mehr hinnehmbarer Luxus verzichtet werden muss bzw. dass ein Mehraufwand bei einigen Mitarbeitern hingenommen werden muss. Akzeptanz Energiemanagement Wie mit allem Neuen verhält es sich auch bei der Einführung von Energiemanagement nicht anders. Eine der größten Hürden bei der Einführung von Energiemanagement in kommunale Strukturen besteht in der Schaffung von Vertrauen und Akzeptanz. Das beginnt beim Hausmeister über vertraglich gebundene Dienstleistungsunternehmen, die Organisationsleitung, das Bauamt bis zum Bürgermeister bzw. Landrat. Für die beiden Liegenschaften wurden Energiemanagement Systeme eingerichtet AP 10-1 Fachbereichsgebäude der FH Wismar Die Ergebnisse der Uni Wismar sind zusammengefasst im EM Portal der Uni Wismar. Abbildung 24: EM Portal der Uni Wismar - Einstiegsseite

43 41 Abbildung 25: EM Portal der Uni Wismar - Gebäudebeschreibung Abbildung 26: EM Portal der Uni Wismar - Gebäudebewertung

44 42 Abbildung 27: EM Portal der Uni Wismar - Onlinedaten Abbildung 28: EM Portal der Uni Wismar Ausstattung und Nutzung AP 10-2 Die Gebäude des Landkreises Ludwigslust Die Gebäudeliste umfasst am Ende des Projektes die 12 Schulkomplexe des Landkreises Gymnasium Ludwigslust Gymnasium Wittenburg Gymnasium Boizenburg Gymnasium Hagenow (wegen Sanierungsarbeiten noch in Vorbereitung) Kreisvolkshochschule Ludwigslust (ist jetzt eigentlich ARGE, die Volkshochschule ist in das Landratsamt und das Gymnasium LWL gezogen) Berufliche Schule Ludwigslust Berufliche Schule Hagenow Sonderschule Hagenow Sonderschule Ludwigslust Förderschule Ludwigslust

45 Förderschule Boizenburg (wegen Umbauarbeiten in Vorbereitung) Gymnasium Dömitz (wegen Umnutzung zu einem Schulzentrum in Vorbereitung) Gymnasium Pampow und folgende Liegenschaften anderer Nutzung: Landratsamt Hagenow Landratsamt Ludwigslust Um die Energieeffizienz der Gebäude des Landkreises zu verbessern, konnte eine Vielzahl von Vorschlägen erarbeitet werden. Sie lassen sich folgenden Bereichen zuordnen: Vermeidung von Energieverschwendung durch bislang unerkannte Mängel, Defekte Optimierung des bestehenden Betriebes (z.b. Abschalt- und Absenkfunktion) Vertragsoptimierung Optimierungskonzepte auf Basis von Analysen des baulichen und technologischen Zustandes Beratung bei geplanten Um- und Neubaumaßnahmen Monitoring und Webportal für nachhaltige Gestaltung der Energieeffizienzstruktur Energieberichte / Energieausweise nach der Energieeinsparverordnung 2007 Zu den konkret vorgeschlagenen Maßnahmen gehören Anpassung der Energielieferverträge Hydraulische und regelungstechnische Einregulierung der Heizungsanlagen Einrichten des Absenkbetriebes bzw. der Abschaltfunktion für Heizungsanlagen Außerbetriebnahme überflüssiger Geräte, z.b. von ausgewählten Pumpen Konzeptentwicklung für investive Maßnahmen, z.b. zur effizienteren Warmwasserbereitung oder Heizkreisaufteilung Lastspitzenreduzierung bei Fernwärme und Strom. Speziell für das Gymnasium LWL (früher Goethe Gymnasium) mit Verbrauchskosten von ca wurde zusätzlich empfohlen: Anpassung der Leistungsbereitstellung: Leistungsdifferenz 84 kw - Einsparung bei Vertragsänderung jährlich ca (bezogen auf 2005) Optimaler Betrieb der Anlagen mit Abschaltung bei überhöhten Innentemperaturen - Einsparpotential ca kwh/a oder ca Warmwasserbereitung für Sporthalle außerhalb der Heizperiode über Durchlauferhitzer oder Speicher mit Heizpatrone. Das Gymnasium Ludwigslust hat allein in den Sommermonaten Juni bis September 2006 ca kwh Wärmeenergie für die permanente Beheizung des Warmwasserspeichers benötigt bei einem Verbrauch von 2,7 m³. Nachdem 2006 erste Maßnahmen umgesetzt worden waren, ergab sich folgende Verbrauchsreduktion bei Fernwärme: 43 Jahr Verbrauch in MWh Differenz Vorjahr , ,4 3,6 % ,7-17,8 % zu Diese Zahlen sind witterungsbereinigt, also nicht auf die warme Witterung zurückzuführen. Sie machen uns sehr zuversichtlich, dass wir die Einsparziele in 2007 gut erreichen. Einen weiteren Einsparfaktorfaktor erkennt man in Abbildung 29. Dort sind Kostenkennwerte für Wärme der Schulen im Landkreis Ludwigslust zu sehen.

46 Abbildung 29: Kostenkennwerte Wärme der Schulen im Landkreis Ludwigslust 44

47 45 Die gesamten Ergebnisse sind im Energiemanagement Portal des Landkreises Ludwigslust gesammelt und bewertet. Beispielhaft werden daraus im Anhang (Kap. 8.4) Energieausweis und Energiebericht für Haus 1 der beruflichen Schule Ludwigslust wiedergegeben. Abbildung 30: Das EM Portal des Landkreises Ludwigslust Die Vorgehensweise des Projektpartners IAIB e.v. als Objektbetreuer der Demonstrationsgebäude in den neuen Bundesländern im Landkreis Ludwigslust gestaltete sich wie folgt: Erstbegehung der ausgewählten Gebäude Bestandserfassung der Gebäudehülle, Anlagentechnik, Nutzung und Verbrauchsdaten Planung und Installation des Monitoring für Wärme, Wasser und Strom, sowie wo zutreffend für Kälte Analyse und Bewertung der Gebäude, Anlagentechnik und Betriebsführung Erstellung einer Internetseite für jedes Objekt mit den Onlinedaten aus dem Monitoring sowie sämtlichen energierelevanten Informationen zu den Gebäuden Erarbeitung von Energieberichten und gesetzlich geforderten Energieausweisen für die ausgewählten Objekte

48 46 Einweisung des zuständigen Personals in die Interpretation und Handhabung der Onlinedaten Qualifikationsmaßnahme für die Hausmeister zum Thema Effizientes Betreiben der Anlagentechnik. Die Ergebnisse werden für jede Schule und im Vergleich der Schulen dargestellt. Dabei werden wieder Elemente der Energieampel mit eingesetzt. Abbildung 31: Ranking der Verbräuche in 2007 der Schulen im Landkreis Ludwigslust

49 Nutzen für den Landkreis Ludwigslust Die Teilnahme am Projekt KENWO hat sich für den Landkreis Ludwigslust in vielfacher Weise bezahlt gemacht. Das soll beispielhaft in diesem Kapitel beschrieben werden. Energieausweise Für sämtliche Gebäude wurden im Rahmen des KENWO Projektes die ab Juli 2008 gesetzlich geforderten Energieausweise für bestehende Nicht-Wohngebäude nach Energieeinsparverordnung 2007 erstellt. Die Energieausweise haben eine Gültigkeit von 10 Jahren. Zusätzlich zu den Energieausweisen haben alle Objekte den für Gebäude mit hohem Publikumsverkehr erforderlichen Energieeffizienz-Aushang erhalten. Diese erbrachten Leistungen hätte der Landkreis Ludwigslust in jedem Fall spätestens in 2008 vergeben müssen. Der Wert der Energieverbrauchsausweise inklusive Aushang wird mit mind. 250,- EUR pro Gebäude beziffert. Der finanzielle Nutzen für den Landkreis Ludwigslust beträgt bei 13 Gebäuden 3.250,- EUR. Energieberatungsberichte Es wurden 13 Energieberatungsberichte für die ausgewählten Gebäude erarbeitet und den Schulen sowie dem Landkreis zur Verfügung gestellt. Die Energieberichte dienen als Grundlage für ökonomisch und ökologisch sinnvolle als auch praktisch realisierbare Energiesparmaßnahmen, indem sowohl der energetische Zustand des Objektes inklusive sämtlicher relevanter Rahmenbedingungen beschrieben als auch konkrete Vorschläge für Optimierungsmaßnahmen entwickelt wurden. Darüber hinaus wurde, soweit möglich, versucht auszuweisen, wieviel Energie, Energiekosten und CO 2 durch die vorgeschlagenen Maßnahmen eingespart und unter welchen Bedingungen diese Maßnahmen als wirtschaftlich betrachtet werden können. Die Energieberichte sind nach den Vorgaben der BAFA (Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle)-Richtlinien einer Vor-Ort-Beratung verfasst. Weiterhin wurden die Maßnahmen auch unter dem Gesichtspunkt der Bundesförderprogramme entwickelt und geprüft. Da die einzelnen Objekte unterschiedliche Dimensionen, Zustände und Rahmenbedingungen hinsichtlich der Informations- und Datenerfassung aufweisen, gestaltete sich auch die Erstellung der Energieberatungsberichte mit unterschiedlichem Aufwand von Gebäude zu Gebäude. Darüber hinaus wurden die Gebäude mit einem hohen absolutem Energieverbrauch, wie beispielsweise die Landratsämter, Beruflichen Schulen Hagenow und Ludwigslust sowie die

50 48 Gymnasien, detaillierter untersucht als die kleinen Objekte, so dass sich kein pauschaler Kostenaufwand für einen Energieberatungsbericht nennen lässt. Der Kostenaufwand für die erbrachten Leistungen würde sich im Rahmen einer kommerziellen Energieberatung auf insgesamt ca ,- EUR belaufen. Monitoring und Onlinedaten Für die Installation des automatisierten und fernauslesbaren Energieverbrauchsmonitorings wurden im Allgemeinen in allen Gebäuden die Hauptzähler des Energie- bzw. Wasserversorgers auf geeignete auslesbare M-Bus- bzw. Impulszähler umgerüstet. Zur Intervall mäßigen Erfassung, Speicherung und Weiterleitung der Verbrauchsdaten für Wasser, Wärme, Strom sowie Temperaturen wurde eine Smartbox der Firma ennovatis GmbH inklusive Zubehör montiert und konfiguriert. Mit Hilfe dieser Technik ist die jederzeitige Fernauslesung der Daten möglich. Zur Nutzung der Monitoringdaten auch für das Personal, die Schulleiter sowie den Landkreis Ludwigslust wurde eine Internetseite erstellt, in der die Onlinedaten inklusive energierelevanter Zusatzinformationen für jedes Objekt überschaubar und individuell auswertbar zur Verfügung stehen. Das Monitoring zusammen mit den Onlinedaten bietet eine umfassende Transparenz über Charakteristik und Höhe des individuellen Medienverbrauches in einer zeitlich hohen Auflösung. Zugleich bildet das Monitoring die Grundlage für die Vermeidung von unnötigen E- nergieverlusten beispielsweise durch zu hohe Systemtemperaturen, keine oder zu geringe Heizunterbrechungen oder überhöhte Lastspitzen. Das Monitoring hat bereits während der Projektlaufzeit zahlreiche solche Potentiale aufgedeckt, die somit erfolgreich erschlossen werden konnten und teilweise zu erheblichen E- nergieeinsparungen vorrangig im Heizenergiebereich geführt haben. Das Monitoringsystem steht dem Landkreis auch in Zukunft zur Verfügung und kann weiterhin zur Aufdeckung von Energieeinsparpotentialen genutzt werden. Der finanzielle Wert des gesamten Monitoringsystems wird auf EUR ohne die dafür erforderlichen und getätigten Ingenieurleistungen beziffert. Umsetzung von operativen Maßnahmen Obwohl sich die Aufgabenstellung des KENWO Projektes sowohl vom Inhalt als auch vom Umfang auf das Monitoring, die Onlinedaten sowie die Entwicklung von Optimierungskonzepten beschränkte und keinerlei operative Maßnahmen vorsah, zeichnete sich während der Projektbearbeitungsphase deutlich ab, dass die Zielstellung des Projektes ohne exemplarische Umsetzungen der theoretischen Vorschläge in die Praxis nicht die erhoffte Akzeptanz bei Schulleitern, Hausmeistern und in der Landkreisverwaltung erreichen wird. So wurde das IAIB pilotartig, innerhalb der verschiedenen Lebenszyklusphasen von Gebäuden, an ganz konkret anstehenden Aufgabenstellungen aktiv, um den Ablauf und den Nutzen von Optimierungsmaßnahmen zu demonstrieren - angefangen mit der Beratung, der Fachplanung für Umbaumaßnahmen bis hin zur Einstellung der Rücklaufverschraubung am Heizkörper. Im Folgenden sind einige Beispiele und deren Effekte kurz erläutert:

51 49 Hydraulischer Abgleich im Goethe Gymnasium Ludwigslust In vielen der untersuchten Gebäude wurden immer wieder Probleme mit der Hydraulik der Heizungsanlage festgestellt. Als häufige Empfehlung des IAIB zur Lösung dieser Mängel wurde der hydraulische Abgleich vorgeschlagen. Um sowohl den Sinn als auch die Herangehensweise bei der Aufgabe Hydraulischer Abgleich zu demonstrieren, wurde als geeignetes Gebäude mit akuten hydraulischen Defiziten das Haus 1 des Goethe Gymnasiums in Ludwigslust herangezogen. Im Haus 1 stellten die Nutzer seit längerem fest, dass untere Räume häufig überheizt und Räume am Ende des Heizstranges ebenso häufig nicht ausreichend bzw. nicht schnell genug warm wurden. Um dieses Problem provisorisch zu bewältigen, wurden sowohl der Volumenstrom durch die Umwälzpumpen als auch die Vorlauftemperaturen des Heizstranges deutlich erhöht. Dieses Vorgehen hatte allerdings zur Folge, dass der Stromverbrauch der Umwälzpumpen enorm anstieg und dass, auch durch die Erhöhung der Vorlauftemperaturen, die unteren Räume noch mehr überheizt wurden, was dann zu einem Weglüften der überschüssigen Raumwärme über die Fenster führte. Außerdem war eine funktionierende Nacht-, Wochenend- und Ferienabsenkung nicht möglich. Der hydraulische Abgleich ist eine sehr zeitintensive Maßnahme, bei der der Volumenstrom jedes einzelnen Heizkörpers eines Gebäudes entsprechend begrenzt werden muss. In schwierigen Fällen muss bei Bestandsanlagen, in Abhängigkeit von Zustand und Konstruktion der Anlage, der Durchfluss der Heizkörper sogar mehrfach nachjustiert werden. Aus diesem Grund war im Rahmen des KENWO Projektes auch nur das Haus 3 als einziges Demonstrationsobjekt für den hydraulischen Abgleich möglich. Der finanzielle Aufwand für den hydraulischen Abgleich im Haus 3 des Goethe Gymnasiums würde bei Beauftragung eines geeigneten Unternehmens nach eigener Kalkulation etwa Euro kosten. Heizungsunterbrechung im Goethe Gymnasium Ludwigslust Das installierte Monitoring gab in vielen Schulen Aufschluss über die Betriebsführung der Heizungsanlage, die Nutzung von Wasser und die Anzahl der Stromverbraucher. Das Goethe Gymnasium Ludwigslust war eines der ersten Gebäude, die über ein Monitoring verfügten. Außerdem wurde ein hohes Einsparpotential im Gymnasium auf Grund seines hohen absoluten Energieverbrauches, bedingt durch die Größe des Objektes, prognostiziert. Relativ schnell konnte festgestellt werden, dass die Nacht-, Wochenend- und Ferienabschaltung bzw. absenkung des Heizbetriebes erheblich verbesserungswürdig war. In Zusammenarbeit mit dem Hausmeister konnte dieses Potential schnell und ohne großen Aufwand realisiert werden. Die eingesparte Heizenergie in Höhe von ca. 19 % (ca ,- EUR netto) ist zum wesentlichen Teil auf diese Maßnahmen zurückzuführen. Auf Grund der Nutzung des Haus 1 durch die Volkshochschule in 2007 während der A- bendstunden wird diese Einsparquote in diesem Fall wohl nicht zu halten sein. Beratung der Fachplanung für die Berufliche Schule Hagenow Bei der Planung der Umbaumaßnahmen für die Berufliche Schule Hagenow und Teile der Heizungsanlage für die Schule zur individuellen Lebensbewältigung zu Beginn des Jahres

52 hat das IAIB maßgeblich die Fachplanung durch eine Analyse der ursprünglich durch das Planerteam vorgeschlagenen und in der HU Bau beschlossenen Maßnahmen beeinflusst. Nach eingehender Analyse der vorhanden Technik sowie deren Nutzung wurde auf Anraten des IAIB ein völlig neuer Planungsansatz angeregt und durchgesetzt (Details zu diesem Vorgang liegen dem Landkreis unter anderem in den Dokumenten Statement zum Umbau BEH und dem Beratungsprotokoll der Bauberatung vom des IAIB vor). Der Lösungsansatz des IAIB sah ein Maßnahmenpaket vor, bei dem mit ca Euro weniger Investitionskosten sogar deutlich mehr Betriebskosten auch langfristig gespart werden können. Die Maßnahmen wurden im Wesentlichen vom neu beauftragten Fachplaner übernommen. Wirtschaftlichkeitsanalyse für die Heizenergieversorgung der Beruflichen Schule Ludwigslust Die Berufliche Schule Ludwigslust wird bis heute über einen Fernwärmeanschluss der Stadtwerke Ludwigslust-Grabow GmbH versorgt. Die enorm gestiegenen Fernwärmekosten, zusammengesetzt aus Arbeitspreis und Leistungspreis, führten zu der Aufgabenstellung des Schulleiters an das IAIB, eine alternative zukünftige Heizenergieversorgung in der Beruflichen Schule zu entwickeln. Daraufhin wurde in Abstimmung mit Vertretern des Landkreises Ludwigslust, dem Schulleiter der Beruflichen Schule sowie dem IAIB e.v. beschlossen, unter Berücksichtigung des bestehenden Wärmeverteilungs- und übergabesystems, verschiedene mögliche Varianten zur zukünftigen Heizenergieversorgung in der Beruflichen Schule hinsichtlich Wirtschaftlichkeit, Durchführbarkeit und Umweltverträglichkeit zu prüfen. In der Folge dieser Entwicklung wurde das IAIB auch zur Beratung bei der Prüfung der Planungsvorschläge der ausgewählten Fachplaner hinzugezogen. Weitere Maßnahmen Im Zuge der Projektbearbeitung wurde das IAIB unter anderem bei aktiv. der Einstellung von Umwälzpumpen und Heizkurven im Landratsamt Ludwigslust, der Anpassung der Heizunterbrechung im Gymnasium Pampow, der Beratung zur heizungstechnischen Umbaumaßnahme in der Förderschule Boizenburg, der Beratung der Sanierungsplanung der gesamten Anlagentechnik im Gymnasium Hagenow und der Verbrauchskostenermittlung der Volkshochschule in der Mehrzweckhalle und im Haus 3 des Goethe Gymnasiums in Ludwigslust Hausmeisterschulung

53 51 In einem vom IAIB durchgeführten Seminar für die Hausmeister der im KENWO Projekt betreuten Objekte wurden wichtige Grundlagen zum besseren Verständnis sowie nützliche Tipps zum energieeffizienten Betreiben von Heizungsanlagen vermittelt. Darüber hinaus gab es eine Einführung für die Hausmeister in die Bedienung und Bewertung der KENWO- Onlinedaten. Bilanz Das Projekt KENWO kann in vielerlei Hinsicht als außergewöhnlich erfolgreich bezeichnet werden. Die wissenschaftlichen, wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Ergebnisse wirken nachhaltig selbst über das offizielle Projektende hinaus. Der Landkreis Ludwigslust hat in besonderem Maße davon profitiert. Im Folgenden wird der Versuch unternommen den quantitativen Nutzen für den Landkreis Ludwigslust in Form einer Zusammenstellung der wichtigsten Projektergebnisse im Landkreis darzustellen. Darüber hinaus sollen auch die nicht- bzw. noch nicht-quantitativen, aber durchaus bedeutsamen Ergebnisse dargestellt und erläutert werden. 1. Zu aller erst sei darauf hingewiesen, dass einige der durchgeführten Maßnahmen, einzeln betrachtet, unterschiedlich lange Amortisationszeiten aufweisen. Die Amortisationszeiträume beispielsweise für das Monitoring oder die umfassend aufbereitete Datentransparenz sind abhängig von den Energiepreissteigerungen sowie der Nutzung der einzelnen Gebäude. 2. Die Ergebnisse aus den im Laufe des Jahres 2007 getätigten Optimierungsmaßnahmen sind noch nicht nachweisbar, da diese mit Beginn der noch laufenden Heizperiode erstmals greifen. 3. Die Effekte aus den Beratungsleistungen bei den Umbau- und Sanierungsmaßnahmen können hinsichtlich der Investitionskosten als auch der daraus resultierenden Betriebskosten nur auf Grundlage der bis zum Eingreifen des IAIB vorliegenden Planungsvorschlägen geschätzt werden, da es kein Referenzszenario ( Was wäre wenn.. ) gibt. 4. Investitionen wie die Installation des Monitoring und der Onlinedaten sowie die Schaffung von Transparenz in Form von Energieberatungsberichten, Kennzahlenvergleichen etc. lassen sich auch noch über viele Jahre über den heutigen Stand hinaus nutzen, beispielsweise bei anstehenden Umbau- oder Sanierungsmaßnahmen in den nächsten Jahren oder durch die tägliche Nutzung der Onlinedaten. 5. Die öffentlichkeitswirksamen Effekte durch die zahlreichen bundesweiten Veröffentlichungen können nur selten direkt zugeordnet werden, und trotzdem gibt es sie. Beispielsweise ist es dem IAIB gemeinsam mit der ennovatis GmbH und dem Landkreis Ludwigslust auf Grund des sehr positiven Eindrucks beim Förderträger, gelungen, den Landkreis in einem EU-Projekt Building EQ zu beteiligen. Neben den europaweiten Veröffentlichungen zu diesem Projekt wird hier das Kreiskrankenhaus Hagenow als Demonstrationsobjekt direkt von der Förderung profitieren, indem ein Monitoring, eine Energieanalyse und der Energieausweis von EU-Mitteln finanziert wer-

54 52 den. Das IAIB erwartet gemeinsam mit den renommierten Projektpartnern spürbare Energieverbrauchseinsparungen für das Kreiskrankenhaus. 6. Maßnahmen wie die Erstellung von Energieausweisen amortisieren sich möglicherweise gar nicht, sind aber gesetzlich gefordert, so dass der Landkreis diese sowieso hätte beauftragen müssen. Da der Gesetzgeber aber den öffentlichen Aushang von Energieausweisen in Gebäuden mit hohem Publikumsverkehr vorschreibt, lassen hohe Energieeffizienzklassen für die Gebäude ein positiveres Image als niedrige Energieeffizienzklassen vermitteln. In der folgenden Tabelle wurde unter Berücksichtigung der zuvor genannten Gründe der Versuch unternommen, die als sicher geltenden finanziellen Leistungen und Einsparungen zu beziffern.

55 53 Bezeichnung Beschreibung Wert Effekt Erstellung von 13 Energieausweisen Erarbeitung von 13 Energieberatungsberichten Monitoring und Onlinedaten für 13 Objekte Hydraulischer Abgleich Haus 1 des Goethe Gymnasiums Ludwigslust Optimierung der Betriebsführung Goethe Gymnasium Ludwigslust Planungsberatung für die Berufliche Schule Hagenow Heizenergieeinsparung Goethe Gymnasium 2006 Wirtschaftlichkeitsanalyse für Heizung Berufliche Schule Ludwigslust Weitere konkrete Maßnahmen Hausmeisterschulung Gesetzlich geforderte Leistung EUR Sofortiger Nutzen Schaffung von grundsätzlicher Transparenz und Verbesserungsvorschläge mit gering investiven bis hoch investiven Maßnahmen Schaffung einer zeitnahen Transparenz über aktuellen Medienverbrauch mit der Möglichkeit auf akute Probleme zu reagieren sowie Ursachen für Fehlentwicklungen zu lokalisieren Herstellung der Anlagenfunktionalität als Grundlage für Behaglichkeit und jegliche Optimierungsmaßnahme Anpassung des Unterbrechungsbetriebes für die Heizung sowie der Anlagenregelung Entwicklung eines neuen Planungskonzeptes, abweichend von bereits beschlossener HU- Bau für die Heizung und Warmwasserbereitung Anpassung der Nacht, Wochenend- und Ferienabsenkung sowie Einstellung einer verbesserten Heizkurve Entwicklung von Alternativen zur bestehenden Heizenergieversorgung objektspezifische Hinweise Qualifikationsmaßnahme für einen effizienteren Anlagenbetrieb EUR langfristiger Nutzen über EUR (ohne getätigte Ingeneur leistungen) langfristiger Nutzen ca EUR Nutzen mit kurzfristiger Amortisation ca. 500 EUR Einsparung von ca EUR Investitionskosten plus Einsparung der hohen zu erwartenden Folge-kosten für Wartung und Betrieb der ursprünglich geplanten Maßnahme Einsparung von 19 % Heizenergie bezogen auf die Baseline 2004/2005 mit 808,15 MWh entsprechen einer Bruttoeinsparung von EUR im Jahr 2006 ca. 900 EUR ca EUR ca. 650 EUR Nutzen mit kurzfristiger Amortisation sofortiger Nutzen Sofortiger Nutzen sofortiger Nutzen Sofortiger Nutzen mit langfristiger Wirkung Tabelle 4: Versuch einer monitären Bewertung des Nutzens von KENWO für den Landkreis Ludwigslust

56 AP 11 Demonstrationsvorhaben Energiekonzepte Alle in diesem AP behandelten Gebäude sind schon aus EnSan Projektmitteln mit hervorragender Messtechnik ausgerüstet. Ausgewählte Daten (vor allem Verbräuche und Temperaturen) sollen jetzt möglichst tagesaktuell und allgemein zugänglich (Internet) dargestellt werden. Damit sollen zum einen die Erfolge der Projekte transparent gemacht und zum anderen die Daten zur Überprüfung unserer Vorgehensweisen wieder verwendet werden. Kindertagesstätte Plappersnut in Wismar Im Berichtszeitraum wurden die Messungen aufgenommen, und es wurde eine eigene online Daten Seite eingerichtet. Abbildung 32: Onlinedaten der Kindertagesstätte Plappersnut Solarzentrum Mecklenburg Vorpommern in Wietow Da das Projekt beendet wurde, war es nicht möglich, Verbrauchsdaten zur Verfügung zu stellen. Nach Rücksprache mit dem PtJ wurde auf die Weiterverfolgung dieses Punktes verzichtet. 3 Liter Haus in Mannheim Inzwischen ist der Schlussbericht des Vorhabens Entwicklung eines Konzepts für die energetische Modernisierung kleiner Wohngebäude auf 3-Liter-Haus-Niveau in Mannheim-Gartenstadt beim IGE in Stuttgart unter IGE erschienen. Autoren sind Michael Schmidt, Silke Schmidt, Markus Treiber und Jörg Arnold. Auf die Beiträge der ennovatis wird dort eingegangen. Eine Onlinedaten Visualisierung war nicht erwünscht. Dienstleistungs- und Verwaltungszentrum Landkreis Barnim in Eberswalde In diesem Projekt kamen und kommen die ennovatis Tools vor allem Dank des Einsatzes des Fraunhofer Instituts ISE besonders intensiv zum Einsatz.

57 55 Mit dem Monitoring evaluiert das ISE die tatsächlich anfallenden Verbrauchsdaten des DVZ. Diese Daten werden über die Leittechnik ermittelt und anschließend für ennovatis Controlling aufbereitet. Das Besondere dabei: Als Vergleichswerte dienen theoretische Werte, die im Vorfeld mit der Software ennovatis Planning erstellt worden sind. Dazu hat die Firma ennovatis ein 3D-Gebäudemodell auf der Basis von CADdict erstellt. Beim DVZ sind insgesamt 136 Raumeinheiten vorhanden. Diese 136 Räume wurden in acht thermische Zonen gegliedert. Dadurch kann man auch den zukünftigen Energieverbrauch prognostizieren und optimieren. Abbildung 33: Gebäudemodell Durch die Kombination aus Monitoring und Leittechnik können die Projektverantwortlichen den Verbrauch genau im Auge behalten und Störungen rechtzeitig erkennen. In der Kombination mit ennovatis Planning werden die Betriebskosten von vornherein auf einem kontinuierlich niedrigen Niveau gehalten. Damit erfüllt das Forschungsprojekt seine Vorgaben, das DVZ energetisch optimal zu bewirtschaften AP 12 Demonstrationsvorhaben Langzeitmessung Optimierte Energiekonzepte müssen nicht nur erstellt, sondern auch immer wieder überprüft und an wechselnde Nutzungen angepasst werden. Dies muss mit wenig Aufwand möglich sein. Es soll daher gezeigt werden, wie dies mit Hilfe der im Vorhaben entwickelten Hard- und Softwarekomponenten erreicht werden kann. Dabei wird insbesondere auch die Idee der Energieampel für Hausmeister erprobt. Als wichtigstes Ergebnis ist festzuhalten, dass hier nützlich ist, automatische Unterstützungen anzubieten. Wir haben deswegen begonnen, das Konzept der regelbasierten Analyse zu entwickeln. Ziel ist es, von Routineaufgaben zu entlasten und das Augenmerk der Hausmeister gezielt auf Fälle zu lenken, die ihr Eingreifen erfordern könnten. Wir haben diese Entwicklung schon unter dem AP 5 Energieampel (Kap ) dargestellt.

58 Was wir aus den Demonstrationsvorhaben gelernt haben In diesem Kapitel fassen wir wichtige Erfahrungen aus den Demonstrationsvorhaben in Form allgemeiner Empfehlungen zusammen. Kommunikation Vor der Einführung eines kommunalen Energiemanagement sollten alle Betroffenen ausführlich über die Gründe und die geplante Vorgehensweise informiert werden, und anschließend sollte mit allen Bedenkenträgern konstruktiv diskutiert werden. Energiemanagementprojekte werden sowohl auf strategischer als auch auf operativer Ebene geführt und durchlaufen somit in vielen Fällen nahezu alle Bereiche einer Kommune o- der anderen Organisation. Somit ist schlussendlich auch der Erfolg eines solchen Projektes immer zu einem bestimmten Anteil von jedem Einzelnen, von der Führungsebene bis zur Reinigungskraft, abhängig. Um gerade deshalb die Akzeptanz und Motivation in allen Unternehmens- bzw. Organisationsebenen zu fördern bzw. über einen langen Zeitraum aufrecht zu erhalten, trägt die permanente und wirksame Information über aktuellen Status und Effekte des Projektes eine wesentliche Schlüsselrolle auf dem Weg zum nachhaltig erfolgreichen Energiemanagement. Ist beispielsweise der Hausmeister einer Schule nicht entsprechend integriert und motiviert, bezogen auf das Energiemanagement in seinem Gebäude, kann dieser unter Umständen den Erfolg des ganzen Projektes gefährden oder zumindest deutlich schmälern. Gründe für eine solche Ablehnung des Mitarbeiters gegen das Projekt gibt es viele. Unter Umständen fürchtet dieser, dass seine Arbeit kritisiert und möglicherweise abgestraft wird, da beispielsweise Fehlverhalten im Kesselbetrieb erkannt werden, die er als Nicht- Techniker gar nicht hätte erkennen können, oder aber, dass in Zukunft andere Personen oder sogar Computer Teile seines Jobs übernehmen könnten und ihn auf kurz oder lang schlicht weg überflüssig machen würden. Oftmals ist es einfach nur die Unsicherheit gegenüber den neuen Techniken oder den unliebsamen Experten, die alles besser wissen, der mit frühzeitiger Einbindung oft sehr wirksam entgegen gewirkt werden kann. Definition der Vorgehensweise und Schaffung geeigneter Organisationsstrukturen Unabhängig von örtlichen Rahmenbedingungen und Strukturen sollten die verantwortungsvollen Aufgaben bei einem möglichst weit oben in der Verwaltungshierarchie angesiedelten Energiemanager liegen. Dieser muss mit entsprechenden Kompetenzen hinsichtlich der Durchsetzung geplanter Maßnahmen ausgestattet sein. Kostenplanung Ein professionelles und vor allem zukunftsfähiges Energiemanagement bedarf Investitionen. Je nach Art und Umfang der Maßnahmen sowie angestrebter Amortisationszeiträume werden neben zeitlichen Investitionen der kommunalen Mitarbeiter auch finanzielle Investitionen in Dienstleistungen und Beratungen erforderlich.

59 57 Einbindung aller Beteiligten - Zusammenarbeit ist nötig In allen unseren Vorhaben hat sich der Einfluss der Nutzer als sehr dominant erwiesen. Dies umso mehr, als wir die Einsparungen vor allem durch relativ kleine betriebliche Verbesserungen erzielt haben Sämtliche Beteiligte müssen diese mittragen, dazu im Rahmen klar definierter Aufgabenbereiche direkt eingebunden werden und entsprechend Ihres Aufgabengebietes auch ein angemessenes Maß an Verantwortung übernehmen. Externe Berater Viele kommunale Einrichtungen sind überzeugt, ausreichend kompetent und qualifiziert zu sein, um das Energiemanagement ohne fremde Hilfe aufbauen und durchführen zu können. Jedoch selbst bei ausreichendem internen Sachverstand ist die Einbeziehung eines externen Beraters immer empfehlenswert, da die Erfolge deutlich größer ausfallen. Die Betrachtung und Analyse von außen führt dazu, dass auch Strukturen und Bereiche durchleuchtet werden, die bei interner Betrachtung verschont bleiben würden. Weiterhin ist erfahrungsgemäß die Motivation externer privatwirtschaftlicher Berater größer. Planung, Begleitung und anschließende Prüfung bzw. Bewertung Energieberater bzw. Energiemanager sollten wenn möglich bis zum Ende einer jeden Maßnahme und besser noch darüber hinaus das Projekt begleiten. Zum Einen, um sicher zu stellen, dass die Maßnahmen effizient und sinnvoll geplant werden, zum Anderen jedoch, um auch die plangerechte Durchführung zu gewährleisten. Einrichten eines Monitoringsystems mit Controllingfunktion Die permanente Verbrauchsdatenerfassung ist wesentliche Voraussetzung für den Erfolg von Energieoptimierungsmaßnahmen. Sie ist sowohl für den Verlauf des Projektes unverzichtbar als auch für die Aufrechterhaltung der erzielten Erfolge. Einrichten eines Berichtswesens Erfolge aber auch Probleme sollten permanent kommuniziert werden, damit alle Beteiligten eine Anerkennung ihrer Arbeit oder zumindest ein Feedback dazu bekommen. Das trägt zur dauerhaften Motivation und Disziplin bei. Einsatz moderner Werkzeuge Thermische Gebäudesimulation Die dynamische Simulation des thermischen Verhaltens von Gebäuden ist ein hilfreiches Planungswerkzeug für die Analyse und Bewertung verschiedener Modernisierungsmaßnahmen. Durch die Möglichkeit der zeitlich hoch aufgelösten Darstellung sämtlicher Einflüsse und deren Auswirkungen auf den Gebäudeenergiebedarf lassen sich Maßnahmen hinsichtlich Ihrer ökonomischen und ökologischen Effekte langfristig und sicher bewerten.

60 58 Energieampel Der Einsatz von Energieampeln in Form von aufbereiteten Daten im Internet hat sich als wirksames Werkzeug zur Motivation und permanenten Energieverbrauchskontrolle für Gebäudeeigentümer und Technische Leiter erwiesen. Weitere Empfehlungen für die operative Umsetzung Generell kann zur Vorgehensweise bei der Durchführung von Energieoptimierungsmaßnahmen empfohlen werden, dass zuerst die vorhandene Anlagentechnik hinsichtlich Ihrer Betriebsweise angepasst bzw. verbessert wird und anschließend Nutzen und Aufwand für Investitionsmaßnahmen kalkuliert werden. Konkrete Empfehlungen von Maßnahmen und Arbeitsschritten Überprüfung der Energiebeschaffung / Vertragscontrolling Die Energieversorgungsverträge für Wärme, Wasser und Strom sollten geprüft und hinsichtlich Ihrer Aktualität bezogen auf die tatsächlichen Bedürfnisse angepasst werden. Gerade bei langfristigen Verträgen ist hier häufig ein spürbares Einsparpotential vorhanden. Tarife Leistungspreise / Leistungsmengen Verbrauchserfassung sowie laufende Verbrauchskontrolle Verbrauchserfassung sowie laufende Verbrauchskontrolle, daraus folgend Analyse der Daten, um Schwachstellen zu erkennen und Verbesserungsmöglichkeiten aufzuzeigen. Energieverbrauchskennwerte werden nach VDI 3807 gebildet. Anhand dieser Kennwerte können die Gebäude mit Hilfe von Vergleichskennwerten für Objekte gleicher Art und Nutzung (Ages-Verbrauchskennwerte) bewertet und grobe Einsparprognosen getätigt werden. Bestandserfassung Zu Beginn sollte überprüft werden, ob und wo bereits energierelevante Daten existieren. Anschließend müssen Dokumente wie Bauzeichnungen, Rechnungen, Verträge, Dokumentationen auf bauphysikalisch und energetisch relevante Informationen ausgewertet werden. Die dann noch fehlenden Daten müssen durch eine Vor-Ort Begehung inkl. Interview der Nutzer sowie der technischen Leiter erhoben werden. Sind die wesentlichen Daten beisammen, werden Wärmebedarf und Heizlast berechnet, um die Heizenergieerzeuger richtig einstellen zu können. Genauigkeit der Daten Bei schon verfügbaren Daten muss vor allem darauf geachtet werden, dass sie zum einen konsistent sind und zum anderen klar verstanden ist, was wo und wie gemes-

61 59 sen wird. Die Daten sollten, um die hier vorgeschlagene detaillierte Auswertung zu ermöglichen, mindestens mit einer stündlichen Auflösung erhoben werden. Optimierung der Betriebsführung Bevor größere Maßnahmen geplant und bewertet werden, sollte immer erst der vorhandene Anlagenbetrieb fachgerecht geführt werden. Dazu zählen die technische Überwachung der Anlagen sowie organisatorische und betriebliche Maßnahmen für einen optimierten Betrieb. Als die häufigsten Maßnahmen, die in nahezu allen Gebäuden anfallen, können die folgenden Aufgaben genannt werden: Hydraulischer Abgleich Absenk- und Abschaltbetrieb Pumpeneinregulierung Heizkurvenanpassung etc. Maßnahmenplanung Maßnahmen, die mit Investitionen, ganz gleich ob in Personal oder Sachmittel, verbunden sind, bedürfen einer sorgfältigen Planung und Vorbereitung und sollten nur von Fachleuten durchgeführt werden. Grundsätzlich wird bei der Planung baulicher oder technologischer Maßnahmen in folgende drei Kategorien unterschieden: Geringinvestive Maßnahmen mit kurzen Amortisationszeiten Investive Maßnahmen mit kurzen Amortisationszeiten Investive Maßnahmen mit langen Amortisationszeiten Reporting und Controlling Zum Reporting gehört das periodische Erstellen von Energieberichten als Kommunikationsmittel. Das ist besonders wichtig, wenn sich Rahmenbedingungen ändern, beispielsweise eine Änderung der Nutzungsprofile. Weiterhin gelten Energieberichte als Mittel zur Aufrechterhaltung der Transparenz. Öffentlichkeitsarbeit wirkt sich motivierend auf alle Beteiligten des Projektes aus und trägt somit automatisch ein Stück zum Erfolg bei. Sie wirkt als Multiplikator und trägt zum Abbau von Ängsten und Kritiken gegenüber Projektmodellen, wie beispielsweise den verschiedenen Formen des Contractings oder dem Einsatz von Monitoring-, Controlling- oder CAFM-Systemen bei. Controlling Das Controlling hilft bei der nutzungsgerechten Zuordnung von Energieverbräuchen. Das schafft Wettbewerb untereinander und motiviert.

62 60 Daueraufgabe Energiemanagement Nach Abschluss der jeweiligen Optimierungsmaßnahmen sollte auf keinen Fall das entsprechende System wieder sich selbst überlassen und somit der Rückfall in alte Zeiten besiegelt werden, denn Energiemanagement ist eine Daueraufgabe, das zeigen Erfahrungen aus zahlreichen Projekten, in denen das Energiemanagement, aus Personalmangel oder welchen Gründen auch immer, an irgendeiner Stelle ausgesetzt wurde. In fast allen Fällen war ein sofortiger Anstieg der Energieverbräuche und der damit einhergehenden Kosten zu verzeichnen. Evaluierung von Maßnahmen Nach erfolgten Verbesserungsmaßnahmen sollte in jedem Fall eine Evaluierung mit Hilfe von Energiemanagement die erzielten Optimierungen verifizieren. Werden die Zielwerte nicht erreicht, sind eine Analyse und gegebenenfalls weitere Maßnahmen empfehlenswert. Insbesondere bei Contractingprojekten, bei denen ja die erzielte Einsparung von großer Bedeutung ist, ermöglicht Energiemanagement eine einfache Kontrolle, ob die gesetzten Maßnahmen die erwartete Einsparung gebracht haben. Ist die Einsparung geringer, als im Contractingvertrag vereinbart, wirkt sich das unmittelbar auf die Rückzahlungsrate an den Contractor aus. Entsprechende Erfahrungen aus Sanierungsmaßnahmen sollten jedenfalls dokumentiert und kommuniziert werden, um diese für künftige Vorhaben berücksichtigen und eine ständige Qualitätsverbesserung des Objektbestands erreichen zu können. Motivation und Qualifikation Je nachdem, welche Maßnahmen durchgeführt und welche Investitionen getätigt wurden, sollten der Aufwand und die Kosten für eine entsprechende Schulung, beispielsweise mit dem installierten Monitoring oder Controlling System, unbedingt von Beginn an mit einkalkuliert werden. Das dies keine Selbstverständlichkeit ist, zeigt die Erfahrung, dass immer wieder, vorrangig öffentliche Gebäude, die in den 90er Jahren umfangreich saniert oder erbaut wurden, mit hochwertiger Gebäudeleittechnik angetroffen werden, die jedoch niemand innerhalb des Betriebes oder der Organisation hinreichend bedienen kann. Meist sind dazu nur die entsprechenden externen Dienstleister in der Lage, die aber wiederum auf Grund leerer Kassen nicht mal die notwendigen Wartungen, geschweige denn Anlagenbetriebsanpassungen, durchführen. Sowohl der Anlagenverantwortliche muss hinsichtlich der Bedienung der häufig komplexen neuen Technologie geschult werden, aber auch die Nutzer der Objekte sollten zumindest sensibilisiert besser noch motiviert werden für das Thema Energiemanagement.

63 AP 13 bis AP 16 Auswertung und Verbreitung Wie bei jedem wissenschaftlichen Vorhaben wurde auch über die Arbeiten zu KENWO auf nationaler und internationaler Ebene berichtet. Im Kap. 5 Verwertung sind fast 70 Veröffentlichungen angegeben, in denen über das Projekt oder Ergebnisse daraus berichtet wird AP 13 Aufbau eines Vertriebsnetzes Der Aufbau des Vertriebsnetzes verlief planungsgemäß. Ende 2007 betrug die Zahl der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter einschließlich der freien Mitarbeiter 45. Ein Vergleich mit den im Antrag genannten 8 Mitarbeitern zeigt eine Steigerung von fast 600 %. Dies dokumentiert zum einen die Erfolge, die wir mit der Umsetzung der KENWO Ideen erzielten und lässt zum anderen ahnen, dass wir in den vergangenen Jahren nicht nur mit wissenschaftlichen Fragestellungen konfrontiert waren AP 14 Das ennovatis Service Partner Netz Die Gewinnung von Service Partnern gestaltete sich erfreulich. Bisher (Stand Januar 2008) konnten mit 30 deutschen, 7 österreichischen und 1 schweizerischen Unternehmen 35 Service Verträge abgeschlossen werden. Die aktuelle Liste der Service Partner findet man im Anhang 2 (8.1) Die aktuelle Version ist auf der ennovatis homepage unter ennovatis Services veröffentlicht. Besonders erfreulich ist, dass zu den Service Partnern auch eine Reihe von Büros gehören, die gleichzeitig EnBau Auftragnehmer sind. Damit trägt das Projekt nicht nur zur Verbreitung der EnBau Ergebnisse bei, sondern leistet auch die erhoffte Integration über Projektgrenzen AP 15 Internet Präsentationen der Demoprojekte Die für das Projekt eingerichtete Internetseite ( wurde weiterentwickelt. Onlinedaten findet man aktuell unter Die meisten der Daten sind offen zugänglich. Wo - vor allem aus Personenschutzgründen notwendig, wurde ein Passwortschutz eingeführt. Im ennovatis Demoportal ( werden die im Projekt entwickelten und angewendeten Methoden und Techniken an den Beispielen des ennovatis Bürogebäudes, des Kreiskrankenhauses Hagenow und des Verfügungsgebäudes der Universität Stuttgart erläutert. Darüber hinaus wird gezeigt, wie sie angewendet und aktuell weiterentwickelt wurden. Wir versuchen hier eine über das Projekt KENWO hinausgehende Kontinuität aufzuzeigen. Daneben wurde eine Reihe von objektspezifischen Energiemanagement Portalen eingerichtet. Über sie wurde bei den zugehörigen Demoprojekten berichtet.

64 AP 16 Abschlussbericht Der Abschlußbericht wurde mit Vorlage dieses Berichtes termingerecht und in der vorgeschriebenen Form vorgelegt. Er wird über die Homepage von ennovatis und die EnOB Veröffentlichungsseiten publiziert.

65 63 3 Leitfaden Energiemanagement Im Internet und in der Literatur findet man unter Leitfaden Energiemanagement oder Handbook Energy Management eine Vielzahl von Quellen und Berichten, die herunter geladen werden können. Sie konzentrieren sich in der Regel auf bestimmte Gebäudetypen und Nutzungen, wie etwa kleinere und mittlere Unternehmen (BESS: Kommunales Energiemanagement (Energiemanagement Online oder KEM Leitfaden der KEABW Wohnungsbauunternehmen (Stiftung Stadtökologie: Nichtwohngebäude im Green Building Programm Deutschland (dena Leitfaden_Energiemanagement.pdf) Nichtwohngebäude in USA ( Continuous Commissioning Guidebook, Claridge et.al., Energy Systems Laboratory, Texas A&M University, Federal Energy Management Program, USA, Wenn wir dem einen weiteren Leitfaden hinzufügen, dann deswegen, weil sich durch die Ergebnisse des Projektes KENWO die Vorraussetzungen für Einführung und Durchführung von Energiemanagement sehr stark verändert haben. Drei Hauptargumente haben wir dafür bisher kennen gelernt: 1. Durch die Smartbox wurden die Kosten für Energiemanagement wesentlich gesenkt 2. Durch die Energieampel wurde die Einbeziehung der Nutzer erleichtert 3. Durch die regelbasierte Überwachung stehen die Grundfunktionen von Gebäude Automationssystemen jetzt auch für Anlagen im Wohngebäudebereich zur Verfügung. 3.1 Energiemanagement meint bedarfsorientierte Betriebsführung Am Anfang der Einführung eines Energiemanagements steht die sorgfältige Bestandsaufnahme des Gebäudes, der Gebäudetechnik, der Gebäudenutzung und des Gebäudebetriebes. Auf dieser Basis wird dann ein Energie-Management-Konzept entwickelt, welches üblicherweise die Feststellung des tatsächlichen Verbrauches an Primärenergie, die Feststellung des diesem Verbrauch entsprechenden Bedarfes an Nutzenergie,

66 64 die Anpassung des Verbrauches an den Bedarf, die Ableitung von Maßnahmen zur Reduktion von Bedarf und Verbrauch, die Ableitung von Maßnahmen zur kosteneffektiven Bereitstellung der zur Deckung des Nutzenergieverbrauches nötigen Primärenergie und die Aufdeckung der Nutzereinflüsse umfasst. In diesem Leitfaden werden die Erfahrungen aus dem Projekt KENWO, seinen Demonstrationsvorhaben und aus der Anwendung der Ergebnisse durch die Projektpartner zusammengestellt. Dabei werden auch Weiterentwicklungen, die auf Basis der KENWO Erfahrungen in den Projekten KENWOtwoEnERGo, IEA Annex 46, ModBen und BuildingEQ gemacht wurden, mit einbezogen. 3.2 Feststellung des tatsächlichen Verbrauches an Primärenergie Will man den Energieverbrauch eines Gebäudes beeinflussen, so muss man ihn zunächst kennen. Für eine erste Beurteilung reicht es die Medienverbräuche (einschließlich Wasser) als Jahresmittelwerte zu kennen (Energieausweis auf Basis der Verbräuche). Daraus lassen sich Antworten auf folgende Fragen ableiten Wie groß ist der finanzielle Spielraum für weitere Maßnahmen (Vergleichswert 10 % der Medienkosten)? Ist ein Potential für Einsparmaßnahmen vorhanden (Vergleichswert Benchmark vergleichbarer Gebäude)? Sind Veränderungen an der Hülle oder der Anlage sinnvoll (Vergleichswert Baujahr der letzten Modernisierungen)? Ergibt sich aus diesen Überlegungen, dass eine detailliertere energetische Analyse sinnvoll ist, sollten zwei Schritte in die Wege geleitet werden: Die Erstellung eines Energieausweises auf Basis des Bedarfs Die Einrichtung eines Systems zur fernabfragbaren Erfassung der Verbrauchsdaten. Beide Aktivitäten befruchten sich gegenseitig, wenn ihre Ergebnisse immer wieder ausgetauscht werden. Hier beschreiben wir zunächst die Verbrauchserfassung. Das nächste Kapitel ist dann der Bedarfsbestimmung vorbehalten Datenerhebung Sensorik Es ist sinnvoll neben den Verbrauchsdaten auch weitere Messwerte zu deren Interpretation zu erheben. In Tabelle 3 machen wir einen Vorschlag welche Daten erfasst werden sollten. Dieser Vorschlag ist pragmatisch zu interpretieren, also dort zu ergänzen, wo weitere Daten kosteneffektiv zur Verfügung gestellt werden können und dort zu vereinfachen, wo der Aufwand zur Erfassung der Daten größer als der erwartete Einspareffekt ist. Die Betrachtung des Bedarfs gibt hier nützliche Hinweise.

67 65 Wichtig ist, dass die Daten wenigstens im stündlichen Takt erhoben werden. Bei der Übertragung der Daten sollten die Möglichkeiten einer funkbasierten Übertragung mitberücksichtigt werden Datenerfassung - Datenlogger Um die Datenübertragungskosten in Grenzen zu halten, sollten alle Daten zunächst an einer zentralen Stelle gesammelt werden. Diese Aufgabe übernehmen in Gebäuden ohne Leittechnik Datenlogger. Moderne Datenlogger sind aber nicht nur in der Lage Daten aus allen üblichen Quellen zu sammeln, sondern können auch eine Plausibilisierung und eine erste Bewertung vornehmen. Basierend darauf sind dann verschiedene Aktionen wie etwa das Versenden einer Nachricht oder das Zu- oder Abschalten einzelner Komponenten möglich. Sie können damit für viele Systeme, bei denen das bisher zu aufwändig gewesen wäre, die Grundfunktionalitäten eines Gebäude Automationssystems übernehmen. Dies ermöglicht es den Betrieb optimal an den Bedarf anzupassen Datendarstellung - Intelligente Überwachung Die erhöhte zeitliche Auflösung der Daten führt zunächst zu einem nicht unbeträchtlichen Datenvolumen, das nur noch graphisch oder statistisch ausgewertet werden kann. Das ist aber nicht nur Last, sondern auch Change, kann man aus den Daten doch sowohl Muster erzeugen als auch Verläufe und Korrelationen bestimmen. Es sind vor allem die Muster, die es erlauben, Zusammenhänge aufzuzeigen und daraus Fehler und Verbesserungsmöglichkeiten zu erkennen. Beispiele sind Vergleich jährlicher Daten ähnlicher Gebäude zum Zwecke des Benchmarkings Vergleich gradtagkorrigierter Daten aus verschiedenen Jahren zur Überprüfung des Systemverhaltens und seines Wartungszustandes Vergleich gradtagkorrigierter Daten aus verschiedenen Monaten zur Überprüfung der Wirkung von Energiesparmaßnahmen Vergleich monatlicher Daten eines Gebäudes mit der Außentemperatur zum Nachweis, dass die Steuerung über die Außentemperatur korrekt arbeitet Vergleich täglicher Daten eines Gebäudes mit der Außentemperatur zum Nachweis, dass die Absenkung zum Wochenende und Feiertag korrekt arbeitet Vergleich stündlicher Daten eines Gebäudes mit der Außentemperatur zum Nachweis, dass die Nachtabsenkung korrekt arbeitet Vergleich jährlicher, monatlicher oder stündlicher Daten verschiedener Gebäudeeinheiten, um Einflüsse des Nutzerverhaltens aufzuzeigen Vergleich jährlicher, monatlicher oder stündlicher Daten verschiedener Teile einer Gebäudeeinheit (z.b. Räume), um Einflüsse der Nutzung aufzuzeigen

68 66 Scatterplot (X-Y Plot) Darstellungen der Abhängigkeit von 2 Variablen (Messwerten), mit der Möglichkeit der Gruppierung nach einer weiteren Variablen ergeben Signaturen zur Beurteilung von Verbräuchen. Aus Steigung und charakteristischen Punkten kann auf das Verhalten der Systeme und ihres Betriebes geschlossen werden. Carpet plots zur Darstellung des zeitlichen Verlaufs einer Variablen in Form einer farblichen Kodierung eines Betriebsmusters Boxplots zur Darstellung der statistischen Verteilung einer Variablen getrennt nach Gruppen einer weiteren Variable. Wichtige Hilfsmittel bei der Visualisierung sind Filter und Gruppierungen: Mit Filtern ist die Erstellung einer Auswahl bzw. Untergruppe von Messwerten gemeint. Ein Beispiel wäre eine Auswahl von Messwerten über oder unter einer bestimmten Außentemperatur (z.b. alle Werte bei einer Außentemperatur unterhalb von 0 C). Die Filterung erlaubt das Verhalten bestimmter Größen (z.b. der Systemtemperaturen) bei gezielt ausgewählten Bedingungen entsprechend dem Filter zu betrachten. Bei der Gruppierung werden die Daten eines Messwertes in Gruppen unterteilt. Ein Beispiel ist die Gruppierung der Daten nach Wochentag und Wochenende. Damit lassen sich unterschiedliche Betriebszustände miteinander vergleichen. Beispiele für solche Visualisierungen findet man in diesem und in den ModBen Arbeitsberichten Datenauswertung Fehlererkennung und Diagnose Will man die Daten nicht nur erfassen und darstellen, so braucht man detailliertere Kenntnisse über den Sollverlauf der gemessenen Größen. Im nächsten Kapitel werden dazu Aussagen gemacht, wie man zu solchen Kenntnissen kommen kann. Aus den Abweichungen zwischen dem angestrebten und dem gemessenen Verlauf kann man dann Rückschlüsse auf fehlerhaftes Verhalten und seine Ursachen ziehen. Dabei wird zwischen den Teilprozessen Fehlererkennung und Fehlerdiagnose unterschieden. Mit diesen Prozessen wird das Betriebsverhalten einer heiz- und raumlufttechnischen Anlage ständig analysiert und auf Fehler hin untersucht. Der abstrakte Begriff Fehler beschreibt dabei die Ursache für eine wie auch immer geartete Abweichung des Betriebsverhaltens der betrachteten Anlage vom idealen Verhalten. Fehler sind als solche meist nicht direkt erkennbar, verursachen jedoch in der Regel ein oder mehrere so genannte Symptome. Die Symptome eines Fehlers sind die von außen messbaren oder zumindest wahrnehmbaren Auswirkungen eines Fehlers. Bei der automatisierten Fehlererkennung und Diagnose wird das Verhalten des betrachteten Prozesses ständig mit Hilfe einer rechnergestützten Vorgehensweise auf das Auftreten von Fehlersymptomen untersucht. Sobald ein Symptom oder mehrere Symptome erkannt werden, wird versucht, die Symptome möglichen vorab definierten Fehlern zuzuordnen. Als Schema dazu kann die Energieampel Bürogebäude (Kap und Abbildung 12) dienen.

69 Feststellung des zum Verbrauch gehörenden Bedarfes an Nutzenergie Wir haben 4 Stufen eingeführt, um das energetische Verhalten eines Gebäudes zu erfassen und zu beschreiben. Sie sind in der folgenden, aus dem Projekt ModBen übernommenen, Tabelle erläutert. Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Name Benchmarking Bestandsdatenerfassung und Zertifizierung Analyse und Optimierung Betriebsüberwachung Beschreibung Bestandsdaten Messdaten Analyse zusätzliche Arbeiten Grobe Zusammenstellung Verbrauchs- und Bestandsdaten, Erste Einordnung / erste Baseline Grobe Gebäudebeschreibung (Baujahr, Flächen, Nutzung) Abrechnungen / Zählerablesungen (jährlich / monatlich) Benchmarks (jährlich), Energiesignaturen (monatlich) Keine Ergebnisse Erste Einordnung / erste Baseline Detaillierte Bestandsdatenerfassung und Erstellung des Bedarfsausweises (DIN 18599) Entsprechend DIN Keine Detaillierte Energiebilanz Primärenergiebedarf Aufwandszahlen (statische White Box Modelle) Installation der Datenerfassung / Datentransfer für stündliche Daten Bedarfsausweis Theoretischer Zielwert Messdaten sind verfügbar Analyse des Gebäudebetriebs, Identifikation und Umsetzung von Einsparmaßnahmen, Optimierung des Betriebs Für Detailuntersuchungen (nur wenn notwendig) Mindestdatensatz (stündlich) + weitere für Detailuntersuchungen (nur wenn notwendig) Standardauswertungen (Visualisierung, statistische Analysen), detaillierte Untersuchungen / Simulation wo notwendig (dynamische Black Gray und White Box Modelle) Umsetzung von Energiesparmaßnahmen Fehlerfreier / optimierter Betrieb Nachweis der Energieeinsparung Aufrechterhalten des optimierten Betriebs Keine zusätzlichen Minimal möglicher Datensatz Überwachen des Energieverbrauchs als Hauptindikator (evtl. Black Box Modelle) Keine Nachhaltig energieeffizienter Betrieb Tabelle 5: Stufen zur Feststellung des Energiebedarfs eines Gebäudes ( aus ModBen) Die 4 Stufen werden in den folgenden Unterabschnitten im Hinblick auf ihre Beiträge zum Energiemanagement weiter konkretisiert Stufe 1 - Benchmarking Aus dem Benchmarking erhält man eine erste Zusammenstellung der Eckdaten eines Gebäudes und seines Energieverbrauchs. Sie können direkt vom Gebäudebetreiber oder Besitzer geliefert werden und in einen Verbrauchsausweis einfließen. Daraus ergibt sich eine erste Einordnung / Klassifizierung des Gebäudes. Insbesondere können diejenigen Gebäude identifiziert werden, bei denen sich ein Energiemanagement auf jeden Fall oder wegen eines zu geringen Energieverbrauches im ersten Ansatz nicht lohnt. Für Gebäude mit hohen Verbräuchen sollte zum einen mit der kontinuierlichen Erfassung der Verbräuche (Stufe 4) begonnen werden. Parallel dazu sollte zum

70 68 anderen eine Zertifizierung entsprechend Stufe 2 erfolgen. Für Gebäude, bei denen keine klare Entscheidung möglich ist, sollten erste Schritte der Stufe 2 eingeleitet werden. Dabei ist aber darauf zu achten, dass der Aufwand entsprechend dem vermuteten Einsparpotential betrieben wird Stufe 2 - Zertifizierung durch einen Bedarfsausweis In der Stufe 2 erfolgt zunächst eine detailliertere Bestandsdatenerfassung zur Erstellung des Bedarfsausweises (DIN V 18599). Es empfiehlt sich, das Gebäudemodell zunächst mit wenigen eventuell auch nur mit einer Zone zu beginnen und erst dann zu erweitern, wenn sich dadurch größere Veränderungen in den Aussagen erwarten lassen. Häufig ist dann auch ein Übergang zu Stufe 3 sinnvoll. Parallel dazu sollte die Installation / Einrichtung einer Datenerfassung auf stündlicher Basis mit Datentransfer an den Energiemanager erfolgen. Gemeinsam aus der Bestimmung des Bedarfs und der intelligenten Analyse der Verbräuche lassen sich nicht nur ein vertieftes Verständnis des Verhaltens des Gebäudes entwickeln, sondern auch Maßnahmen zur Anpassung des Verbrauches an den Bedarf oder gar zur Reduktion des Bedarfes auffinden und Regeln zur Überwachung des Verbrauches ableiten Stufe 3 - Modellbasierte Betriebsoptimierung Sind Verbrauchsdaten mit stündlicher Auflösung vorhanden, so können auf Basis dieser Messdaten zunächst die Standardanalysen des intelligent Metering durchgeführt werden (Visualisierung, Statistische Analysen, einfache Korrelationen). Zusätzlich können auf dieser Stufe systemspezifische Detailbetrachtungen und begleitende Kurzzeitmessungen durchgeführt werden. Wieder gilt, dass der dazu nötige Aufwand in einem vernünftigen Verhältnis zu den erhofften Einsparungen stehen sollte. Auf dieser Stufe sollten auch Untersuchung ausgewählter Systeme oder Teilsysteme erfolgen. Eine Systematisierung dieser Teilarbeiten sollte im Sinne eines Top-Down- Ansatzes erfolgen, d.h. zusätzlicher Aufwand für Modellierung und/oder Messtechnik sollte nur dort investiert werden, wo und wann er erforderlich ist Stufe 4 - Kontinuierliche Bedarfsüberprüfung Ist der Betrieb optimiert, also der Verbrauch auf den Bedarf reduziert, ist das nächste Ziel die Aufrechterhaltung des optimierten Betriebs durch fortgeführtes Monitoring. Dazu kann man die Messdaten auf ein Minimum reduzieren. Das aber heißt, dass der Energieverbrauch zum Hauptindikator wird. Wie wir gesehen haben, ist der Übergang zur Stufe 4 von jeder der vorherigen Stufen aus möglich. Welche Zwischenschritte zwischen Stufe 1 und Stufe 4 zusätzlich erfolgen sollten, wird vorwiegend durch die Komplexität des zu optimierenden Gebäudes und seiner technischen Systeme bestimmt.

71 Anpassung des Verbrauches an den Bedarf Wie lassen sich Verbrauch und Bedarf vergleichen Das Gebäude, seine Lage und seine Nutzung bestimmen den Bedarf an Nutzenergie. Der daraus folgende Bedarf an Primärenergie wird durch die technischen Anlagen zur Bereitstellung der Nutzenergie bestimmt. Gebäudehülle und Gebäudetechnik stellen sozusagen die Hardware dar, die auf Grund ihrer energetischen Qualität einen hohen oder einen niedrigen Energieverbrauch verursachen können. Die Art der Nutzung bestimmt die Höhe des Energieverbrauchs, zum einen durch die Nutzungsdauer (Beispiel: Ein-, Zwei- oder 24-h Betrieb) und zum anderen durch Gebäude unabhängige nutzungsspezifische Prozesse (Laboreinrichtungen, gewerbliche Maschinen, Büroeinrichtung). Die durch die Art der Nutzung indizierte Energiemenge hat keinen Einfluss auf die energetische Qualität eines Gebäudes. Auch das Nutzerverhalten hat einen messbaren Einfluss auf den Energieverbrauch. Bei Aktionen zur Mitarbeitermotivation werden immer wieder Einsparungen um die 10 % erreicht. Der Gebäudebetrieb hat ebenfalls einen entscheidenden Einfluss auf den Energieverbrauch. Als Software des Gebäudes hat der Gebäudebetrieb zum einen die Aufgabe, die gelieferten energetischen Dienstleistungen (Wärme, Kälte, Licht, Frischluft) möglichst genau an die Anforderungen der Nutzung anzupassen. Zum anderen liegt im Betrieb des Gebäudes die Verantwortung, die Potentiale und Möglichkeiten, die die Gebäudehülle und die Gebäudetechnik bieten, auch auszunutzen und optimal anzuwenden. Während bei der theoretischen Bedarfsermittlung ausschließlich die Effizienz der eingebauten Gebäudetechnik und der Gebäudehülle bewertet werden, fließen bei der verbrauchsorientierten Bewertung zusätzlich die Effizienz des Gebäudebetriebs, die Art der Nutzung und das Nutzerverhalten ein. In dieser erweiterten Betrachtung steckt gleichermaßen der Charme als auch das Problem der verbrauchsorientierten Betrachtung: Während durch die Berücksichtigung des Gebäudebetriebs die Alltagstauglichkeit stark erhöht wird, kann der Energieverbrauch durch die Nutzung so stark beeinflusst werden, dass eine energetische Bewertung des Gebäudes eingeschränkt oder unmöglich wird. Allerdings ist die Bedeutung der einzelnen energiebeeinflussenden Faktoren abhängig von der Sichtweise. Für die energetische Bewertung des Gebäudes interessieren sich Mieter, Nutzer, Eigentümer, Käufer und Betreiber. In Tabelle 6 sind die üblichen Interessen der unterschiedlichen Akteure aufgezeigt.

72 70 Tabelle 6: Relevanz der Energie beeinflussenden Faktoren für die unterschiedlichen Akteure in Gebäuden Die Anpassung des Verbrauches an den Bedarf ist daher nur dann sinnvoll, wenn der Bedarf unter Berücksichtigung der aktuellen meteorologischen Bedingungen und der tatsächlichen Nutzung erfolgt. Abweichungen zwischen Verbrauch und Bedarf deuten dann auf ineffizienten oder gar fehlerhaften Betrieb der Anlagen oder verschwenderische Nutzung der Ressourcen durch die Nutzer (z. B. Abschalten der Thermostatventile, falsche Lüftung, etc.) hin Die 10 wichtigsten Maßnahmen zur Verbesserung der Effizienz und zur Vermeidung von Verschwendung Maßnahmen zur Verbesserung der Effizienz und zur Vermeidung von Verschwendung lassen sich in der Regel innerhalb weniger Monate oder Jahre über die eingesparte Energie refinanzieren. Wichtigste Voraussetzung zur Ableitung von Maßnahmen bietet in erster Linie die Erstellung des Energieausweises selber. Durch die dort gegebenen Hinweise lassen sich bei fast allen Gebäuden 10 % bis 20 % der Energiekosten einsparen. Diese Maßnahmen sollten daher immer, insbesondere auch nach der Durchführung der weniger kosteneffektiven Maßnahmen, in Betracht gezogen werden. Außerdem wird eine regelmäßige Wiederholung möglichst im jährlichen Turnus empfohlen. Dies stellt sicher, dass auch kleinere Anstiege von Verlusten und Verschwendungen erkannt und rechtzeitig behoben werden. Werden die Daten zur Erstellung des Energieausweises elektronisch gespeichert, so lassen sich beabsichtigte Wiederholungsprüfungen auch äußerst kosteneffektiv durchführen. Die Maßnahmen im Einzelnen: Identifikation und Behebung von Betriebsfehlern wie etwa falsche Einstellungen von Lüftungsanlagen, zu hohe Betriebstemperaturen von Heizungen oder falsche Spreizungen. Anpassung des Verbrauches an den Bedarf. Dazu gehören Maßnahmen wie etwa Nacht- und Wochenendabsenkung ebenso wie das Abschalten von Lüftungen und Beleuchtung in Räumen, die nicht genutzt werden. Hydraulischer Abgleich der Heizungsanlagen sollte immer gemacht werden, vor allem auch nach größeren Renovierungsmaßnahmen.

73 71 Installation stromsparender Pumpen sollte in Abhängigkeit des Zustandes der Pumpen gemacht werden. Pumpen werden in der Regel mehrere tausend Stunden betrieben, so dass jedes Watt Einsparung zu erheblichen Energieeinsparungen führt. Schulung der Nutzer und deren Motivation zu energiesparendem Verhalten (z. B. Schulung von Hausmeistern, Betreuung von Energie-AG an Schulen). Austausch von energieintensiver gegen energiesparende Beleuchtungstechnik, z. B. Einsatz von moderner T5-Technik mit elektronischen Vorschaltgeräten, von hocheffizienten Reflektoren, von tageslichtabhängiger Beleuchtungssteuerung bzw. von Präsenzmeldern. Optimierung von Lüftungs- und Klimaanlagen, Einsatz vorhandener MSR- Technik zur Gewährleistung einer bedarfsgerechten Anlagenfahrweise und damit Reduzierung des Strom-, Wärme- und Kälteverbrauchs. Eventuell Nutzung der entsprechenden Funktionalitäten der Smartbox. Einrichtung eines Energiemanagementsystems, das auch aus einer vorhandenen Leittechnik Daten übernehmen kann. Damit sollten zeitnahe und zeitauflösende Darstellungen der Verbräuche (intelligente Verbrauchsdatenerfassung) verbunden sein. Beschaffung und Nutzung stromsparender Bürogeräte (siehe dazu auch Office- TopTen Vermeidung von Standby von Computern und sonstigen Geräten. 3.5 Maßnahmen zur Reduktion des Bedarfs Die 10 populärsten Maßnahmen zur Erhöhung der Energieeffizienz Hier beschreiben wir Maßnahmen, die im Zuge einer Renovierung oder im Rahmen eines Contracting Vertrages zusätzlich durchgeführt werden sollten. Diese Maßnahmen erhöhen typischerweise den Wert eines Gebäudes, verbessern den Komfort bei seiner Nutzung oder passen es an neue Nutzungen an. Sie werden also nicht primär aus energetischen Gründen durchgeführt und müssen sich daher auch nicht über die eingesparten Energiekosten refinanzieren. Oft kann man dabei mit einem geringen Mehraufwand eine nicht unerhebliche Erhöhung der Energieeffizienz erzielen. Folgende Maßnahmen fassen wir unter diesem Punkt zusammen: Dämmung von Dach, Boden und Kellerdecke sind in der Regel einfach durchzuführen, aber nicht über Energiekosteneinsparung zu finanzieren. Dämmung der Gebäude-Hülle und Tausch der Fenster können in der Regel nur im Rahmen einer allgemeinen Renovierung durchgeführt werden.

74 72 Isolation von Rohren. Vorhandene Rohrleitungssysteme sind meist schlecht gedämmt und nach einer Sanierung der Hülle überdimensioniert. Leichter zugängliche Bereiche sollten daher mit einer Wärmedämmung versehen werden. Erneuerung bzw. Einsatz von MSR-Technik, Modernisierung der Schaltschränke zur Verbesserung bzw. Einführung digitaler Anlagensteuerung. Einzelraumregelung, wenn sie etwa über Bewegungssensoren automatisch durchgeführt werden kann. Installation von Blockheizkraftwerken zur Unterstützung und Optimierung der Wärme- und Warmwasserversorgung. Maßnahme wirkt sehr effektiv, wenn der dazu nötige ganzjährige Bedarf an Strom und Wärme gegeben ist. Erneuerung von Kesselanlagen zur Verbesserung des Anlagenwirkungsgrads und damit Reduzierung des Gasverbrauchs und des Kohlendioxid-Ausstoßes (wo erforderlich in Verbindung mit Energieträgerumstellung von Öl auf den umweltfreundlicheren Energieträger Erdgas), Anpassung der Kesselleistung an den tatsächlichen Bedarf. Wärmerückgewinnung in dezentralen Lüftungsanlagen ist primärenergetisch nicht immer optimal, da für die Hilfsenergien beträchtliche Verbräuche an elektrischer Energie benötigt werden. Warmwasserbereitung mit Solaranlagen (thermischen Kollektoren). Hier zeigt eine einfache Kostenrechnung die Grenzen: Kosten pro m 2 Kollektor-Fläche ca. 1000, dadurch Reduktion des Heizölverbrauches um 50 l und der Kosten um 30 pro m 2 Kollektor-Fläche. Dies rechnet sich nur mit zusätzlicher Förderung. Ein Tausch der Heizkörper sollte nur erfolgen, wenn Heizkörper defekt oder aus ästhetischen Gründen ersetzt werden müssen Die am meisten überschätzten Maßnahmen zur Erhöhung der Energieeffizienz In diesem Abschnitt beschreiben wir Maßnahmen, die sich gut nach außen verkaufen lassen und ein Energieeinsparprojekt sexy machen. Unter Kostengesichtspunkten rechnen sie sich in der Regel selten oder gar nicht. Es gibt aber spezielle Situationen, wie etwa Neubauten oder Null Heizenergie Häuser, in denen sie schon jetzt durchaus sinnvoll einsetzbar sind. Dies gilt insbesondere dann, wenn sie im Rahmen von Förderprojekten bezuschusst werden. Ohne weitere Erläuterungen listen wir einige der am häufigsten diskutierten Maßnahmen auf: Photovoltaikanlage Erdwärmespeicher Wärmepumpe mit Flachabsorber Nachträgliche Dämmung auf Niedrighaus Standard

75 73 Einzelraumregelungen, die von den Nutzern bedient werden müssen Nachträglicher Einbau einer zentralen Zu- und Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung Transparente Wärmdämmung auf Seiten mit hoher Sonneneinstrahlung. 3.6 Ableitung von Maßnahmen zur kosteneffektiven Bereitstellung der zur Deckung des Nutzenergieverbrauches nötigen Primärenergie Wird ein Gebäude optimal betrieben und sind wichtige Maßnahmen zur Reduktion des Bedarfes getroffen, so bietet es sich an, auch die Bereitstellung der Nutzenergie auf Basis des reduzierten Verbrauches zu optimieren. Im Prinzip ergeben sich vier Möglichkeiten, die zum Teil auch schon in den in den vorigen Abschnitten geschilderten Maßnahmen angeklungen sind: Effizientere Bereitstellung, z. B. durch Wechsel des Energieträgers, durch Reduktion der Spreizung (bei Fernwärme) oder durch Tausch der Kessel und Speicher Nutzung natürlicher Ressourcen wie etwa von Sonnenlicht (Solarthermie) oder Erdwärme (Wärmepumpen) Nutzung von Energien niederer Exergie Anpassung von Vertragsstrukturen. Da es sich hier aber um indirekte Maßnahmen handelt, die vor allem als Konsequenz eines erfolgreichen Energiemanagements möglich werden, sei für Details auf die einschlägige Literatur verwiesen. 3.7 Aufdeckung der Nutzereinflüsse Die Nutzer sind häufig willig, Vorschläge zur Energieeinsparung mit umzusetzen. Allerdings müssen sie dazu ihre Energieverbräuche zeitnah und anschaulich kennen, Möglichkeiten zur Reduktion der Verbräuche wissen und die Konsequenzen ihres Handelns sehen und bewerten können Einrichtung einer Energieampel Mit der Energieampel haben wir eine Darstellungsform gefunden, die den Nutzern ihren Verbrauch an Energie sehr anschaulich vor Augen führt. Wir haben im Projekt verschiedene Formen der Energieampel erprobt und gemerkt, dass es im jetzigen Stadium noch sehr wichtig ist, auf die individuellen Bedürfnisse der Nutzergruppen einzugehen. Der im Projekt entwickelte Ansatz ist flexibel genug, solche Anpassungen zu erlauben. Die weitere Erfah-

76 74 rung mit Energiemanagementsystemen und ihrer Perzeption durch die Kunden wird hier sicher zu einer Klärung beitragen Anregungen zum Energiesparen Es ist aber nicht genug, dass der Nutzer weis, wie er seinen Verbrauch im Vergleich mit ähnlichen Verbrauchern einzuordnen hat. Vielmehr muss man ihm auch Anregungen geben, wie er den Verbrauch ohne wesentliche Einschränkungen im Komfort reduzieren kann. Hier findet man im Internet vor allem für Wohnungsnutzer eine Vielzahl von Hinweisen. Auch im Projekt wurden solche Hinweise gesammelt und interessierten Kunden zur Verfügung gestellt. Einige davon sind auch in die Maßnahmenvorschläge mit eingeflossen Transparente Kostenstrukturen Schließlich sollten auch die Folgen der Bemühungen der Nutzer auf einfache Weise sichtbar gemacht werden. Das kann etwa durch zeitnahe Offenlegung der Einsparungen erfolgen. Da die Kosten aber nicht nur durch die Einsparbemühungen, sondern auch durch äußere Einflüsse (Wetter) und durch technische Maßnahmen (Energiemanagement) beeinflusst werden, ist hier auf eine gerechte Verteilung von Kosten und Nutzen zu achten. Das für den Wohnungsbau entwickelte Mietmodell erlaubt es, mindestens einen Teil der Kosten für das Energiemanagement auch auf dessen Nutznießer, die Mieter, umzulegen Schulung der Nutzer Die Akzeptanz und die Bereitschaft zum Energiesparen, sowohl von Seiten des Personals als auch auf Nutzerseite, ist wie wir verschiedentlich gesehen haben - ein nicht zu vernachlässigender Faktor. Schulung des Personals (Hausmeister) und Aufklärung bei Nutzern (z. B. Schüler und Lehrer) sind durchzuführen und evtl. durch die Erstellung eines Informationsfolders sowie die Dokumentation und Veröffentlichung der Erfolge in einem Bereich des Gebäudes mit möglichst hohem Verkehrsaufkommen (Skala im Eingangsbereich) zu dokumentieren.

77 75 4 Energiemanagement in der Wohnungswirtschaft Eine der besonderen Herausforderungen des Projektes KENWO war es Energiemanagement auch für die Wohnungswirtschaft erschwinglich zu machen. Hier ist mit der ersten Realisierung einer Energieampel für Wohngebäude ein entscheidender Durchbruch gelungen. Die Konsequenzen wurden in Liegenschaften und Objekten des KENWO Partners MINOL und der SINN-ERGIE Partner LAS GmbH Leipzig und DIS Dresdner Immobilienservice GmbH untersucht. In diesem Kapitel werden die Ergebnisse des Projektes, die für die Wohnungswirtschaft von Interesse sind, zusammengefasst und mit Ergebnissen von Arbeiten aus dem Umfeld von KENWO verbunden. Dabei wird manches, das schon bei der Beschreibung der Resultate der Arbeitspunkte gesagt wurde, noch mal auftauchen, da es auch in diesem Zusammenhang von Bedeutung ist. 4.1 Energiemanagement in der Wohnungswirtschaft Wer Energiekosten senken möchte, muss wissen, wo sie entstehen. Dazu sind ausgereifte und zugleich kostengünstige Systeme zur energetischen Überwachung und Bewertung von Gebäuden und Liegenschaften nötig. Durch sie wird der Gebäudebetreiber in die Lage versetzt, die Kosten nicht nur an die Gebäudenutzer zu verteilen, sondern auch den Energieverbrauch seiner Gebäude zeitnah zu kontrollieren, zu analysieren und zu optimieren und damit nachhaltig zu senken. Für die Gebäude- und Wohnungsnutzer hat nachhaltiges Energiemanagement den in Zeiten steigender Energiepreise wichtigen Vorteil, dass Energieverluste, Abweichungen vom Normalverbrauch und Einsparpotentiale zeitnah transparent werden. Durch diese unmittelbare Rückmeldung werden sie in die Lage versetzt, ihr Verhalten den Erfordernissen anzupassen, ggf. sinnvolle Korrekturen an Anlagen, Verträgen etc. vorzunehmen und die Energiekosten proaktiv zu reduzieren. 4.2 Die Ansätze des Projektes KENWO Um Energiemanagement auch für die Wohnungswirtschaft erschwinglich zu machen, arbeiteten wir im Projekt KENWO an fünf Komponenten: 1. ennovatis Smartbox zur Datensammlung und Datenweitergabe; 2. ennovatis Controlling zur Datenerfassung, -verwaltung, -auswertung und Systemsteuerung; 3. ennovatis EnEV+ zur Erstellung von Energieausweisen nach der DIN ennovatis Planning zur Simulation, Berechnung und Optimierung des Energieverbrauchs bei geplanten Baumaßnahmen;

78 76 5. ennovatis Consulting, einer mandantenfähigen Plattform, zur Erstellung von Energieausweisen und der energetischen Bewertung von Gebäuden und Liegenschaften. Mit diesen Komponenten lässt sich ein Energiemanagement-System erstellen, das beim Betrieb für hohe Wirtschaftlichkeit und mit seiner Vielzahl von Schnittstellen in nahezu jede bestehende Systemlandschaft integrieren werden kann. Es schützt so bereits getätigte Investitionen in die Gebäude- und Softwaretechnik. Für die hier beschriebene Energieampel sind die zeitnahe Datensammlung (Punkt 1), die nutzergerechte Datenauswertung (Punkt 2), und die energetische Bewertung (Punkt 3 Bedarfsausweis, Punkt 5 Verbrauchsausweis), von besonderem Interesse Zeitnahe Sammlung der Verbrauchsdaten Die ennovatis Smartbox ermöglicht ein völlig neues hocheffizientes Gebäudeenergiemanagement. Vollautomatisiert, unabhängig und rund um die Uhr werden sämtliche Daten zum Energieverbrauch eines Gebäudes zentral erfasst und zur detaillierten Verarbeitung weitergegeben. Die ennovatis Smartbox kann u.a. folgende Daten aufnehmen: Zählerstände (Strom, Wärme, Wasser, Gas etc.) Temperaturen (Außen-/ Raum-/ Vorlauf-/ Rücklauftemperatur etc.) Zustände (Brenner-/ Pumpenlaufzeit etc.) Analogsignale von externen Signal- bzw. Messumformern M-Bus Protokoll an RS 232 Schnittstelle über externen Pegelwandler, ModBusIn. In Abbildung 34 sieht man die vielfältigen Möglichkeiten Zähler und Messgeräte anzuschließen und mit dem Datenlogger zu kommunizieren. Abbildung 34: Die Schnittstellen der ennovatis Smartbox Die Abbildung 35 zeigt schematisch die technische Struktur, die der Energieampel für Wohngebäude zugrunde liegt. Sie gibt einen ersten Eindruck von dem Potential des neuen Ansatzes. Die Kommunikation der Smartbox mit den Datenerfassungsgeräten kann dabei über drei Wege erfolgen: Direkt mit der zentralen Übergabestation

79 77 Über M-Bus mit den meist wohnungsbezogenen Zählern Funkbasiert mit den in den Räumen angebrachten Erfassungsgeräten Abbildung 35: Technische Struktur der Energieampel für Wohngebäude Die ennovatis Smartbox erfasst also Daten der Anlagen und/oder der zentralen Zähler. Die Daten werden zum einen an den Verwalter oder Energiemanager zur Auswertung, Visualisierung und zur Entwicklung von energiesparenden Maßnahmen geschickt. Zum anderen werden sie auf einem zentralen Server archiviert. Von dort können sie entsprechend den eingestellten Zugangsberechtigungen - auch den Wohnungseigentümern und Mietern zugänglich gemacht werden. Dies geschieht zunehmend über das Internet, etwa über ein Mieterportal. In Verbindung mit ennovatis Controlling (siehe nächsten Abschnitt) ergibt sich eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten für Verwalter und Nutzer: Benchmarking zur separaten Erfassung und dem Vergleich des Medienverbrauchs (z.b. Strom, Gas, Öl, Wasser etc.) sämtlicher Gebäude. Dazu werden interne und externe Rankings möglich. Erkennung von Defekten, Fehlern, Unregelmäßigkeiten oder unnötigen "Energiefressern" durch die permanente Beobachtung von Lastgängen. So fallen ungewollte oder zu hohe Energieverbräuche sofort auf und können umgehend mit oft sehr einfachen und kostengünstigen Mitteln beseitigt werden. Störmeldungsmanagement, wie permanente Kennwertvergleiche im Feld; automatische Signalisierung der Störung, z.b. durch SMS, oder Schaltausgang, Schalten von Relais aufgrund von vordefinierten Ereignissen. Klare Abrechnung von Verbräuchen bei häufigem Mieterwechsel, Fernablesung jederzeit, einfaches Erstellen von Berichten. Lastspitzen-Management zur Erkennung und gezielten Vermeidung von extrem verbrauchsintensiven Zeiträumen, um spürbare Kostensenkungen beim Jahresleistungspreis zu erzielen Nutzergerechte Auswertung Die große Menge an Daten, die mit der Smartbox gesammelt werden kann, muss verwaltet, aufbereitet, interpretiert und archiviert werden. Dies muss zeitnah erfolgen und daher weitgehend automatisch geschehen. Im Projekt KENWO verwendeten wir dazu ennovatis Controlling.

80 78 ennovatis Controlling erfasst, analysiert und verwaltet sämtliche Verbrauchswerte und individuell zu bestimmende Messdaten (wie z. B. Wetterdaten). Die automatisch und permanent erfassten Daten werden direkt oder per Ferndatenauslesung im System gespeichert. Die Datenverwaltung umfasst sämtliche Medien einschließlich Sensorik (Temperaturen, Feuchte u.ä.). Die Speicherzyklen und Schemata für die einzelnen Datenpunkte können frei definiert werden. Das zentrale Modul des Systems ist der ennovatis Server. Dieser Server beinhaltet neben dem Datenmanagement-System für die erfassten Zählerdaten und sonstigen Zeitreihen auch Module zur automatisierten Datenauswertung und Kommunikation. Standardschnittstelle für den Zugang zu Zählerdaten ist der M-Bus. Über die offene COM/DCOM Schnittstelle ist die Anbindung an eine eventuell bereits vorhandene technische Infrastruktur sichergestellt. Dazu gehört ganz besonders die Integration von Systemen zur Datenerfassung (z. B. Gebäudeleittechnik), zur Konstruktion (CAD) sowie von Systemen aus dem technischen Facilitymanagement. Das Datenmanagement-System verwendet netcdf, ein optimiertes Binärformat, für die Speicherung der Messdaten und ein relationales Datenbanksystem (RDBMS) für die Verwaltung der Meta-Informationen. Diese Technologien ermöglichen eine Datenzugriffsgeschwindigkeit, die einem vielfachen der bisherigen Speicherung in herkömmlichen RDBMS entspricht. Weitere Funktionalitäten der Datenerfassung sind: Erfassung der technischen Daten zur objektbezogenen Bewertung von Liegenschaften und Gebäuden Erfassung der technischen Daten zur objektbezogenen Bewertung von Anlagen wie Heizung, Warmwasserbereitung, Raumluft- und Regelungstechnik sowie Tankanlagen Erfassung der Versorgungssituation von Gebäuden, Energieverbrauchszählern und der Vertragssituation als Basis für objektbezogene energiewirtschaftliche Auswertungen Erfassung der Rechnungsdaten auf Zählerebene, gegebenenfalls im Datenaustausch mit den maßgeblichen Energieversorgungsunternehmen Berücksichtigung von Witterungseinflüssen in Form meteorologischer Daten, Gradtagzahlen, Normtemperaturen und von unterschiedlichen Wetterstationen Berücksichtigung von Zählerwechseln. Die erfassten Daten werden in der Archivpflege verwaltet. Hier werden die einzelnen Messdaten betrachtet, Ausreißer gesucht und z. B. Zählerwechsel dokumentiert. Die integrierte Mittelwertbildung sorgt bei der Datenauswertung für gleiche Zeitschritte und korrekte Einheiten unabhängig davon, ob es sich um Sensorik (z. B. Temperaturen) oder Zählerstände handelt und in welcher Auflösung die Daten erfasst wurden. Jede Messdatenerfassung nimmt auch fehlerhafte Werte auf. ennovatis Controlling arbeitet deshalb mit den verschiedenen Strategien, diese Fehler entweder zu vermeiden oder nachträglich zu korrigieren. Die Oberfläche der Archivpflege ist übersichtlich und selbsterklärend gestaltet. Die erfassten Daten werden in einem binären Datenformat gespeichert; Rohwerte werden in ihrer Basiseinheit und, falls noch nicht gepackt, mit den echten Erfassungszeiten gesammelt. Dabei öffnet und bearbeitet die Archivpflege einzelne Datenkanäle.

81 79 Das optimierte Datenmanagement erlaubt die Verwaltung von über Datenpunkten mit mehr als 10 Mio. einzelnen Werten je Datenpunkt ohne nennenswerte Beeinträchtigungen der Datenauswertung. Der Export der Daten erfolgt über verschiedenste Schnittstellen wie ASCII, Excel, Word, HTML, COM, DCOM, OPC oder SQL. Besondere Aufmerksamkeit gilt der Visualisierung der Daten. Sie erfolgt auf den unterschiedlichen Ebenen: Liegenschaft, Objekt, Nutzeinheit und Raum sowie in den zeitlichen Auflösungen Jahres-, Monats- und Tagesübersicht. Beispiele für Darstellungen werden in den folgenden Abschnitten anwendungsbezogen gegeben. Die Abbildung 36 zeigt als Beispiel für liegenschaftsbezogene Auswertungen Benchmarking auf Jahres- und Monatsbasis. Abbildung 36: Benchmarking der Verbräuche einer Liegenschaft - Jahres- und Monatswerte Darstellung im Internet das Mieterportal Die Auswertungen sollen aber nicht nur lokal, sondern möglichst allen Beteiligten transparent zur Verfügung stehen. Dazu ermöglichen wir die Einrichtung eines HTML basierten Webportals zur Darstellung der zentral erfassten Energieverbräuche und zusätzlicher Berichte und Funktionen zur nutzerbezogenen Darstellung der dezentral erfassten Energieverbräuche. Dabei werden die Objektdaten gemäß den datenrechtlichen Bestimmungen regelmäßig bearbeitet und dann anonymisiert bzw. verdichtet an das Mieterportal geliefert. Die Organisation der jeweiligen Zugangsberechtigungen für die Nutzer des Mieterportals stehen in der Verantwortung des Betreibers der Liegenschaft. Die Abbildung 37 zeigt die dazu nötige Sicht des Verwalters. In Abbildung 38 sieht man eine mögliche Sicht auf die Räume einer Nutzeinheit. Natürlich können alle hier gezeigten Darstellungsmöglichkeiten und Berichte auch über das Portal zur Verfügung gestellt werden.

82 80 Abbildung 37: Mieterportal - Daten zur Verwaltung einer Liegenschaft Abbildung 38: Mieterportal - Vergleich der Verbräuche auf Raumebene 4.3 Realisierung der Energieampel und erste Erfahrungen Energieampel auf Basis zentraler Daten Im Standardfall wird das Energiemanagement auf ein Objekt bezogen durchgeführt. Es werden die Energie- und Wasserverbräuche an den zentralen Übergabestationen erfasst und ausgewertet. Als Beispiel sei die Anwendung der Energieampel durch die DIS Dresdner Immobilien Service GmbH ( beschrieben. Die Dresdner Immobilienservice GmbH verfügt als Verwalter nach WEG bzw. als Mietverwalter über jahrelange Erfahrungen in der Optimierung von Verwaltungsprozessen und der Einsparung im Nebenkostensegment. Sie hat in 16 WEG mit ca. 300 Wohneinheiten die Energieampel eingeführt.

83 81 Verwaltung und Darstellung der Ergebnisse erfolgen über das Mieterportal. Abbildung 37 und Abbildung 38 sind aus dieser Anwendung entnommen, so dass sich hier weitere Darstellungen erübrigen Energieampel auf Basis wohnungsspezifischer Daten Die Energieampel Wohngebäude wird zurzeit an einer Liegenschaft der MINOL Messtechnik GmbH ( erprobt. Die Bilder auf den nächsten Seiten vermitteln einen Eindruck vom gegenwärtigen Stand, an dessen Verbesserung aber noch gearbeitet wird. Die Liegenschaft umfasst 5 Gebäude mit je 9 Wohnungen verteilt auf 5 Stockwerke. Die Gesamtfläche beträgt 4258 m 2. Die Gebäude wurden im Jahr 2000 bezugsfertig. Die Verbrauchsdaten werden seit August 2005 in Intervallen von 6 Stunden auch für die Energieampel erfasst. Die Datenübertragung erfolgt mittels M-Bus. Eine funkbasierte Übertragung ist in Vorbereitung und wird das Anwendungsspektrum noch einmal beträchtlich erweitern. Abbildung 39: Die Wohnanlage Die Ampel aus Sicht des Energiemanagers zeigt für die ganze Liegenschaft Tages-, Monats- oder Jahresmittelwerte an. Abbildung 40: Sicht des Verwalters Jahres-, Monats- und Tagesübersichten

84 82 Die Ampel aus Sicht der Bewohner erlaubt nur Daten der eigenen Wohnung zu sehen. Sie zeigt ebenfalls Tages-, Monats- oder Jahresmittelwerte an. Als Beispiel zeigen die folgenden Abbildungen die monatlichen Werte für Wasser und Heizenergie für eine Wohneinheit. Abbildung 41: Sicht des Bewohners Monatsübersicht Wasserverbrauch Abbildung 42: Sicht des Bewohners - Monatsübersicht Heizenergie Das obere Teilbild zeigt je die täglichen Verbräuche an Wasser (l/m 2 ) und Wärme (kwh/m 2 ) für die gesamte Liegenschaft und die ausgewählte Wohneinheit sowie auf der rechten Skala die gemittelte Außentemperatur. Ist der Wohnungsverbrauch zu hoch, zeigt die Ampel dies durch die rote Farbe im unteren Teilbild an Energieampel auf Basis wohnungsspezifischer Daten Am detailliertesten sind die Anwendungen der Energieampel Wohngebäude, die die LAS LEIPZIGER ABRECHNUNGS- UND SERVICEGESELLSCHAFT MBH ( auf Basis von funkbasierten Heizkostenerfassungsgeräten von Siemens durchführt. Die LAS, im Jahr 2000 gegründet, ist ein bundesweit tätiges Dienstleistungsunternehmen der Versorgungs- und Immobilienwirtschaft. Das Produktportfolio der LAS umfasst für beide Branchen gleichermaßen Abrechnungs- und Inkassoleistungen sowie Beratung und Lösungsentwicklungen. Die Anwendung der Energieampel erfolgt im Bürogebäude der LAS. Die Abbildung 43 zeigt, wie Verwaltern und Mitarbeitern die Verbrauchslage dargestellt wird. Wieder sind Tages, Monats- und Jahressichten möglich.

85 83 Abbildung 43: Bürogebäude mit raumbezogenem Verbrauchsranking 4.4 Schlussfolgerungen Die Einrichtung eines Energiemanagement Systems ist wesentlich auch als Ergebnis des Projektes KENWO so preiswert geworden, dass diese Leistung sowohl als Komplettservice im Kauf oder Contracting oder als Mietvariante angeboten werden kann. Die Mietvariante hat den Vorteil, dass keine einmaligen Investitionskosten für die Gerätetechnik und Softwarelösung entstehen. Die Kosten sind in der Betriebs-/ Heizkostenabrechnung auf die Nutzer/Mieter umlagefähig (gem. 2 Nr.4 i.v.m. 1 BetrKV), denen auch der Kostenvorteil aus der Optimierung der Verbräuche zu Gute kommt. Darüber hinaus trägt der Anbieter das Ausfallrisiko der Smartbox. Auch die Energieüberwachung kann als Betreibermodell und als Dienstleistungsmodell angeboten werden: Im Betreibermodell wird die Energieüberwachung vom Betreiber bzw. von seinen Mitarbeitern selbst durchgeführt. Hier werden die entsprechenden Mitarbeiter von ennovatis auf die bedienerfreundliche Oberfläche eingewiesen und geschult. Als Dienstleistungsmodell wird die Energieüberwachung von einem (Service) Partner der ennovatis oder der ennovatis selbst durchgeführt. Vorteile des Dienstleistungsmodells sind insbesondere: o Erfassung, Archivierung und maßgeschneiderte Auswertung der Verbrauchsdaten. o Tages-, Wochen- und Monatsübersichten ohne Bindung von Personal- und EDV- Ressourcen sowohl für die zentral erfassten Hauptzähler wie auch für die dezentralen Messpunkte. o Garantie der Kontinuität des Energiemanagements, unabhängig von Krankheit, Systemumstellungen etc. Komplettiert wird das Angebot durch die Option der Einrichtung eines Mieterportals bei Einzelauswertung der Nutz- bzw. Mieteinheiten: Die Verbrauchsdaten jedes Messpunkts wer-

86 84 den gruppiert nach Nutz- bzw. Mieteinheiten tagesaktuell in ein internetbasiertes Mieterportal übernommen und dort in Form von Tages-, Monats- und Jahresberichten in unterschiedlichen Aggregationsstufen dargestellt. Möglich sind u.a. Vergleiche der eigenen Verbräuche mit dem Gesamtverbrauch des jeweiligen Objekts. Bei Vorliegen eines Bedarfsausweises ist es möglich, die Bewertung der Verbräuche nicht nur an Hand des Gesamtverbrauches, sondern auch an Hand des Bedarfs durchzuführen. Dies lässt Schlüsse auf den Anlagenbetrieb zu. 4.5 Ausblick - Überlegungen zu regelbasierten Auswertungen Erste Überlegungen zu Auswertungen im Energiemanagement auf Nutzerebene wurden vom Partner Minol angestellt. Dabei wurden besonders die Möglichkeiten, Tendenzen frühzeitig zu erkennen, untersucht. Am Beispiel eines zufällig gewählten Wärmezählers aus der Pilot-Liegenschaft in Ulm wurde über den ersten Erfassungszeitraum von ca. 3 ½ Monaten die Vorgehensweise dargestellt. In Abbildung 44 sind die kumulierten Verbrauchswerte des Wärmezählers in Schwarz dargestellt. Der Wärmeverbrauch beträgt in diesem Zeitraum etwa 2905 kwh. Die rote Kurve zeigt den absoluten Verbrauch in kwh je Zeitschritt auf (vgl. dazu y-achse/ordinate auf rechter Seite). Abbildung 44: Kumulierte und absolute Verbrauchswerte eines Wärmezählers Aus dem Bild wird ersichtlich, dass mit Hilfe des absoluten Verbrauchs keine Aussagen über den tendenziellen Verlauf möglich sind. Dazu eignet sich vielmehr die kumulierte Verbrauchsdarstellung. Für einen Vergleich mit dem Vorjahr muss um sprunghafte Änderungen in der Tendenz zu vermeiden ein Toleranzband berücksichtigt werden.

87 85 Die Höhe des Toleranzbandes sollte zunächst möglichst gering gewählt werden, um eine hinreichend genaue Aussage machen zu können. Andererseits ist zu beachten, dass die Tendenz nicht täglich umschlägt. Aus diesem Grund muss die Festlegung der Toleranzgrenzen anhand konkreter Beispiele während der Testphase überprüft und ggf. korrigiert werden. In einem ersten Ansatz wurde auf der Basis der Messwerte (kumulierter Verbrauch) ein Toleranzband von ±10 % verwendet. Für einen Vergleich mit dem Vorjahr ist nun der aktuelle kumulierte Verbrauchswert mit dem Wert des Vorjahres im gleichen Zeitraum zu vergleichen. Liegt der Wert innerhalb des grauen Bandes, heißt das für die Tendenz: gleich bleibend. Fällt der Wert in den grünen Bereich so ist die Tendenz sinkend. Für Werte im roten Bereich ist die Tendenz steigend. Abbildung 45: Energieampel zur Tendenzvorhersage (Quelle Minol) 4.6 Hier gibt es weitere Informationen Homepage ennovatis: Forschungsprojekt KENWO: Partnernetzwerk SINN-ERGIE: Onlinebeispiele für Datenerfassung, Datensammlung und Datenvisualisierung: LAS GmbH Leipzig, Markus Axt, markus.axt@las-online.de Minol Messtechnik, Leinfelden-Echterdingen, Oliver Korn, oliver.korn@minol.com DIS Dresdner Immobilienservice GmbH, Thomas Spindler, th.spindler@dis-immo.de

88 86 5 Verwertung 5.1 Verwertung durch die ennovatis GmbH Veröffentlichungen aus dem Projekt Vorträge und Veröffentlichungen zum Projekt KENWO 1. F. Schmidt, Cost effective energy management on the basis of sustainable energy concepts, EnERGo 2nd planning workshop, Berlin, Mai F. Schmidt, Planned contributions of ennovatis to EnERGo based on ennovatis business model on Cost effective energy management on the basis of sustainable energy concepts EnERGo 3rd planning workshop, Helsinki, Oktober F. Schmidt, Contracting für Jedermann Energiemanagement auf neuen Wegen, I- AIB Tagung Public Private Partnership, Heiligendamm, Mai R. Christiansen, Landrat Landkreis Ludwigslust Der flächendeckende Einsatz von intelligenten Energiemanagementsystemen und deren Nutzen für die Anwender, IAIB Tagung Public Private Partnership, Heiligendamm, Mai F. Schmidt, Energy management in hospitals, Health care management, Karlruhe, Juni F. Schmidt, Datenerfassung als Basis für professionelles Energiemanagement am Beispiel des Projektes CAMPUS, Heusenstamm, Nov H. Plath, KENWO Projekt Landkreis Ludwigslust, 1. Erfahrungsaustausch der ennovatis Service Partner, Stuttgart, Oktober H. Plath, 10. Schweriner Wissenschaftstage, Schwerin Energiemanagement Ausstieg aus der Kostenspirale 9. F. Schmidt, Kostenoptimierung durch nachhaltiges Energiemanagement, erneuerbare Energien 2006, Böblingen, März F. Schmidt, R. Kopetzky, Energiemanagement was wir können und was wir können sollten, EnBau Workshop Konzepte zur optimierten Betriebsführung von Gebäuden, Frankfurt, Juli F. Schmidt, R. Kopetzky, Integrale Planung aus energetischer Sicht HOCHTIEF Workshop im Rahmen des FuE-Projektes Prozessoptimierung zur nachhaltigen Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit bei PPP-Projekten, Essen, Juli K. Fehlauer, H. Plath - Fachfortbildung Sachverständiger für Energieeffizienz von Gebäuden der Ingenieurkammer Mecklenburg Vorpommern 13. F. Schmidt, Energie: Kostengünstige Energiekonzepte und Energiecontrolling Vortrag auf dem 6. ECOfit workshop, Stuttgart,

89 F. Schmidt, Energiemanagement, Vortrag beim GEFMA Regionalkreis Baden Württemberg Süd Kornwestheim, F. Schmidt, R. Kopetzky, Commissioning and energy management based on the European Energy Performance of Buildings Directive (EPBD), presentation at the 7th Intern. conference on System Simulation in Buildings, Liege, Dez F. Schmidt, Energieeinsparverordnung und Energieausweis Entwicklungen bei der Gebäudewärmeversorgung gemäß EU Richtlinie 2002/91/EG (EPBD), Vortrag im Rahmen des Versorgungstechnik und Umwelt-Kolloquium der FHT Esslingen, F. Schmidt, R. Smolin, Energieampel Wohngebäude Paper und Vortrag auf der FM Messe Frankfurt, H. Plath Energiemanagement für den Landkreis Ludwigslust, Treffen der Energiebeauftragten des Landkreises Ludwigslust, H. Plath Energiemanagement für den Landkreis Ludwigslust Treffen der Schulleiter des Landkreises Ludwigslust, K. Fehlauer, H. Plath, Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden Eine Herausforderung an die Ingenieurqualifikation, Energieforum 2007 der Ingenieurkammer Mecklenburg-Vorpommern Energieeffizienz von Gebäuden, Rostock, März H. Brandt, Intelligente Energiemanagementsysteme Teil 1 Motivation des Landkreises Ludwigslust zur Teilnahme am Projekt KENWO, Energieforum 2007 der Ingenieurkammer Mecklenburg-Vorpommern, Energieeffizienz von Gebäuden, Rostock, März F. Schmidt, Intelligente Energiemanagementsysteme Teil 2 Werkzeuge aus dem Projekt KENWO, Paper und Vortrag auf dem Energieforum 2007 der Ingenieurkammer Mecklenburg-Vorpommern, Energieeffizienz von Gebäuden, Rostock, März R. Kopetzky, R. Smolin und Fritz Schmidt, Energiemanagement von Anfang an - warum sich kommunales Energiemanagement lohnt und wie wir es kosteneffizient einführen können 24. Energieforum der Stadt Wiesbaden, März Fritz Schmidt, Energieampel Wohngebäude ein Beitrag zur Stadtrendite aus energetischer Sicht, Facility Management 2007, Frankfurt, April K. Fehlauer, H. Plath, Nutzen von KENWO für den Landkreis Ludwigslust, Vortrag vor dem Bildungsausschuss des Landkreises Ludwigslust, Juni R. Kopetzky, R.Smolin und F. Schmidt, Energiemanagement von Anfang an: warum sich kommunales Energiemanagement lohnt und wie wir es kosteneffizient einführen können, EuSIS Kommunentag Ulm, Juni 2007

90 Vorträge, in denen KENWO Ergebnisse erwähnt werden 28. J. Pietilinen EU FP6 Eco-Buildings Projects Berlin, Nov U. Eicker, Innovations in Building Management Systems, EU FP6 Eco-Buildings Projects Berlin, Nov U. Eicker, Nachhaltiges Planen und Betreiben von Gebäuden durch simulations- und automationsgestütztes Facility Management, FM.net Projekt der Fachhochschule Stuttgart, Nov U. Eicker, Innovationen in der Gebäudeenergieforschung - Nachhaltiges Betreiben von Gebäuden, erneuerbare Energien 2006, Böblingen, März Beiträge verschiedener Autoren,EnBau Workshop Konzepte zur optimierten Betriebsführung von Gebäuden, Frankfurt, Juli R. Kopetzky, Energieeffizienz und Gebäudeautomation Kosteneffiziente Wege zur Verbrauchsreduzierung, Vortrag bei IBIT INIT Bautronic, Erfurt, Hanspeter Boos, Karl-Heinz Peil, Effizienz beginnt mit Beobachtung Energiecontrolling als Instrument für die Kostenoptimierung in Krankenhäusern, Krankenhaus Technik + Management Ausgabe J. Huismann, Instandhaltung und Energiemanagement an Hand des PPP Projektes 41 Schulen im Kreis Offenbach, Facility Management 2007, Frankfurt, April Dokumentationen im Umfeld von KENWO Ennovatis Broschüren sind auf der ennovatis Homepage unter Produkte zu finden Internetauftritte 36. Ennovatis homepage KENWO homepage KENWO Online Server Mieterportal gemeinsam mit Leipziger Stadtbau AG Ennovatis WebConnect: (zur Zeit nur über Internet Explorer ansprechbar) Messeauftritte des IAIB mit KENWO Präsentation 41. Cebit 2005, Hannover Multi-Media-Messe Wismar, April 2005, TFZ Wismar, Alter Holzhafen Schweriner Wissenschaftstage, Schwerin GEFMA Stammtisch des Regionalkreises MV, , Wismar

91 Kooperationsbörse des Landes Mecklenburg Vorpommern: Wirtschaft trifft Wissenschaft, Wismar Universitäre Arbeiten und Veröffentlichungen 46. H. Plath, Energiesparen wird serienreif, Facility Management 1/ Steffen Dürner, Modellbasiertes Energiemanagement im Rahmen des Facility Management, DA Jan S. Günther, Aufbau und Einführung eines Kommunalen Energiemanagements (KEM), dargestellt am Beispiel einer Gemeinde in Nordrhein-Westfalen, Lehrstuhl für Baubetrieb und Gebäudetechnik Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, Sept M. Schmidt, K. Stergiaropoulos, F. Schmidt, CAMPUS - Energie- und Gebäudemanagement im Campus Pfaffenwald und seine Auswirkungen auf die Effizienz der Energieerzeugung, LHR-1-05, April F. Schmidt, R. Kopetzky, Commissioning and energy management based on the Energy Performance of Buildings Directive (EPBD), Paper eingereicht für SSB06 Liege, December F. Schmidt, R. Kopetzky, Sustainable energy management based on the European Energy Performance Building Directive (EPBD), Paper eingereicht für epic2006 Lyon, November Energieampel für Wohngebäude, BINE News, Juli K. Fehlauer, H.Plath GEFMA Handbuch Facility Management Kap. Energiemanagement; Artikel und Anzeigen, in denen 2006 über die Smartbox berichtet wurde 1. Zeitschrift "a3gast" Artikel in Ausgabe 3/2006: Anzeige in Ausgabe 3/ Zeitschrift "Facility Management" Artikel in Ausgabe Mai/ Zeitschrift "industriebau" Artikel in Ausgabe 3/ Zeitschrift "Der Energieberater" Artikel in Ausgabe 4/2006, Artikel in Ausgabe 6/ Forschungs-Informations-Austausch "FIA News" Ausgabe Mai BINE-News Artikel vom Krankenhaus Technik+Management Ausgabe Juli/August BAULINKS.de BauNachrichten Artikel vom Business Geomatics Artikel in Ausgabe Nr. 7 vom 4. September Know How Das moderne Dienstleistungsmagazin Artikel in Ausgabe August Kommunalwirtschaft Artikel in Ausgabe 09/2006

92 elektropraktiker.de Artikel vom , Artikel vom BauNetz.de Infolines Artikel vom September EUWID Artikel in Ausgabe Nr. 20 vom Das Industrie Magazin Artikel vom Ennovatis und ihr Partnernetzwerk Ennovatis verwertet die Ergebnisse nicht allein, sondern stellt sie auch ihren Partnern zur Verfügung. Die aktuelle Liste der Service Partner findet man im Anhang 2 (Kap. 8.1). Die aktuelle Version ist auf der ennovatis homepage unter ennovatis Services veröffentlicht Installationen der Smartbox Inzwischen (Stand Ende 2007) haben wir ca. 700 Smartboxen in unterschiedlichen Gebäuden und Gebäudekomplexen installiert. Unter den Liegenschaften befinden sich ca. 150 Schulen, 150 Wohngebäude mit etwa 2000 Wohnungen, 50 Gebäude aus dem sonstigen öffentlichen Bereich, 100 Filialgebäude größerer Verkaufsketten, 50 Industrie- und Verwaltungsgebäude und 100 sonstige Gebäuden der unterschiedlichsten Art. In manchen Gebäudekomplexen sind mehrere Smartboxen installiert. In den meisten Gebäuden werden die Daten nicht nur regelmäßig erfasst, sondern auch mit der Software ennovatis Controlling regelmäßig ausgewertet und über Energieberichte kommuniziert. Geht man davon aus, dass im Mittel pro Smartbox jährlich 50MWh an thermischer und e- lektrischer Energie eingespart werden, so ergeben sich bisher aus dem Projekt KENWO jährliche Einsparungen von 35 Mil. kwh. 5.2 Verwertung durch das IAIB Das IAIB ist einer der Service Partner und setzt die Ergebnisse in eigenen und gemeinsamen Projekten ein. 5.3 Verwertung durch die HOCHTIEF EM GmbH HOCHTIEF Energy Management GmbH ist einer der Service Partner und setzt die Ergebnisse in eigenen und gemeinsamen Projekten ein. 5.4 Verwertung durch die MINOL AG Die Minol AG nutzt das Energiemanagement in Ihren Gebäuden in Ulm und Stuttgart. Eine Weiterführung der Arbeiten zur funkbasierten Erfassung von Verbrauchsdaten ist in der Planung.

93 Verwertung durch den Landkreis Ludwigslust Für den Landkreis Ludwigslust hat sich die Beteiligung am Projekt KENWO als eine sehr gute Investition erwiesen. Er nutzt die Ergebnisse auf vielfältige Weise. Dies ist detailliert in Kap und dort vor allem in Tabelle 4 beschrieben.

94 92 6 Schlussfolgerungen 6.1 Was wir erreicht haben Im Projekt erzielten wir vier Hauptergebnisse, die wir in diesem Bericht ausführlich vorgestellt haben. 1. Durch die Standardisierung des eingangs beschriebenen 4 Stufen Modells wurde die Entwicklung optimierter Energiekonzepte transparenter, leichter einsetzbar und nachhaltiger umsetzbar. Als Ergebnis erhielten wir ein Vorgehensmodell für die Einführung von Energiemanagement. Kern dieses Modells sind ein Minimalsatz von Datenpunkten, die für Energiemanagement notwendig sind (siehe Tabelle 3 ) ein bedarfsorientierter Energieausweis, der das energetische Verhalten des untersuchten Gebäudes transparenter macht und es dadurch erlaubt, realistische Zielwerte für den Energieverbrauch des Gebäudes anzugeben (siehe etwa Kap oder die Energieausweise im Anhang) ein Visualisierungssystem, das im Sinne des intelligent monitoring hilft, mögliche Verschwendungen und Ineffizienzen beim Gebäudebetrieb aufzudecken (siehe etwa Abbildung 9). Durch das Modell waren wir in der Lage unsere Vorstellungen im Rahmen internationaler Projekte einzubringen und weiter zu entwickeln. 2. Durch ein preiswertes, nutzerfreundliches und leicht anpassbares Datenerfassungssystem (smartbox) wurde ein wesentliches Hindernis für einen breiteren Einsatz von Techniken des Energiemanagements beseitigt. Der dafür im Rahmen des Projektes entwickelte Prototyp hat zu einer Reihe vielfältig einsetzbarer Produkte geführt. 3. Durch das Konzept der Energieampel wurde es möglich, die Ergebnisse des Energiemanagements auch für Nutzer verständlich darzustellen. Auf Basis dieser Darstellung ist es möglich auch die Nutzer zu motivieren, ihr Verhalten in Richtung höherer E- nergieeffizienz zu modifizieren. 4. Durch kostengünstige Systeme und Einbeziehung der Nutzer wurde es möglich Energiemanagement auf Basis der KENWO Ergebnisse auch für die Wohnungswirtschaft interessant zu machen. Damit erschließt sich für das Energiemanagement ein großes und weites Anwendungsfeld.

95 Mögliche nächste Schritte In diesem Kapitel deuten wir 3 Wege an, wie der erfolgreiche Ansatz von KENWO weiterentwickelt und nicht nur auf und nicht nur in seiner jetzt verfügbaren Implementierung angewendet werden kann Modellbasiertes Energiemanagement Im Rahmen des Projektes KENWO haben wir Techniken entwickelt, mit deren Hilfe Daten zur Interpretation des energetischen Verhaltens eines Gebäudes so detailliert erhoben werden können, dass damit eine Bewertung der Verbräuche möglich wird, die in der Literatur als intelligent metering bezeichnet wird. Wir haben im Rahmen des Projektes schon erste Schritte begonnen, mit deren Hilfe wir weg von der menschlichen und hin zu einer regelbasierten Betriebsüberwachung gegangen sind. Dies war notwendig, da durch das neue System nicht nur die Zahl der Daten gewaltig angestiegen war, sondern es auch möglich wurde, den Betrieb so zu optimieren, dass nur noch in Ausnahmefällen fehlerhaftes Verhalten zu detektieren ist. Dadurch werden Routineüberprüfungen langweilig und es besteht die Gefahr, dass Fehler übersehen werden. Die Regeln führen daher nur dann zu einer Aktion, wenn menschliche Eingriffe nötig zu sein scheinen. Allerdings müssen Regeln auf dieser Stufe sehr grob formuliert werden, damit nicht permanent Alarm ausgelöst wird. Deswegen sucht man nach Methoden, den Bedarf besser und zeitaktueller bestimmen zu können. Im wissenschaftlichen Bereich wird heute an erweiterten Analysemethoden gearbeitet, die eine bessere Erkennung von Einsparpotenzialen in der Analyse bzw. eine automatisierte Fehlererkennung im Betrieb ermöglichen sollen. Diese Werkzeuge arbeiten mit Modellen des Gesamtgebäudes oder einzelner Anlagen, die den optimalen Betrieb abbilden. Mit dem Vergleich der Ausgangsgrößen der Modelle mit den realen Verbrauchsgrößen des Gebäudes können dann Potenziale ermittelt werden. Mit diesen Verfahren werden sowohl eine höhere Genauigkeit bei der Bestimmung der Einsparpotenziale sowie eine Vereinfachung des Analyseprozesses angestrebt. Unabhängig von der Art des gewählten Modells sind die Arbeitsschritte beim Einsatz eines modellbasierten Verfahrens wie folgt: Erstellung und Kalibrierung des Modells Die Modellparameter müssen mit Hilfe eines Trainingsdatensatzes angepasst werden. Dieser Vorgang wird Kalibrierung des Modells genannt. Nach der Kalibrierung bildet das Modell den aktuellen Betrieb des Gebäudes ab. Identifikation von Einsparmaßnahmen Das kalibrierte Modell kann dazu genutzt werden, um Einsparpotenziale im Gebäudebetrieb zu identifizieren. Dazu können Parameterstudien bzw. Sensitivitätsanalysen durchgeführt werden, die den Einfluss der im Modell enthaltenen Betriebsparameter auf den Energiebedarf ermitteln.

96 94 Betriebsüberwachung / Erfolgskontrolle Nach der Umsetzung der Einsparmaßnahmen kann das Modell weiterhin dazu genutzt werden den verbesserten bzw. optimierten Betrieb zu überwachen. Im Rahmen des Einspar-Contractings kann das Modell außerdem zur Bestimmung der erreichten Energieeinsparung und somit zur Erfolgskontrolle verwendet werden, sofern dies vertraglich vereinbart ist. Wir haben dazu im Rahmen des Projektes KENWO erste Grundlagen gelegt. Sie basieren auf dem Mehrzonenmodell für das Gebäude, wie es etwa für den bedarfsorientierten Energieausweis nach DIN V benötigt wird. Die physikalischen Modelle entsprechen denen der VDI 2067, sind also relativ detailliert und berechnen Energiebilanzen im Stundentakt. Die Kosten für diese Modellierung sind wegen der guten Werkzeugunterstützung und der Mehrfachverwendung der Basismodellierung eher als gering einzuschätzen. Ein Training entfällt für den geübten Benutzer weitgehend, da meteorologische Daten, Nutzerprofile und Anlagenbetriebsdaten mit hoher zeitlicher Auflösung eingegeben werden können. Treten dennoch Unterschiede zwischen berechneten und gemessenen Verbräuchen auf, deutet das meist auf Fehler im Betrieb oder auf Missverständnisse in der Modellierung hin. Die dann notwendige Analyse macht im Unterschied zum Training das Modell bzw. den Anlagenbetrieb mehr transparent und hilft oft schon erste Vorschläge zur Verbesserung der Energieeffizienz zu machen Energiemanagement in Stadtquartieren Will man die Ergebnisse des Projektes KENWO auf die Verbesserung der Energieeffizienz von ganzen Quartieren übertragen, so kann man einen ähnlichen Ansatz wählen, wie er schon im 4 Stufen Modell diskutiert wurde (Abbildung 46). Er muss lediglich um einen Schritt erweitert werden, in dem die Aussagen zu den Einzelgebäuden gebündelt und in eine Liegenschaft integriert werden, um so zu einer Gesamtsicht zu kommen, innerhalb derer auch übergreifende Maßnahmen vorgeschlagen und bewertet werden können. Abbildung 46: Vom Energieausweis zur modellbasierten Betriebsführung Darauf aufbauend lässt sich ein möglicher Workflow zur Entwicklung eines Energiekonzeptes für ein Stadtquartier wie folgt beschreiben:

97 95 1. Auswahl der zu sanierenden Liegenschaft 2. Erfassung der Gebäude, ihrer Medienverbräuche, der Versorgungskonzepte und der bestehenden Anlagen zur Bereitstellung der Nutzenergie mit der CAMPUS Option des Visual Energy Center (VEC) 3. Durchführung einer Level 0 Analyse und Auswahl der Gebäude, die detaillierter untersucht werden sollten 4. Aufrüstung der Datenerfassung (Verbrauchsdaten, Temperaturen) hin zu fernabfragbaren Systemen und Detaillierung der Modelle entsprechend den verfügbaren Mess- und Nutzerdaten. 5. Level 1 Analyse der Gebäude durch Erstellung von Energiepässen (Verbrauch oder Bedarf je nach Gebäude und seiner Bewertung im Level 0) und Angabe von gebäudespezifischen Maßnahmen zur Erhöhung der Energieeffizienz. 6. Identifikation der Anlagen, die einer detaillierteren Analyse bedürfen und Durchführung der entsprechenden Level 2 Analysen 7. Betriebsoptimierung der einzelnen Gebäude 8. Erstellung eines Gesamtmodells für die Liegenschaft und Identifikation von Maßnahmen zur Erhöhung ihrer Energieeffizienz unter Einschluss der Nutzer 9. Entwicklung einer Energiestrategie für die Liegenschaft 10. Umsetzung kosteneffektiver Maßnahmen 11. Übergang zur Level 3 Analyse unter Einbeziehung einer reduzierten Zahl von Langzeitmessungen, mindestens jährliche (besser quartalsweise) Energieberichte und Vergleiche von täglichem Bedarf (soll) und Verbrauch (ist) im Rahmen von Continuous Commissioning 12. Extraktion und Darstellung der Erfahrungen 13. Erweiterung von Planning zu Planning City 14. Entwicklung von Informationsmaterial für Multiplikatoren 15. Internetpräsentation und Abschlusskolloquium. Mit dem komponentenorientierten Software Ansatz der ennovatis lässt sich dieses Konzept mit einem dem Einsparpotential angemessenen Aufwand umsetzen. Er ermöglicht es sowohl Daten aus einer integralen Planungsumgebung zu übernehmen als auch die Ergebnisse von Detailuntersuchungen mit einzubeziehen und dadurch das Quartierkonzept stetig zu verbessern. Trotzdem sind mit der Umsetzung dieses Workflows und seiner stetigen Anpassung an den Bedarf der Stadtentwicklung eine Vielzahl von neuen Aufgaben und Fragestellungen zu lösen. Dies beginnt damit, dass die zu bewältigende Datenmenge rund einen Faktor 100 bis 1000 größer wird als bisher. Diese Daten müssen nicht nur erfasst und konsistent gemacht wer-

98 96 den. sondern sind auch so aufzubereiten, dass sie sowohl für die neuen Anwendungen leicht verfügbar als auch allen an der Planung eines Quartiers Beteiligten verständlich sind und zur Verfügung gestellt werden können. Hier zeigt sich der Bedarf an der Übertragung des Ansatzes der Integralen Planung auf den Kontext Stadt : Wie kann der städteplanerische Prozess zielorientiert konzipiert und sodann als anforderungsorientierter Regelmechanismus unter Einbindung entsprechender Validierungs- und Simulationswerkzeuge gesteuert werden? Es ist aber nicht nur nötig Daten zu sammeln und bereitzustellen. Vielmehr sind auch die Methoden zur Verarbeitung der Daten so zu erweitern, dass daraus ein Gesamtbild des energetischen Verhaltens einer Liegenschaft entsteht. Dieses muss ergänzt werden durch Methoden zur Beschreibung der Anlagen zur liegenschaftsweiten Bereitstellung und Verteilung von Nutzenergie und zur Darstellung der Ergebnisse für die gesamte Liegenschaft in Form leicht verständlicher Energieberichte und nutzerspezifischer Energieampeln. Schließlich wird der Bedarf einer optimierten Betriebsführung sowohl gebäudeseitig als auch liegenschaftsweit zunehmen. Dies nicht nur, weil bei einem energieeffizienten Betrieb jede Störung und jede Verschwendung besonders stark zu Buche schlägt, sondern auch, weil mit zunehmender Größe einer Liegenschaft auch neuartige Versorgungskonzepte an Attraktivität gewinnen. Dies erfordert die Unterstützung des Betriebes durch modellbasierte Analysen, wie sie im Projekt ModBen eingeführt und erprobt werden. Diese Konzepte sind zu erweitern und auf die Bedürfnisse integraler Betrachtungen zu erweitern Energiemanagement und Stadtrendite Die zunehmenden Erfordernisse der bürgergerechten Stadtentwicklung sowie des Stadtumbaus hin zu den Bedürfnissen einer modernen Lebensweise werden durch die herkömmlichen Analyse- und Planungshilfsmittel zu wenig berücksichtigt. Sie erfordern vielmehr einen ganzheitlichen Ansatz, wie er etwa in diesem Bericht durch das 4 Stufen Modell und allgemeiner im Baubereich durch die Integrale Planung ermöglicht wird. Die Integrale Planung im Baubereich integriert Lösungsvorschläge über Gewerke archiviert Entscheidungen und Entscheidungsgrundlagen über die Zeit integriert energetische Fragen in den Gesamtkontext Gebäude und Gebäudemanagement. Dadurch ermöglicht die Integrale Planung die Vermeidung problemspezifischer Insellösungen für einzelne Aspekte die Entwicklung ganzheitlicher, aufeinander abgestimmter Energiekonzepte den Vergleich und die vergleichende Bewertung alternativer Lösungsansätze die Optimierung unter Berücksichtigung des Lebenszyklus eines Gebäudes sowie

99 97 die Übernahme von Planungsideen in die Abnahme und den Betrieb. Aus der Anwendung der Integralen Planung haben wir gelernt, dass ihr Vorgehen effektiv ist (Planungsplattformen), bei Bewertungen alle Aspekte betrachtet werden müssen (Energieausweise, DIN18599), es sinnvoll ist energetische Fragen im Gesamtkontext des Gebäudes zu sehen (Komfortverbesserung, Energiesparpartnerschaft, Public Private Partnership). Entwickelt man Werkzeuge zur Integralen Planung für die Schaffung energieeffizienter Kommunen, können die bisher gemachten Erfahrungen weitestgehend übertragen werden. Es müssen aber einige Zielvorgaben weiter definiert werden. Neben den bisher eingeführten Faktoren für Effizienz und Effizienzsteigerung können auch weitere Faktoren, wie etwa der Faktor Stadtrendite, berücksichtigt werden. Die Stadtrendite berücksichtigt neben den ökonomischen auch ökologische und gesellschaftsbezogene Aspekte von Maßnahmen und die damit verbundenen Kosten. Insbesondere bei Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz werden zu allen drei Bereichen nicht unerhebliche Beiträge gemacht. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Ergebnisse der Integralen Planung transparent gemacht, nachhaltig umgesetzt und in ihren Konsequenzen durch methodisch überzeugendes Monitoring dauerhaft aufgezeigt werden.

100 98 7 Literatur Die Arbeiten des Projektes KENWO basieren auf folgenden Vorgänger-Arbeiten und Projekten: /1/ D. Sucic, Entwicklung eines komponentenbasierten Frameworks zur Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen IKE 4 156, November 2002 /2/ R. Haller, Entwickeln eines Vorgehensmodells für die interdisziplinäre Planung von Gebäuden und heiz- und raumlufttechnischen Anlagen, Diss /3/ F. Schmidt ed., IEA ECBCS Annex 36: SUBTASK C REPORT, Report on Calculation Tools for the Energy Concept Advicer, IKE 4 159, Juli 2004, ISSN /4/ R. Grob et al. COURAGE, Computergestützte Überprüfung von bestehenden heizund raumlufttechnischen Anlagen. Deutscher Beitrag zum Annex 34 Abschlussbericht LHR 7-31, März 2002 /5/ F. Schmidt et al., Wissensbasiertes Energiemanagement - eine neue Dienstleistung für mittelständische Unternehmen, Abschlussbericht zum Projekt WIMA, IKE 7-32, Juni 2003 /6/ H. Freihofer et al., REUSE Rational Use of Energy at the University of Stuttgart Building Environment Technischer Abschlussbericht zum THERMIE Vorhaben BU 343/94 DE, Juli 1999 ( verfügbar über IKE) /7/ M. Schmidt et al., INTESOL - Integrale Planung solaroptimierter Bauten. Teilvorhaben 2: Energetische Bewertung von Entwürfen solaroptimierter Bauten, Endbericht: IKE 4 155, Januar 2001 /8/ F. Schmidt et al., OPTIMA - Neue Strategien zur Minimierung des Energieverbrauchs in Gebäuden, Endbericht, Januar 1995, IKE /9/ J. de Boer ed., IEA ECBCS Annex 36: SUBTASK C working document: Energy Audit Procedures, 2004 /10/ RATEG - Rationelle Energieanwendung in Gebäuden - neue Methoden für Planung und Betrieb, Abschlußbericht, Februar 1998, IKE 7-28 /11/ Bach, H. et al., Erarbeitung und Realisierung eines modellhaften Sanierungskonzepts für eine Schule in Stuttgart-Plieningen (MOSES). BMBF- Forschungsvorhaben C. Endbericht, Universität Stuttgart, Mai 2000 /12/ P. von Both, Ein systematisches Projektmodell für eine kooperative Planung komplexer Unikate, Dissertation Uni Karlsruhe, Oktober 2004, FIA Nr. 76, Juni 2005 /13/ ENOB Statusseminar über die im Kontext Energieoptimiertes Bauen geförderten Forschungs- und Entwicklungsvorhaben, Freiburg, Mai 2004,

101 99 /14/ EnSan Teilkonzept 1 Symposium Planungshilfsmittel, Bonn, April 2003, FIA Nr. 76, Juni 2003, /15/ Fachgespräch EnSan Planungswerkstatt Stuttgart, Februar 2004, /16/ CAMPUS: Energie- und Gebäudemanagement im Campus Pfaffenwald und seine Auswirkungen auf die Effizienz der Energieerzeugung, Projekt des Zentrum für Energieforschung Stuttgart (ZES), 2004 /17/ Volker Kienzlen, et al., MOSES modellhafte Sanierung einer Schule Abschlussbericht zum BMWi Vorhaben C, 2000 /18/ F. Schmidt et al., BEWAHREN - Bereitstellung von Planungshilfsmitteln zur Bewertung anlagentechnischer Maßnahmen bei der energetischen Verbesserung der Bausubstanz IKE, August 2004, Folgende parallele Projekte haben unsere Arbeit stark befruchtet: /19/ BMWi Projekt ModBen Entwicklung einer Methode zur modellbasierten Betriebsanalyse von Nicht-Wohngebäuden /20/ Save Project BuildingEQ Tools and methods for linking EPBD and continuous commissioning /21/ Save Project Intelligent Metering Energy Savings from Intelligent Metering and Behavioural Change /22/ University of Cork, project BuildWise A Wireless Technology Platform to Support Holistic Environmental & Energy Management Continuous see projects under /23/ EIE Projekt BESS - Benchmarking- und Energiemanagement Systeme in KMUs Handbook: Step by step guidance for the implementation of energy management

102 100 8 Anhang 8.1 Anhang 1: Liste der ennovatis Service Partner Stand Deutschland decon Deutschland Energie-Consult GmbH Dresden Planning und Controlling ARCHIKART Software AG Lauchhammer Controlling!nnotec mess- und abrechnungsdienst GmbH Schwarzheide Controlling Boos Klima und Kälte GmbH Varel/Oldenburg Controlling GFR - Gesellschaft für Regelungstechnik und Energieeinsparung mbh Verl Controlling GOLDBECK Gebäudemanagement GmbH Bielefeld Planning und Controlling EAD Detlef Buchholz Wärmedienst Cottbus Controlling Institut für Gebäude- und Solartechnik Braunschweig Planning und Controlling Stadtwerke Leipzig GmbH Leipzig Planning und Controlling energydesign Braunschweig Braunschweig Planning und Controlling b.i.g. Sicherheitstechnik logistik GmbH Halle/Saale Controlling HOCHTIEF Energy Management GmbH Düsseldorf Planning und Controlling MITTELDEUTSCHE INGENIEURE UND ARCHITEK- TEN Halle - Weimar Dresden Mücheln Planning Institut für angewandte Informatik im Bauwesen - IAIB - e.v Wismar Planning und Controlling rhein-ruhr ENERGIE AG Bochum Controlling Techem Energy Contracting GmbH Eschborn Controlling

103 101 ARGE INFRAMAC Kusel Kusel Controlling EnBW Vertriebs-und Servicegesellschaft mbh Stuttgart Planning und Controlling Ingenieurbüro Letsch Stuttgart Planning Wolfer & Goebel Gebäudetechnik GmbH Stuttgart Controlling EGS-plan Ingenieurgesellschaft für Energie-, Gebäude- und Solartechnik mbh Stuttgart Planning und Controlling Steinbeis-Transferzentrum für Energie-, Gebäude- und Solartechnik mbh Stuttgart Planning und Controlling INKEKON Intelligent Energiekonzepte Stuttgart Planning pbb Planung + Projektsteuerung GmbH pbb Gebäudetechnik GmbH Ingolstadt Planning und Controlling Architekturbüro Vetter Überlingen Planning und Controlling Kommune der Zukunft Blaustein Controlling Ebert-Ingenieure GmbH & Co. KG Nürnberg Planning Niersberger Gebäudemanagement GmbH & Co. KG Nürnberg Controlling ZGT Zügner Gebäudetechnik Regenstauf Controlling Stangl GmbH Deggendorf Planning und Controlling EurA-Consult GmbH Zella-Mehlis Controlling ESYS Anlagenbau GmbH Ilmenau Controlling

104 102 Österreich oekoplan Energiedienstleistungen GmbH A-1070 Wien Planning und Controlling Dipl. Ing. Reinhold A. Bacher, Msc. staatl. befugter und beeideter Ziviltechniker A Wien Planning und Controlling MCE Building & Infrastructure Solution GmbH A Wien Planning und Controlling sattler energie consulting GmbH A Gmunden Planning und Controlling Stiefmüller Hohenauer Partner GmbH A Kundl Planning und Controlling Bopp Ingenieure OEG A Wörgl Planning und Controlling rosenfelder & höfler consulting engineers GmbH & Co. KG A Graz Planning und Controlling Schweiz GEC Graf Energie Consulting GmbH CH Steffisburg Controlling

105 Anhang 2: Anwendungsbereiche der Smartbox Mit der weiterentwickelten ennovatis Smartbox (Stand Januar 2008) können mit einem System alle relevanten Daten zur Gebäude-Energieversorgung und -steuerung erfasst, ausgewertet, kontrolliert und geregelt werden. Die neue ennovatis Smartbox ermöglicht ein völlig neuartiges, hocheffizientes Gebäudeenergiemanagement. Vollautomatisiert, autark und rund um die Uhr werden sämtliche Parameter zum Energieverbrauch eines Büro-, Gewerbe- oder Wohngebäudes von der Erfassung der Raumtemperatur über den Wasserverbrauch bis hin zur Steuerung von Lastspitzen erfasst und miteinander vernetzt. Die Smartbox vereinfacht Arbeitsabläufe, bringt Transparenz in die Verbrauchsabrechnungen und ist erheblich preiswerter als mehrere Einzellösungen. In den folgenden Unterkapiteln geben wir Beispiele für Anwendungen der Smartbox, die diese Eigenschaften nutzen ennovatis Smartbox Übersicht Funktionalitäten Alle relevanten Parameter des Energieverbrauchs werden erfasst: Zählerstände (Strom, Wärme, Wasser, Gas, etc.) Temperaturen (Außen-/ Raum-/ Vorlauf-/Rücklauftemperatur, etc.) Zustände (Brenner-/ Pumpenlaufzeit, etc.). Die Daten können bereitstehen als: Analogsignale von externen Signal- bzw. Messumformern

106 104 Busprotokolle: M-Bus, Modbus RTU, Feldbus Module. Auch erstellte eigene Steuerungen mit Hilfe von Feldbus Modulen auf Basis der RS485 Schnittstellen lassen sich einbeziehen ennovatis Smartbox Standardfall ennovatis Smartbox Netzanalyse ModBus

107 ennovatis Smartbox Temperaturerfassung Warmwasserboiler ennovatis Smartbox Optimierung Versorgungsanlage

108 ennovatis Smartbox Haus-Fernkontrolle ennovatis Smartbox Rollladensteuerung

109 ennovatis Smartbox Heizungssteuerung ennovatis Smartbox Spitzenlastoptimierung

110 ennovatis Smartbox Leckage-Meldung über M-Bus Zähler ennovatis Smartbox Alarmanlage

111 ennovatis Smartbox Überwachung Solaranlage ennovatis Smartbox Regelung Heizanlage

112 ennovatis Smartbox Klimaregelung ennovatis Smartbox Firmwareoption: RS 485

113 ennovatis Smartbox Firmwareoption M-Bus Router 111

114 ennovatis Smartbox Firmwareoption M-Bus Frame-Analyser 112

115 ennovatis Smartbox Firmwareoption Serielles Modem Port über TCP/IP 113

116 Anhang 3: Energiebericht Bürogebäude Gruga Park Energieausweis

117 115

118 Energiebericht - Projektbeschreibung Das Projekt KENWO Der umwelt- und kostenbewusste Umgang mit Energie gehört zu den Stärken und Kernthemen des HOCHTIEF Facility Managements. Im Bereich des Energiemanagements erreicht HOCHTIEF dieses Ziel über die Umsetzung des Ansatzes der sogenannten "Integralen Planung". Ziel des integralen Planens und Bauens ist es, eine Bauaufgabe ganzheitlich zu betrachten und innovative Lösungen aus vermeidlichen Zwängen zu entwickeln. Dabei spielen viele Faktoren eine Rolle. Neben architektonischen und energetischen Zielen sowie betriebswirtschaftlichen Vorgaben steht vor allem der Nutzer des Gebäudes und seine Produktivität zur Erreichung des Unternehmensziels im Mittelpunkt. Ein Gebäude wird somit zu einem Ort, und diesen Ort gilt es nachhaltig in jeder Hinsicht zu planen. Das Projekt KENWO konzentriert sich auf die energetischen Aspekte der integralen Planung. Ziel des Forschungs- und Entwicklungsvorhabens KENWO ist die Einführung konkreter, ganzheitlicher und optimierter Energiekonzepte in praktischen Anwendungen weiter voranzubringen. Die Umsetzung der Energiekonzepte soll mittels eines kostengünstigen Energiemanagementsystems überwacht und dadurch nachhaltig gestaltet werden. An Hand ausgewählter Gebäude werden verschiedene Aspekte dieses Ansatzes erprobt und Erfahrungen mit einer praxisgerechten Umsetzung gesammelt. Wesentliche Zielsetzungen sind: 1. Durch ein preiswertes, nutzerfreundliches und leicht anpassbares Datenerfassungssystem soll ein wesentliches Hindernis für einen breiteren Einsatz von Techniken des Energiemanagements beseitigt werden. Dadurch wird auch eine beim Einsatz der Methoden energieoptimierten Bauens immer wieder auftretende Diskrepanz zwischen erwarteten und realisierten Energieeinsparungen leichter erklärbar. 2. Durch die Standardisierung des Vorgehens bei der Entwicklung optimierter Energiekonzepte sollen solche Konzepte transparenter, leichter einsetzbar und nachhaltiger umsetzbar werden. Als Ergebnis erwarten wir den Prototyp eines Produktes, das im Bereich der Konzeptoptimierung auf breiter Basis eingesetzt werden kann. 3. Durch Demonstrationsvorhaben, wie das Projekt "Grugapark", soll gezeigt werden, dass die durch die Standardisierung verursachten Abweichungen vom möglichen Optimum klein sind, wenn man sie mit den Einspargewinnen durch den vermehrten Einsatz optimierter Energiekonzepte vergleicht. Optimierungen erfolgen dabei im Hinblick auf Ökologie und Ökonomie.

119 Durch beide Effekte zusammen werden wesentliche Anreize dafür schaffen, den Ergebnissen der vielfältigen Forschungsvorhaben des Bundes und der Länder weitere Einsatzgebiete zu erschließen. Dazu gehören insbesondere die bei den technischen Zielsetzungen aufgezählten Anwendungen: Energieampel für Wohnungseigentümer und Hausmeister Kurzzeitmessungen zum Erkennen von Energieeinsparpotentialen Energiemanagement mit den Optionen: Langzeitmessungen zum Nachweis der Nachhaltigkeit von Maßnahmen Betriebsüberwachung einschließlich der frühzeitigen Erkennung von Fehlern und deren Analyse bei einfacheren Anlagen. HOCHTIEF beteiligt sich an dem Projekt als Partner beim Einsatz im kommerziellen Energiemanagement. Dazu wurde das Bürogebäude Grugapark Essen ausgewählt. Mit diesen Arbeiten verfolgen wir 3 Ziele: 1. Es soll gezeigt werden, ob und wie eine simulationsbasierte Analyse die Abweichungen zwischen den Vorhersagen des Energiekonzeptes und den gemessenen Verbräuchen erklären kann. Dadurch sollen Rückschlüsse darüber möglich werden, wie sich die Anforderungen der Praxis auf die Optimierung von Energiekonzepten auswirken können. 2. Es soll gezeigt werden, wie über eine simulationsbasierte Analyse ein Energiekonzept erstellt, in seiner Umsetzung überprüft und in seiner Durchführung überwacht werden kann. Die Simulation soll dabei dazu beitragen, das Messprogramm möglichst kosteneffektiv zu gestalten. 3. Die Einrichtung eines effizienten Energiemanagements ist im Rahmen der normalen Gebäudeverwaltung kosteneffektiv und wirtschaftlich durchführbar Gebäudemodellierung in CADdict CAD Das flexible Mietbürohaus an der Gruga in Essen ist der erste Baustein der Umwandlung der ehemaligen Festwiese in einen attraktiven, messenahen Standort für tertiäre Nutzung.

120 118 Aus einem Gutachterverfahren als 1. Preis hervorgegangen, bietet das Gebäude in fünf Obergeschossen (EG, OG) die Möglichkeit der Unterbringung von bis zu zwölf unabhängig voneinander nutzbaren Einheiten. An einer Raumfolge aus Eingangshof an der Alfredstraße im Osten, einer überglasten 20 m hohen zentralen Erschließungshalle und einem begrünten Innenhof lagern sich beidseitig vier Büroriegel kammförmig an. Zwei Untergeschosse nehmen Lager- und Archivflächen sowie 500 Stellplätze auf. Zum geplanten Park im Norden orientieren sich Laden- und Gastronomieflächen. Die Binnenhöfe sind nach unterschiedlichen Themen gestaltet und zur BAB 52 aus Lärmschutzgründen mit einer Glasmembran geschlossen, deren blaufarbene Anstrahlung das Gebäude bei Dunkelheit in einen leuchtenden Kristall verwandelt. Bauteilauswahl Allgemein Die Geschosse EG und OG des Gebäudes wurden bisher in CADdict CAD Planning gezeichnet. Der automatische Import der CADdict Vollversion wurde nicht verwendet, weil der Nacharbeitungsaufwand (es entstanden 50 Innenwandtypen) sehr groß gewesen wäre. So fiel die Entscheidung auf die manuelle Eingabe unter Zuhilfenahme vorhandener CAD- Grundrisspläne als Hintergrundbilder. Diese Ausführungspläne enthielten eine Vielzahl an Informationen wie Höhenangaben, Wandaufbauten und Raumnutzungen. Auf der anderen Seite mussten diese Informationen gefiltert werden und die für das Planning- Gebäudemodell notwendigen Layer ausgewählt werden. Die Obergeschossgrundrisse ähneln sich sehr stark, so dass hier durch das Kopieren der Stockwerke und Anpassen der Innenwände sehr gute Ergebnisse mit minimalem Zeitaufwand erzielt werden konnten. Der Durchgang im Erdgeschoss und die Versprünge der Außenwände des 1. OG im Bereich der Innenhöfe erforderten durch die Wandlung von Außen- und Innenwänden und die Anordnung von Fußböden gegen Außenluft einen etwas höheren Arbeitsaufwand. Die Innenwände wurden so gesetzt, dass eine Raumteilung entstand, die für die Zonierung vor-

121 119 teilhaft ist. Raumunterscheidungen erfolgten nach der Raumnutzung in Büroräume, Besprechungsräume, Verkehrswege, Archive, WC, Teeküchen und Technikräume. Die Decken in den Treppenhäusern wurden nach der Fertigstellung aller Geschosse herausgelöscht. Auf die Berücksichtigung der Glasmembrane an der Ostseite wurde verzichtet, da sie für die energetische Betrachtung des Gebäudes nur eine sehr untergeordnete Bedeutung spielt. Abbildung 47: Grundriss des Bürogebäudes Grugapark: EG

122 120 Abbildung 48: Grundriss des Bürogebäudes Grugapark: 1. OG Abbildung 49: Raumteilung des Bürogebäudes Grugapark: 1. OG

123 121 Abbildung 50: dxf-hintergrundbild Bürogebäude Grugapark: 3. OG Abbildung 51: Grundriss des Bürogebäudes Grugapark: 2. OG

124 122 Abbildung 52: Grundriss des Bürogebäudes Grugapark: 3. OG Abbildung 53: Gebäudemodell des Bürogebäudes Grugapark: Ansicht 1

125 123 Abbildung 54: Gebäudemodell des Bürogebäudes Grugapark: Ansicht 2 Abbildung 55: Gebäudemodell des Bürogebäudes Grugapark: Ansicht Das Datenerfassungskonzept Die Energiedatenerfassung ist in der Lage, wesentliche Energieverbräuche mitzuschreiben und für das Energiecontrolling aufzubereiten. Neben den Verbrauchsdaten werden in Abhängigkeit der eingesetzten Anlagentechnik weitere Anlagenparameter identifiziert, die für eine Beurteilung der Verbräuche wichtige Erkenntnisse bringen. Dazu gehören insbesondere Systemtemperaturen oder Leistungsaufnahmen von Pumpen. Im Rahmen des Projekts werden insbesondere folgende Bereiche erfasst und in das Monitoring mit einbezogen: Wärmeversorgung o Zentraler Gaszähler o Heizkreise (über GLT)

126 124 Kälteversorgung o Kältemengenzähler Elektroversorgung o Zentraler Stromzähler o Stromzähler nach Bereichen (Technik, Kämme,..) o Küchen Wasserzähler. Die Datenerfassung besteht einerseits aus der Erfassung von Zählerdaten und weiteren Parametern über die installierte GLT (hier: Honeywell) und andererseits aus der Erfassung zusätzlicher Zählerdaten über die im Rahmen des Projekts KENWO entwickelte Energiemanagement-Zentrale "Smartbox" Anbindung der GLT Im Rahmen des Energiemanagements müssen die Gebäudeenergiedaten vollständig und in deutlich feinerer Auflösung aufgenommen werden, als dieses über die GLT vorgesehen ist. Zudem darf die GLT durch die Erfassung nicht beeinflusst werden. Hierzu müssen die M-Bus Daten aus dem vorhandenen M-Bus Netzwerk erfasst werden. Die Herstellung einer direkten Schnittstelle zur jeweils eingebauten GLT ist häufig sehr kosten- und zeitintensiv. Die Problemstellung war, das in M-Bus Netzwerken nur ein Master möglich ist, von dem die Daten erfasst werden. Die Lösung war der Ausbau der Smartbox mit einem integrierten M- Bus Router: Mit dem M-Bus Router können die vorhandenen Energiedaten sofort aufgenommen und an die GLT durchgeleitet werden.

127 125 Abbildung 56: Konzept für die Anbindung der GLT im Bürogebäude Grugapark Realisiert wurde das Konzept durch den Einbau der Smartbox zwischen der seriellen Verbindung der GLT und dem M-Bus Pegelwandler. Ein Umkonfigurieren der GLT ist nicht notwendig. Genauso einfach ist somit auch ein eventueller Rückbau. Jetzt werden alle M- Bus Daten wie bisher von der GLT zum M-Bus Pegelwandler und zurück mit 2400 Baud (fest) übertragen. Die GLT behält dabei den Vorrang vor einer Smartbox Auslesung. Zusätzlich können jetzt mit der Smartbox alle Zähler im M-Bus Netz in beliebigen Zyklen ausgelesen und gespeichert werden. Anschließend stehen alle M-Bus Daten (Temperaturen, Durchflüsse, Energien,...) wie im komfortablen ennovatis Controlling-System, für die weitere Auswertung zur Verfügung. Direkterfassung Neben den Daten, die über die Router-Lösung erfasst werden, wurde eine Reihe zusätzlicher Zähler nachgerüstet bzw. angeschlossen, um die Energiebilanz des Gebäudes zu vervollständigen. Dazu gehören insbesondere:

128 126 Anzahl Typ 1 Gaszähler 2 Kältemengenzähler 2 Wasserzähler Zusatzinfos 20 Stromzähler Kamm von A nach C, Kamm von B nach D, Kern + Finger Süd, Kern und Finger Nord B, gesamtes Gebäude, HV1/1.OG, HV1/EG (Mieter), Küche, Küche 2, TH2/BT- B, Technik Nord, Technik Süd Nutzerinformation Tabelle 7: Die Zähler im Bürogebäude Grugapark Neben allgemeinen Informationen über den richtigen Umgang mit Energie, die den Nutzern und dessen Mitarbeitern in Form von Informationsmaterial und Schulungsveranstaltungen angeboten werden können, baut KENWO auf die Nutzersensibilisierung durch Transparenz. Wesentlich für die Motivation zum energieeffizienten Nutzerverhalten ist die zeitnahe, kontinuierliche Übersicht über die eigenen Verbräuche. Daher wurde im Rahmen von KENWO in Verbindung mit dem Energiecontrolling eine erste Portallösung für das Intranet von HOCHTIEF entwickelt, über das sich zukünftig Nutzer und Mitarbeiter kontinuierlich über die aktuelle Verbrauchsentwicklung informieren können. Abbildung 57: Onlinedarstellung der Verbrauchsdaten im Bürogebäude Grugapark

129 Anhang 4: Energiebericht Haus 1 berufliche Schule Ludwigslust Energieausweis

130 Energiebericht für die Berufliche Schule Ludwigslust Haus 1 ENERGIEBERICHT für die Berufliche Schule Ludwigslust Haus 1 Techentiner Straße Ludwiglust Wismar,

131 129 Inhalt 1 Einleitung Aufgabenstellung Grundlagen der Berechnungen Verwendete Rechenverfahren und Programme Hinweis Begriffe und Definitionen Bestandserfassung und Bewertung Allgemeines Baukörper Anlagentechnik Nutzerverhalten Energiebilanz Verbrauchsdaten Kennzahlenvergleich Verbrauchskosten Verbesserungsmaßnahmen Vorgehensweise und Randdaten Beschreibung der Maßnahmen Warmwasserbereitung mit Solarthermie Zusammenfassung Empfehlungen und Umsetzung Sonstige Empfehlungen Hinweis zu den Ergebnissen Anhang Pläne und Fotos...154

132 130 Einleitung Die nachhaltige Reduzierung des Energiebedarfes schont Klima sowie Umwelt und sichert Energiereserven. Für den Einzelnen sind diese Effekte allerdings selten quantitativ nachvollziehbar, hier zählen in erster Line die jährlichen Energiekosten sowie der Nutzerkomfort bzw. die Behaglichkeit. In Deutschland wird ca. ein Drittel des Endenergieverbrauches für Raumwärme und Warmwasserbereitung aufgewendet, das entspricht einer Menge von fast 300 Millionen Tonnen CO2. Für die drastische Verringerung dieser enormen Klimabelastung, hat Deutschland gemeinsam mit einer Reihe anderer Industriestaaten das Kyoto-Protokoll ratifiziert und sich verpflichtet, die CO2 Emissionen bis 2008 um 21% bezogen auf den Stand von 1990 zu verringern. Mit Hilfe der energetischen Optimierung von Gebäuden, wie Sie auch mit diesem vorliegenden Energiebericht angestrebt wird, kann ein wesentlicher Beitrag zur Erreichung dieses ebenso ehrgeizigen wie wichtigem Ziel beigetragen werden. Aufgabenstellung Der vorliegende Energiebericht soll als Grundlage für ökonomisch und ökologisch sinnvolle als auch praktisch realisierbare Energiesparmaßnahmen dienen, in dem sowohl der energetische Zustand des Objektes inklusive sämtlicher relevanten Rahmenbedingungen beschrieben und konkrete Vorschläge für Optimierungsmaßnahmen entwickelt wurden. Darüber hinaus wird ausgewiesen, wie viel Energie, Energiekosten und CO 2 durch die vorgeschlagenen Maßnahmen eingespart und unter welchen Bedingungen diese Maßnahmen als wirtschaftlich betrachtet werden können. Die dazu erforderlichen Berechnungen (Energiebilanzen, Witterungskorrekturen, Wirtschaftlichkeitsanalysen, etc.) werden unter weitgehend realistischen Randdaten (Nutzung, Klima und Witterung, Kosten usw.) durchgeführt. Weiterhin wurden die Maßnahmen auch unter dem Gesichtspunkt der Bundesförderprogramme entwickelt und geprüft. Soweit erforderlich, wurden die für die Beantragung von Fördermitteln erforderlichen Nachweise im Rahmen des Energieberichtes erbracht. Es handelt sich hierbei um zusätzliche Berechnungen (EnEV-Nachweise), die mit genormten Randdaten (Nutzer, Klima usw.) durchgeführt wurden. Der Energiebericht ist nach den Vorgaben der BAFA-Richtlinien einer Vor-Ort-Beratung verfasst. Entsprechend den Vorgaben der KfW wurden die Nachweise für die Beantragung und Erlangung von Fördermitteln erbracht. Grundlagen der Berechnungen Vom Eigentümer wurden folgende Informationen und Unterlagen zur Verfügung gestellt:

133 131 die Baubeschreibung aus dem Bauantrag zur Modernisierung Bestandspläne aus dem ursprünglichen Neuzustand Verbrauchsdaten der letzten drei Jahre Angaben zur aktuellen und vergangenen Nutzung des Gebäudes diverse Produktbeschreibungen für die Komponenten der Anlagentechnik aus den Revisionsunterlagen des Gebäudes Darüber hinaus, wurden im Rahmen einer Vor-Ort-Begehung weitere Informationen: zur Nutzung (Anzahl der Nutzer, Anwesenheitsprofile, Nutzungsgewohnheiten, etc.) zum Aufbau und Zustand der wärmeübertragenden Bauteile (insbesondere der U-Werte) und der Anlagentechnik (Leitungslängen, Leitungsdämmung usw.) erfasst. Eine Fotodokumentation relevanter Eigenschaften wurde erstellt. Alle weiteren Daten und Informationen wurden der entsprechenden Fachliteratur entnommen. Die Berechnungsgrundlagen finden sich in den Anhängen. Die weiteren Quellen zur Ermittlung von Stoffkennwerten, Witterungs- und Klimadaten sowie der Preiskalkulation sind im Anhang genannt. Verwendete Rechenverfahren und Programme Die Berechnung wurde in Anlehnung an gültige Normen, Richtlinien und allgemein anerkannte Regeln der Technik durchgeführt. Folgende Rechenansätze und Programme wurden dabei verwendet: 1. für die Witterungskorrektur der Verbrauchsdaten: Verfahren der VDI 3807 mit den vom Institut für Wohnen und Umwelt (IWU) veröffentlichten Wetterdaten, die auf Datenbasis der Messungen des Deutschen Wetterdienstes beruhen Regeln für Energieverbrauchskennwerte und der Vergleichswerte im Nichtwohngebäudebestand, Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung, für die realistische Energiebilanz, welche auch nutzer- und standortspezifische Einflüsse berücksichtigen kann: Software: ennovatis Planning, ennovatis ENEVplus Regeln zur Datenaufnahme und Datenverwendung im Nichtwohngebäudebestand, Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung, für die dynamischen Wirtschaftlichkeitsbetrachtung: LEG-Verfahren des Hessischen Wirtschaftsministeriums Software: Excel-Freeware

134 132 Hinweis Der vorliegende Energiebericht wurde nach bestem Wissen auf Basis der verfügbaren Daten und Informationen erstellt. Irrtümer sind vorbehalten. Alle in diesem Bericht getätigten Aussagen zur Energieeinsparung beruhen auf Berechnungen und Prognosen, d.h. theoretischen Energiebilanzen, bei denen u. a. zum Nutzerverhalten und zu anderen, nicht genau bekannten Größen sinnvolle Annahmen getroffen werden mussten. Diese Annahmen wurden mit Sorgfalt getroffen und wurden anhand der bekannten E- nergieverbrauchswerte des jetzigen Gebäudezustands kritisch geprüft. Dennoch sind die berechneten Energieeinsparungen nur Näherungen. Die Randdaten der Wirtschaftlichkeit sind ebenfalls gewissenhaft, weder zu Gunsten noch zu Ungunsten einer Investition gewählt. Insbesondere bei den Investitionskosten handelt es sich um Schätzkosten, wie sie im Rahmen der Energieberatung üblich sind. Die Durchführung und der Erfolg einzelner Maßnahmen bleiben in Ihrer Verantwortung. Sie sollten, insbesondere bei bedeutenden Investitionen in Baumaßnahmen und Heizungsanlagen, immer mehrere Vergleichsangebote einholen und kritisch prüfen. Um Fehler zu vermeiden und eine fachgerechte Ausführung sicherzustellen, sollten Sie für die Umsetzung einen Fachplaner (Architekten oder Ingenieur) hinzuziehen. Sollten Sie Fragen zum Beratungsbericht haben, so stehen wir Ihnen selbstverständlich jederzeit zur Verfügung.

135 133 Begriffe und Definitionen Wichtige Begriffe die im Bericht immer wieder verwendet werden, sind im Folgenden näher definiert: Energiebilanz Die Energiebilanz stellt den Energiemengen, die ein Gebäude verliert, die Energiemengen gegenüber, die dem Gebäude zugeführt werden müssen. Diese Bilanz umfasst üblicherweise die Energiemengen für die Beheizung und Trinkwarmwasserbereitung, aber nicht den elektrischen Strom für Nutzungszwecke. Üblicherweise werden die Energiemengen in einer Energiebilanz in kwh (Kilowattstunden), bei größeren Gebäuden in MWh (Megawattstunden) ausgewiesen. Energiegewinne und Energieverluste Üblicherweise werden die Begriffe Energiegewinne und Energieverluste bei der Beschreibung des energetischen Zustandes von Gebäuden verwendet, obwohl aus thermodynamischer Sicht Energie nicht verloren oder gewonnen werden kann. Energie kann lediglich von einer Energieform in eine andere umgewandelt werden. Trotzdem wird von Energiegewinnen (Zufuhr) gesprochen, wenn, neben der eingekauften Heizenergie (Fernwärme, Strom, Gas, Öl...) über solare Strahlung, durch Abwärme von Personen, Geräten oder Beleuchtung dem Gebäude Wärmeenergie zugeführt wird. Als Energieverluste (Abfuhr) werden die Energiemengen bezeichnet, die auf Grund von Transmission durch die wärmeübertragende Umfassungsfläche (Außenwände, Dach, Bodenplatte, Fenster) und durch Lüftung sowie Anlagenverluste dem Raum entfliehen. Nutzenergie Als Nutzenergie wird die Energiemenge bezeichnet, die als Heizwärme tatsächlich in den Räumen zur Verfügung steht (Heizwärmebedarf) bzw. die in Form von Warmwasser entnommen wird (Nutzwärme Warmwasser). Die Nutzenergie beinhaltet keine Anlagenverluste mehr, daher wird die Nutzenergie auch praktisch nie exakt gemessen. Die Energie, die im Gebäude üblicherweise vom Energieversorger gemessen und abgerechnet wird, ist die Endenergie. Endenergie Die Endenergie ist die Energiemenge an der Gebäudegrenze, die zur Deckung der Nutzenergie und aller Technikverluste für Umwandlung, Verteilung und Übergabe aufgewendet wird. Die Endenergie entspricht der Energie, die der Kunde bezahlt (Gas, Öl, Fernwärme, Strom, Holzpellets, ). Die Endenergie bildet die Grundlage für Einsparund Wirtschaftlichkeitsberechnungen.

136 134 Primärenergie Die Primärenergie ist ein Maß dafür, wie viel Rohenergie unserer Erde entnommen wird, um daraus die Endenergie an der Gebäudegrenze bereit stellen zu können. Sie beinhaltet somit die Gewinnung / Förderung der Energieträger an seiner Quelle, über die Aufbereitung /Veredelung und den Transport bis zum Gebäude. Bestandserfassung und Bewertung Dieser Abschnitt beschreibt den energetischen Zustand des Gebäudes insbesondere die Bereiche Baukörper, Anlagentechnik und Nutzung mit den relevanten Rahmenbedingungen und die Energiebilanz mit einer Beschreibung der Schwachstellen sowie einer Analyse der Verbrauchsdaten. Allgemeines Im Rahmen der in diesem Bericht dokumentierten Energieanalyse wurde die Berufliche Schule des Landkreises Ludwigslust gelegen in der Techentiner Straße 1 in Ludwigslust untersucht. Das Schulobjekt ist ein Gebäudekomplex bestehend aus drei unterschiedlichen Gebäuden. Haus 1 und Haus 2 dienen ausschließlich der beruflichen Ausbildung, das dritte Gebäude, die Mehrzweckhalle wird tagsüber von der Beruflichen Schule zu Unterrichtszwecken und in den Nachmittags- bzw. Abendstunden von Vereinen etc. für gesellschaftliche Zwecke beispielsweise als Tanzschule oder Versammlungsort genutzt. Die Gebäude wurden Anfang der 80er Jahre errichtet und bis zum Jahr 1999 (Haus 3 bis zum Jahr 2004) umfangreich modernisiert. Die Häuser 1 und 2 sind ursprünglich in massiver Fertigteilbauweise aus Stahlbetonplatten gefertigt, wie sie baugleich oder bauähnlich zu dieser Zeit vielerorts in der gesamten ehemaligen DDR im Wohnungsund Gesellschaftsbau errichtet wurden. Haus 3 wurde in konventioneller massiver Bauweise als eingeschossiges Mehrzweckgebäude errichtet (siehe Fotodokumentation im Anhang). Die Gebäude sind nach Ihrem Erscheinungsbild in einem guten Zustand. Die Berufliche Schule wird der Klimazone 4 nach DIN 4710 mit einer Norm- Außentemperatur von -12 C und einem Jahresmittel d er Außentemperatur von 9,5 C zugeordnet. Die Wetterdaten der Messstation Schwerin dienten als repräsentative Berechnungsgrundlage für die energetische Gebäudebilanzierung in Ludwigslust. Im Haus 1 befinden sich neben den Räumen für Unterrichtszwecke, Unterrichtsvorbereitung und Personal auch die Räumlichkeiten der Schulleitung. Baukörper Als beheizter Bereich wurde der gesamte Innenbereich inklusive Treppenhäuser und Keller festgelegt, da zu den Treppenhäusern keine thermische Trennung vorhanden ist

137 135 und die Kellerräume vollständig für Unterrichtszwecke bzw. als Technikräume verwendet werden. Alle Flächen und die Qualitäten der Bauteile (U-Werte) können Tabelle 8 entnommen werden. Da Haus 1 im Jahr 1999 grundlegend saniert wurde, für den Energiebericht aber trotzdem kein Wärmeschutznachweis bzw. eine detaillierte Baubeschreibung vorlag, wurden die Mindestanforderungen an Bauteile nach Wärmeschutzverordnung 1995 angenommen. Als Vergleich sind U-Werte für die heute vorgeschriebene Sanierung (nach Energieeinsparverordnung EnEV) und den besten Standard (Passivhaus) angegeben. Eine Flächenaufstellung und die alten Pläne sind im Anhang verfasst. Bauteil Beschreibung Fläche in m² Passivhaus Außenwände Fenster Stahlbetonwände mit nachträglich aufgebrachter außenliegender 100 mm Polystyrol- Wärmedämmung, Sockel ungedämmt Kunststofffenster, 2-Scheiben- Wärmeschutzverglasung u-wert in W/m²K Haus 1 Bestand E- NEV ,35 0,35 0, ,80 1,70 0,80 Oberste Geschossdecke Fussboden Stahlbetondecke mit obenliegender Dämmung mind. 120 mm ca. 14 cm Stahlbetonplatte vermutlich mit Dämmung und ca. 3,5 cm Estrich ,30 0,30 0, ,5 0,4 0,15 Tabelle 8: Bauteilübersicht, Flächen und Kennwerte Die beheizte Fläche und in diesem Fall auch gleichzeitig die Bruttogrundfläche des Gebäudes beträgt m². Sämtliche Energiekennwerte in diesem Bericht beziehen sich auf diese Fläche. Sie wird deswegen auch Energiebezugsfläche genannt. Das Bruttoraumvolumen des Gebäudes, somit gleichzeitig das beheizte Volumen, beträgt m³. Die Räume des obersten Geschosses grenzen an ein Flachdach als Warmdach ausgeführt mit innenliegender Entwässerung. Schäden und Mängel Offensichtliche Mängel oder gar Schäden wurden bei der Begehung vor Ort nicht entdeckt. Das Gebäude ist nach der Sanierung in einem guten Zustand.

138 136 Anlagentechnik Haus 1 verfügt über einem separaten Fernwärmeanschluss für die Heizungsanlage und eine zentrale Warmwasserbereitung. Die Kompaktfernwärmeübergabestation, sowie der Warmwasserspeicher und Heizungsverteilungen sind alle im Zuge der Sanierungsmaßnahmen im Jahr 1999 erneuert worden und entsprechen im Wesentlichem noch dem heutigen Stand der Technik. Heizung Erzeugung Verteilung Übergabe Regelung Lüftung System Trinkwarmwasserbereitung Erzeugung Speicherung Verteilung Regelung Fernwärmeübergabe-Kompaktstation (indirekt) mit Plattenwärmetauscher, Anschlussleistung: 325 kw, im Keller aufgestellt Zentrale Verteilung im Keller (gedämmt), 3 geregelte Heizkreise, differenzdruckgeregelte Heizungspumpen (Grundfos Typ UPE 50-40) in jedem Heizkreis, ein Heizkreis für die Lüftung Heizkörper unter den Fenstern mit Thermostatventilen, teilweise Plattenheizkörper, teilweise Radiatoren Regelung erfolgt über HONEYWELL EXCEL 500, witterungsgeführte Regelung der Vorlauftemperatur, 70/55 C Auslegung (geschätzt ), Dezentrale einfache Lüftungsanlage mit Heizfunktion und Regelung vor Ort im Bereich der Küchen Zentral mit der Fernwärme über Wärmetauscher Set LAP21 Warmwasserspeicher von BUDERUS Typ ST951 (Inhalt 951l), gut gedämmt, im Keller (Heizungsraum)aufgestellt Zirkulation, im Keller (gedämmt) Regelung der Zirkulation erfolgt über Honeywell 5000 Excel XI AH Tabelle 9: Beschreibung der Anlagentechnik Heizung Länge in m DN Dämmung in mm Beheizter Bereich Verteilung Vor- und Rücklauf Steigestränge Vor- und Rücklauf Anbindung Vor- und Rücklauf Trinkwarmwasserbereitung Länge in m DN Dämmung in mm Beheizter Bereich Verteilung inkl. Zirkulation Steigestränge inkl. Zirkulation Anbindeleitung ohne Zirkulation Tabelle 10: Verteilsysteme Die Leitungsquerschnitte und längen im Keller wurden vor Ort aufgenommen, die Längen und Querschnitte in den oberen Geschossen wurden anhand der vorhandenen Pläne geschätzt.

139 137 Schäden / Mängel Auch die Anlagentechnik kann nach der vollständigen Modernisierung Ende der 90er Jahre auch heute noch als Stand der Technik bezeichnet werden. Die teilweise ungedämmten Rohrleitungen im Heizungsraum führen zu unnötigen Energieverschwendungen. Auffällig, jedoch kein grundsätzlicher Mangel im Sinne der Energieeffizienz, ist die deutliche Überdimensionierung der Heizkörper vor allem im Bereich der niedrig beheizten Verkehrsflächen und WC-Räumen. Nach Auswertungen des Monitorings wurde festgestellt, dass die derzeitige Nacht-, Wochenend- und Feiertagsabsenkung noch deutlich verbessert werden könnte. Hiermit wären erhebliche Heizenergieeinsparungen verbunden. Als wesentlicher Schwachpunkt in der Anlagentechnik wurde die Erzeugung bzw. die Fernwärmeversorgung identifiziert. Der Arbeitspreis für die gelieferte Wärme ist, auf Grund des veralteten und im Bezug auf die heutigen Bedürfnisse überdimensionierten Netzes inkl. Heizwerk, deutlich zu hoch. Nutzerverhalten Der gesamte Schulkomplex wird von insgesamt von etwa 800 Berufsschülern genutzt, die allerdings nie alle gleichzeitig vor Ort sind. Wie viele Schüler und Lehrer zu bestimmten Zeiten sich allein in Haus 1 aufhalten lässt sich nicht genau bestimmen. Grundsätzlich herrscht ein reger Verkehr zwischen den Gebäuden, was sich in hohen Luftwechselraten durch offene Türen niederschlägt. Zu den Nutzungszeiten wird davon ausgegangen, dass das Gebäude in der Regel von Montag bis Freitag in der Zeit zwischen 7:00 Uhr und 17:00 Uhr genutzt wird. Die durchschnittliche Innentemperatur für das Gebäude inklusive Kellerräume und Verkehrsflächen wird mit 20 C angenommen. Es wird von einer Luftwechselrate 1,0 1 / h (Luftaustausch 1,0 mal pro Stunde) auf Grund der Personenkonzentration in den Unterrichtsräumen sowie der nutzungsbedingt höherem Personenströme in das Gebäude hinein sowie aus dem Gebäude heraus ausgegangen. Energiebilanz Mit der für das bestehende Gebäude erstellten Energiebilanz können Schwachstellen des Gebäudes und der Anlagentechnik aufgezeigt werden. Das Energiebilanzverfahren berücksichtigt die im Rahmen dieser Untersuchung ermittelten Daten und Rahmenbedingungen zu dem Gebäude, der Anlagentechnik, der Nutzung und dem Standort. Die Energiebilanz ermöglicht ein relativ realistisches Abbild des Gebäudes. In Abbildung 58 sind die errechneten Energiezu- und -abflüsse für das Gebäude dargestellt.

140 138 Energiezuflüsse entstehen neben der aus Fernwärme erzeugten Heizenergieauch aus der Nutzung von Sonnenenergie durch die transparenten Bauteile (solare Gewinne) sowie Energie aus Abwärme von Menschen und technischen Geräten (innere Gewinne). Energieabflüsse werden zum Einen durch Lüftung und Infiltration (offene Fenster, offene Türen, konstruktionsbedingte Fugen) und zum Anderen auf Grund von Transmission durch die wärmeübertragende Umfassungsfläche (Wände, Böden, Dächer, etc.) hindurch verursacht. Ebenfalls verlässt die Energie das Haus als genutztes Warmwasser oder als Verlust der Übergabe und Verteilung im Heizungskeller in die Umgebung. Die Bilanz aus Energiezu- und Abflüssen stellen den Endenergiebedarf des Gebäudes dar. Im Falle von Haus 1 beträgt der Endenergiebedarf des Hauses kwh/ Jahr. Der zulässige Referenzwert beträgt kwh/a. Der Primärenergiebedarf von Haus 1 beträgt kwh (Primärenergiefaktor=1,3) und liegt damit unter dem Grenzwert für das Referenzgebäude mit kwh. Haus 1 wird somit den Anforderungen nach der neuen ENEV 2007 bereits gerecht. Bei einer beheizten Bruttogrundfläche des Gebäudes von m² ergibt sich somit ein Primärbedarfskennwert von 90 kwh/m²a. Haus 1 ist demnach ein 9-Liter-Haus. Abbildung 58: Zu- und abgeführte Heizenergieflüsse im Monatsbilanzverfahren nach DIN V Die Abbildung 59: Transmissionsverluste verdeutlicht die Qualität der einzelnen wärmeübertragenden Bauteile im Detail.

141 139 Abbildung 59: Transmissionsverluste Fazit: Für das Haus 1 der Beruflichen Schule Ludwigslust wurde ein Endenergiebedarf für Heizung und Warmwasser in Höhe von kwh/a errechnet. Das entspricht etwa m³ Erdgas bzw l Heizöl. Verbrauchsdaten Innerhalb der Projektphase zur Analyse der Energieeffizienz wurden Verbrauchsdaten aufgenommen bzw. vom Eigentümer zur Verfügung gestellt. Die Verbrauchsdaten wurden seit erfasst. Seit dieser Zeit hat sich an der Nutzungsart nichts geändert. Die Schülerzahl ist leicht gesunken. Auf Grund der unterschiedlichen Wetterverhältnisse von Jahr zu Jahr, müssen die Verbrauchsdaten witterungsbereinigt werden, da in der Berechnung der Energiebilanz von mittleren Klimadaten ausgegangen wird. Als Berechnungsgrundlage für die Bereinigung der jeweiligen jährlichen Witterungen werden die Wetterdaten des deutschen Wetterdienstes herangezogen. Die Berechnung finden Sie in Anhang. Es zeigt sich, dass % kälter bzw und und 5 % wärmer als das zurückliegende durchschnittliche Wetter gewesen sind (Witterungsfaktor). Daher liegt der korrigierte Verbrauch 2004 etwas niedriger, 2005 und 2006 etwas höher. Jahr Witterungsfaktor Heizenergieverbrauch gemessen MWh Heizenergieverbrauch bereinigt MWh ,02 245,1 250, ,05 282,9 297, ,10 263,9 290,3 Tabelle 11: Heizenergieverbrauchsdaten

142 140 Jahr Wärmeverbrauch Warmwasserbereitung MWh , , ,2 Tabelle 12: Heizenergieverbrauchsdaten für Warmwasser Für Wasser- und Stromverbrauch der Jahre 2004 bis 2006 gibt es noch keine separat nach Gebäuden aufgeschlüsselte Verbrauchswerte, da der gesamte Schulkomplex über einen Hauptzähler sowohl für Wasser als auch Strom eingespeist wird. Die Werte für Wasser und Strom sind witterungsunabhängig und bedürfen daher keiner Außentemperaturbereinigung. Jahr Wasserverbrauch (gesamte Berufliche Schule) m³ Jahr Tabelle 13: Wasserverbrauch Stromverbrauch (gesamte Berufliche Schule) kwh Tabelle 14: Stromverbrauch Kennzahlenvergleich Abbildung 60 zeigt den Heizenergiekennzahlenvergleich des Haus 1 der Beruflichen Schule Ludwigslust mit dem AGES Kennwert. Zu erkennen ist, dass das Haus 1 im Heizenergieverbrauch unter dem Mittelwert der Gebäude der AGES Studie liegt.

143 141 Abbildung 60: Heizenergiekennzahlenvergleich Als Grundlage zur Erstellung der Grafik dienten die Verbrauchsdaten aus dem Jahr und die AGES Kennwerte Verbrauchskosten Der Arbeitspreis für die Lieferung von Fernwärme ist von 2005 bis 2007 um 51,52 % (netto) gestiegen. Wird der Bruttopreis betrachtet, ist die Belastung ab 2007 sogar noch um weitere 3% größer Arbeitspreis (netto) 36,30 EUR/MWh 44,30 EUR/MWh 55,00 EUR/MWh Leistungspreis (netto) 23,008 EUR/kW*a 23,008 EUR/kW*a 23,000 EUR/kW*a Tabelle 15: Preise für Lieferung von Fernwärme der Stadtwerke Ludwigslust-Grabow GmbH Zusätzlich zum Arbeitspreis kommt noch der konstante Leistungspreis von derzeit 23 EUR/kW*a, jedoch schlägt dieser bei einer Wärmebereitstellungsmenge von 609 kw noch einmal zusätzlich mit ,- EUR/a (netto) zu Buche. Bei einem angenommenen gleichbleibenden Verbrauch und gleicher Leistung würden damit in 2007 Gesamtkosten von über EUR (netto) anfallen. Für die gleiche Menge wurde in 2005 noch ca EUR gezahlt.

144 142 Gesamtkosten für Fernwärme in EURO Gesamtkosten für Fernwärme in EURO Abbildung 61: Entwicklung der Gesamtkosten für Fernwärme (Verbräuche ungefähr konstant, Wert für 2007 wurde unter der Annahme eines ähnlichen Verbrauchs wie 2006 errechnet) Verbesserungsmaßnahmen Das folgende Kapitel zeigt Verbesserungsmaßnahmen für das Haus 1 der Beruflichen Schule Ludwigslust auf. Es wurden verschiedene Maßnahmen hinsichtlich Gebäude und Anlagentechnik entwickelt. Diese Vorschläge wurden unter der Maßgabe der Wirtschaftlichkeit, Umweltverträglichkeit und Realisierbarkeit erarbeitet und bewertet. Vorgehensweise und Randdaten Die Entwicklung und Bewertung von Einsparmaßnahmen kann in zwei Bereiche unterschieden werden. 1. Der vorhandene Gebäude- und Anlagenbestand wird als Ausgangssituation betrachtet und bleibt in diesem ersten Schritt als System unverändert. Das Hauptaugenmerk wird zuerst auf eine Nutzung und Betriebsweise des Vorhandenen in fachgerechter und ordnungsgemäßer Weise gelegt. In nahezu jedem Bestandsgebäude wird durch diese Maßnahmen bereits eine nennenswerte Verringerung des Energieverbrauchs erzielt. Zu diesen Maßnahmen werden in erster Linie der hydraulische Abgleich des Heizsystems, die bedarfsgerechte Anpassung der Heizkurve, die Einregulierung der Pumpen sowie die Optimierung der Absenkbzw. Abschaltzeiten der Heizung gezählt. 2. Erst nachdem die Möglichkeiten des vorhandenen Gebäudes und insbesondere der Anlagentechnik ausgeschöpft sind und, unter Berücksichtigung des individuellen Zustandes sowie der Rahmenbedingungen, eine optimal Betriebsweise erreicht haben, werden Konzepte für investive bauliche und/oder technologische Maßnahmen entwickelt und hinsichtlich

145 143 Wirtschaftlichkeit, Umweltverträglichkeit und Realisierbarkeit bewertet. Für alle Maßnahmen werden, soweit möglich, die Energieeinsparungen, die durch die Investition verursachten Mehrkosten sowie die Wirtschaftlichkeit bestimmt. Folgende Rahmenbedingungen wurden den Berechnungen zu Grunde gelegt. Größe Fremdkapitalzins Betrachtungszeitraum Erläuterung 5,5 % als derzeit üblicher Zins für Baugeld. Es wurde davon ausgegangen, dass keine Förderung in Form von zinsverbilligten Darlehen in Anspruch genommen wird. Der Betrachtungszeitraum beträgt maximal den Zeitraum der Lebensdauer der Bauteile oder Anlagen, in die investiert wird. Werden mehrere Maßnahmen im Zusammenhang bewertet, so ist der maximale Betrachtungszeitraum gleich der Lebensdauer der langlebigsten Maßnahme. Beispielsweise beträgt die rechnerische Lebensdauer von Wärmedämmmaßnahmen maximal 30 Jahre, bei Heizungsanlagen sind es in der Regel ca. 15 Jahre. Energiepreissteigerung Der Mittelwert der letzten 30 Jahre beträgt 6%. Dieser wird bei konservativer Betrachtung auch für die Zukunft angesetzt. Als Entscheidungshilfe kann der angenommene Wert für die Energiepreissteigerung auch variiert werden, um die Grenze zur Wirtschaftlichkeit unter verschiedenen Szenarien zu berechnen. Amortisationszeit Betriebs- und Nutzungskosten Die Amortisationszeit gibt an nach welchem Zeitraum die Effekte aus der Investition durch Kosteneinsparungen den Mehraufwand z.b. für Zinsen und Tilgung eines Kredites übersteigen. Diese Amortisationszeit ist von vielen Faktoren abhängig und sollte daher stets mit Bedacht ermittelt werden. Bei der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung von Energiesparmaßnahmen müssen unter Umständen auch laufende Kosten z. B. für Wartung und Instandhaltung, Rücklagen für Reinvestitionen oder sonstige Kosten wie Versicherung, etc. berücksichtigt werden.

146 144 Beschreibung der Maßnahmen Auf Grund des guten baulichen Zustandes in der beruflichen Schule wurde das Hauptaugenmerk bei der Entwicklung von Optimierungsmaßnahmen auf die Anlagentechnik gerichtet. Umstellung von Fernwärme auf Eigenversorgung Ausgangssituation Die Berufliche Schule Ludwiglust wird bis heute über einen Fernwärmeanschluss der Stadtwerke Ludwigslust-Grabow GmbH versorgt. Die daraus resultierenden und in den letzten Jahren enorm gestiegenen Fernwärmekosten, zusammengesetzt aus Arbeitspreis und Leistungspreis, gaben Anlass, über eine alternative zukünftige Heizenergieversorgung in der Beruflichen Schule nachzudenken. Daraufhin wurde beschlossen, unter Berücksichtigung des bestehenden Wärmeverteilungs- und übergabesystems, verschiedene mögliche Varianten zur zukünftigen Heizenergieversorgung im Landkreis Ludwigslust zu prüfen. Bewertung des aktuellen Energieeinsatzes Bei dem hier angestellten Variantenvergleich blieb bisher noch das aktuell vorhandene Einsparpotential im Bereich Heizenergieverbrauch und Leistungsbereitstellung unberücksichtigt. Die Berufliche Schule Ludwigslust liegt mit spezifischen Heizenergieverbrauchskennwerten zwischen 70 und 75 kwh/m²*a bereits auf einem relativ guten Niveau. Nach derzeitigem Kenntnisstand ist hier ein Einsparpotential zwischen 5% - 15% durch verbesserte Betriebsführung der Anlagentechnik realisierbar. Allerdings würden sich diese Einsparungen auf alle in Betracht gezogenen Varianten gleichermaßen positiv auswirken, so dass sich hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit am Verhältnis dieser drei betrachteten Maßnahmen nichts ändern würde. Beispielsweise würde eine verringerte Leistungsbereitstellung einen niedrigeren Leistungspreis bei den Stadtwerken bedeuten, gleichzeitig könnten die neuen Anlagen aber auch um diese Größenordnung kleiner dimensioniert werden, was folglich die Investitionskosten senken würde. Darstellung und Vergleich mit Alternativen Im Folgenden wird der Ist-Zustand der Beheizung der Beruflichen Schule Ludwigslust mit den Alternativen Gasbrennwertkessel und Holzpelletkessel verglichen, diese jeweils als zentrale Variante. Zum Vergleich kommen die Verbrauchs- und im Falle der neuen Kesselvarianten die Investitionskosten hinzu. Wie diese Kosten mit dezentraler Versorgung variieren, bleibt im Detail zu prüfen.

147 145 Bestehende Gebäude Baujahr BGF Haus ,00 m² Haus ,00 m² Mehrzweckhalle (MZH) ,00 m² Summe 8.217,00 m² Bestehende Heizungsanlage Haus 1 Haus 2 Mehrzweckhalle Fernwärme (indirekt) Fernwärme (indirekt) Fernwärme (indirekt) Anschlussleistung 325 kw 180 kw 104 kw Verbrauchsdaten Wärmeverbrauch 2005 Fernwärmeverbrauch Haus 1 MWh th /a 283 Haus 2 MWh th /a 174 MZH MWh th /a 70 Summe MWh th /a 526 Warmwasser MWh th /a 28 Jahresheizwärmeverbrauch MWh th /a 554 Wärmeleistung kw th 609 spez. Wärmeleistung W th /m²a 74 Der Jahresheizwärmeverbrauch aus dem Jahr 2005 von 554 MWh liegt den folgenden Berechnungen zugrunde.

148 146 IST-Zustand 2007 VARIANTE 1 VARIANTE 2 Gas- Brennwertkessel (zentral) Holzpelletheizung (zentral) Arbeitspreis (netto) in /MWh 55,00 45,30 40,00 Leistungspreis bzw. Grundpreis 23,00 /kw 164,71 /a 0 Wärmeverbrauch in MWh/a 554,00 554,00 554,00 Nennleistung der Anlage in kw 609,00 609,00 609,00 durchschnittlicher Zinssatz für Investitionsdarlehen - 4,00% 4,00% geschätzte Investitionskosten in Verbrauchskosten ohne MwSt. in /a , , ,00 Mehrwertsteuer 19% 19% 7% Verbrauchskosten inkl. MwSt. in /a , , ,20 Investitionskosten inkl. MwSt. in Kapitalkosten (bei Finanzierung inkl. MwSt 19%) in /a , ,00 Wartung und Instandhaltungskosten GESAMTKOSTENVERGLEICH in /a , , ,20 Es ist zu erkennen, dass mit Erdgas bzw. Holzpellets trotz der Investitionen in neue Anlagentechnik die Jahreskosten gegenüber Fernwärme drastisch reduziert werden können. In Abbildung 62 ist dieser Aspekt grafisch dargestellt. Die Variante Gasbrennwertkessel stellt sich, unter Annahme gleicher Preissteigerungsraten für die Energieträger, als die insgesamt wirtschaftlichste Lösung heraus. Hierbei wurde von einer zentralen Energieversorgung ausgegangen. Eine dezentrale Lösung (jedes Haus eine eigene Anlage) würde auf Grund geringerer Anlagenverluste ebenso geringere Verbrauchskosten verursachen. Es ist jedoch davon auszugehen, dass dieser Vorteil durch erhöhte Wartungs- und Instandhaltungskosten, sowie durch die Investitionen in eine zweite komplette Heizungsanlage wieder aufgehoben wird.

149 147 Die detaillierten Berechnungen der Investitions- und Verbrauchskosten der Varianten Erdgas- oder Holzpelleteinsatz sind in dieser Phase nicht Gegenstand des vorliegenden Berichts. Eine verbindliche Kostenschätzung bedarf einer umfangreichen Bestandserfassung sowie einer detaillierten Analyse, die nur im Rahmen eines gesonderten Gutachtens erbracht werden kann. Die deutlichen Abstände der einzelnen Ergebnisse zueinander lassen in jedem Fall den Schluss zu, dass eine eigene Heizenergieversorgung wirtschaftlicher und auch umweltverträglicher wäre als die jetzige Fernwärmeversorgung. Abbildung 62: Diagramm Wirtschaftlichkeit Abbildung 63 zeigt die jeweiligen CO 2 Emissionen, wobei hier natürlich die Holzpelletheizung am besten abschneidet. Abbildung 63: Diagramm Kohlendioxid Emissionen Zu den CO 2 -Emissionen des Heizwerkes der Stadtwerke Ludwigslust können derzeit nur geschätzte Werte verwendet werden, da die Stadtwerke Ludwiglust Grabow GmbH grundsätzlich keine öffentlichen Auskünfte zu den durch das Heizwerk verursachten CO 2 -Emissionen nennt. Auf Nachfrage bei den Stadtwerken wurde uns jedoch bestätigt, dass die Fernwärme durch die Verbrennung von wahlweise Öl und Erdgas in einem Heizwerk erzeugt wird. Daraus resultiert eine mindestens 20% höhere CO 2 -Emission

150 148 gegenüber der Variante Brennwertkessel da der Einsatz von Öl eine um 20 % höhere CO 2 -Emission verursacht und zum anderen durch den viel geringeren Wirkungsgrad entsprechend mehr Öl oder Erdgas eingesetzt werden muss. Variante Eigenversorgung: zentral oder dezentrale Versorgung Abbildung 64: Lageplan mit vorhandener Fernwärmetrasse Gegeben: k H(DN32) =0,2 W/m*K l H =80 m k H(DN32) Wärmedurchgangskoeffizient für gedämmtes Heizungsrohr DN 32 [W/m*K] l H Länge einer Heizungsleitung (Vorlauf, Rücklauf) [m] θ m Temperaturdifferenz zwischen mittlerer Heizleitungstemperatur und Erdreich Θ VL = 60 C (als mittlere Vorlauftemperatur in der Heiz periode; 80 C im Auslegungsfall) θ RL = 40 C θ Erdreich = 5 C θ m = ((60+40)/2)-5 θ m = 45 K Berechnung: Q =k*a* θ m Q = k H(DN32) *2l* θ m Q =0,2*2*80*45 Q = W

151 149 Wird von ca. 2000h/a Heizungsbetrieb ausgegangen, so ergibt sich eine Wärmemenge Q= 1,44kW*2000h/a Q=2.880 kwh/a bzw. 2,88 MWh/a Bei einem jährlichen Energieverlust von 2,88 MWh ist eine zentrale Lösung zu empfehlen. Warmwasserbereitung mit Solarthermie Eine weitere Möglichkeit zur Einsparung von Energie aus fossilen Rohstoffen bildet die Maßnahme der Warmwasserbereitung über eine Solaranlage. Eine Solaranlage könnte dazu beitragen, die Wärmeverluste vorrangig außerhalb der Heizperiode deutlich zu verringern. Die Warmwasserbereitung wird derzeit über Fernwärme geliefert. Auf Grund der weiten Leitungswege, des vergleichsweise hohen Temperaturniveaus bei Warmwasser und der ausschließlichen Nutzung für Warmwasser, erscheint eine Abschaltung des Nahwärmenetzes außerhalb der Heizperiode und eine separate Warmwasserbereitung mit Hilfe erneuerbarer Energien als durchaus sinnvoll. In Tabelle 16 sind dazu einige Daten zusammengestellt, die diese Aussage stützen können. Die Daten wurden schon vor dem eigentlichen Monitoring abgeschätzt. Die 137,5 EUR/Monat sind daher ein geschätzter monatlicher Mittelwert der Verbrauchskosten für Warmwasser. Dieser wurde über das Monitoring außerhalb der Heizperiode ermittelt. Dass dieser Wert eine gute Basis ist, zeigen die inzwischen durchgeführten Messungen für den Warmwasserverbrauch in Haus 1 ( Abbildung 65: Wärmeverbrauch für Warmwasserbereitung Haus 1 von April 2007 bis April 2008 Die Werte zwischen April 2007 und April 2008 (in 3/07 und 5/08 wurden die Verbräuche nur teilweise erfasst) zeigen einen Verlauf, der nahezu unabhängig vom Verbrauch ist (, z. B. kein Rückgang in Ferienzeiten). Dies wird bestätigt, wenn wir Tages- oder Stundenwerte betrachten. Beispielhaft sind in der folgenden Abbildung die Werte für den Monat Januar insgesamt und ausgewählt für die Woche vom 5. bis 11. Januar 2008 gezeigt. Man sieht, dass die Grundlast etwa 4 kw beträgt. Lässt sich diese Grundlast

152 150 nicht wesentlich durch Änderung der Betriebsführung reduzieren, unterstützen diese Ergebnisse die Vorüberlegungen zum Einsatz der Solarthermie. Abbildung 66: Wärmeverbrauch Haus 1 Warmwasser Januar 2008 und 5.1. bis

153 151 Zusammenfassung Hinsichtlich der Endenergieeinsparung für die Heizung und Warmwasserbereitung ist das Einsparpotential für das Haus 1 relativ gering. Durch eine Optimierung der Betriebsführung können allerdings schätzungsweise 5-10% Heizenergie jährlich eingespart werden. Das Einsparpotential im Bereich Energiekosten ist darüber hinaus deutlicher. Durch eine Anpassung der Leistungsbereitstellung für Fernwärme von derzeit 325 kw auf 220 kw können Kosten in Höhe von 2.415,- EUR/a eingespart werden. Heizlast Neben der zu erwartenden Endenergiemenge wurde überschlägig bestimmt, welche Heizlast das Gebäude nach den Optimierungsmaßnahmen noch hat. Es handelt sich hierbei um die Leistung, die ein Wärmeerzeuger mindestens haben muss, um das Gebäude auch am kältesten Tag des Jahres (in Schwerin wird mit -12 C gerechnet) auf eine vereinbarte Innentemperatur (Standard: 20 C) h alten zu können. Die Heizlast nimmt mit steigender Energieeffizienz des Gebäudes ab. Um einigermaßen Komfort sicherzustellen, liegt die kleinste empfehlenswerte Größe für das untersuchte Gebäude bei 200 kw. Die vorhandene Anschlussleistung ist mit 325 kw thermischer Leistung also deutlich überdimensioniert. Bei Verringerung der Anschlussleistung um 125 kw können 2875 pro Jahr eingespart werden (125 kw*23 /kw*a=2875 /a). ohne Solaranlage Brauchwassererwärmung vorhanden mit Solaranlage Anlage vorhanden + Solarthermie-anlage Arbeitspreis (netto) Fernwärme Wärmeverbrauch MWh pro Monat 55 EUR/MWh 2,5 MWh/Monat Nennleistung der Anlage 1.031,00 kw 20,00 kw durchschnittlicher Zinssatz für Investitionsdarlehen 4,00% geschätzte Investitionskosten ,00 Verbrauchskosten Warmwasser Kosten für Warmwasser Deckungsanteil Solaranlage Januar 137,5 115,50 16% Februar 137,5 96,25 30% März 137,5 70,13 49% April 137,5 23,38 83% Mai 137,5 0,00 100% Juni 137,5 0,00 100%

154 152 Juli 137,5 0,00 100% August 137,5 15,13 89% September 137,5 45,38 67% Oktober 137,5 86,63 37% November 137,5 112,75 18% Dezember 137,5 123,75 10% Investitionskosten ,00 Kapitalkosten bei Finanzierung 1.620,00 Kosten für Warmwasser 1.650,00 688,88 GESAMTKOSTENVERGLEICH 1.650, ,88 Tabelle 16: Wirtschaftlichkeit Solarthermie Empfehlungen und Umsetzung Sonstige Empfehlungen Neben den investitionsintensiven Empfehlungen zur Verbesserung folgen an dieser Stelle noch einige gering bis nullinvestive Maßnahmen. Lüftung Durch richtiges Lüften kann Energie gespart und die Bausubstanz vor Schimmel geschützt werden. Langandauerndes kräftiges Lüften ist nicht ratsam, sondern es erhöht durch Abkühlen nur den Wärmeverlust des Raumes. Kurzes Stoßlüften dagegen ist empfehlenswert. Wenn die Möglichkeit besteht, sollte insbesondere von September bis April je nach Außenwitterung alle 2-3 Stunden stoßgelüftet (Drehflügel weit auf) oder quergelüftet (gegenüberliegende Fenster gleichzeitig auf) werden. Gegen eine Lüftung durch auf Kipp gestellte Fenster ist während der Sommermonate nichts einzuwenden. Im Winter sollte auf diese Methode allerdings verzichtet werden. Innentemperatur Die Absenkung der Innentemperatur um ein Grad Celsius spart etwa 6% Heizenergie. Sofern es nicht dem Behaglichkeitsempfinden widerspricht, kann diese von den Nutzern ohne Investitionsaufwand umgesetzt werden. Stromverbrauch Ein Stromsparcheck ist empfehlenswert. Dieser kann jederzeit durchgeführt werden. Zirkulation Die Zirkulationspumpen können zeitabhängig geschaltet werden und müssen nicht 24 Stunden am Tag laufen. Wenn es die Nutzung zulässt, können ggf. 6 oder 8 Stunden

155 153 Nachtabschaltung programmiert werden. Das spart Pumpenstrom und Wärmeverluste der Rohre. Hydraulik Das Netz sollte beim nächsten Eingriff in die Technik oder auch nach der baulichen Sanierung hydraulisch einreguliert werden (hydraulischer Abglich), damit alle Heizkörper die richtige Wassermenge erhalten, das Gebäude gleichmäßig warm wird und die berechneten Einspareffekte auch erreicht werden. Dies wird seit 2007 auch nach den neuen Bedingungen der KFW als zwingende Maßnahme gefordert und muss in einer Fachunternehmererklärung vom ausführenden Unternehmen bestätigt werden. Hierzu zählt auch die dokumentierte Einstellung einer witterungsgeführten Vorlauftemperaturregelung und der Förderhöhe einer elektronisch geregelten Pumpe. Heiznetztemperaturen Nach einer baulichen Sanierung können die Temperaturen im Heiznetz abgesenkt werden. Auf welche Werte genau, kann z.b. im Rahmen einer Fachplanung (zusammen mit dem hydraulischen Abgleich) berechnet werden. Bei der Berechnung der Energieeinsparungen wurde aus Sicherheitsgründen darauf verzichtet, die Temperaturen geringer anzusetzen. Die Einsparungen sollten nach einer Netztemperaturanpassung größer sein. Abschaltung der Heizung Die automatische Umschaltung der Heizung vom Sommer- auf Winterbetrieb kann an der Regelung z.b. auf 15 bis 17 C Außentemperatur einge stellt werden. Damit wird sichergestellt, dass Pumpen laufen und Kessel nur auf Temperatur gehalten werden, wenn Wärme gebraucht wird. Diese Maßnahme ist praktisch ohne Investition umsetzbar. Technikdämmung Die Wärmedämmung der Anschlussleitungen (insbesondere Trinkwarmwasserspeicher) und Armaturen im Keller spart Energie und kann mit wenig Aufwand durchgeführt werden. Hinweis zu den Ergebnissen Die Ausführungen dieses Berichtes sehen u. a. die Gesamtkosten aus Kapitalkosten, Energiekosten sowie Wartungs- und Unterhaltskosten als ein Kriterium für oder gegen eine Investition an. Die Aussage zur Gesamtwirtschaftlichkeit muss also in diesem Fall folgendermaßen interpretiert werden: die Kapitalkosten, die dem Eigentümer zusätzlich durch die energetische Verbesserung entstehen, müssen langfristig durch die Energieeinsparungen refinanziert werden.

156 154 Anhang Pläne und Fotos

157 Anhang 5: Beispiel für die Umsetzung des Konzeptes Schulung von Hausmeistern Die folgenden Seiten geben einen Eindruck vom Inhalt der Hausmeisterschulungen. Die Schulung selber erfolgt durch einen Schulungsleiter. Sie ist multimedial aufgebaut und enthält sowohl Animationen als auch Videos und Zugriffe auf die aktuellen Werte im Energie Portal des Landkreises Ludwigslust. Leider können diese Effekte in der gedruckten Version nicht wiedergegeben werden.

158 Abbildung 67: Schulungsunterlagen 1 156

159 Schulungsunterlagen 2 157

160 Schulungsunterlagen 3 158

161 Schulungsunterlagen 4 159

162 Schulungsunterlagen 5 160

163 Schulungsunterlagen 6 161

164 162

165 Schulungsunterlagen 7 163

166 164 Starte Video Schulungsunterlagen 8

167 Schulungsunterlagen 9 165

168 166 Starte video Abbildung 68: Schulungsunterlagen 10

169 8.6 Anhang 6: Bedienungsanleitung ennovatis Mieterportal Stand: September 2007

170 168 Inhaltsverzeichnis 1 Hausverwalter Benutzerverwaltung Meine Stammdaten Mieter Objektverwaltung Gebäude Nutzeinheiten Räume Zähler Leerstände Objektauswertung Raum- und Nutzungseinheitenebene Hausebene Mieter Benutzerverwaltung Objektauswertung Raumebene Nutzungseinheitenebene Hausebene...176

171 169 Hausverwalter Benutzerverwaltung Im Navigationsbaum auf der linken Seite des Browser- Fensters befindet sich die Benutzerverwaltung. Der Bereich der Benutzerverwaltung gliedert sich in Meine Stammdaten Mieter Meine Stammdaten Im Bereich der Stammdaten können Angaben zur eigenen Adresse etc. modifiziert werden. Insbesondere kann hier auch das Passwort geändert werden. werden die Änderun- Über gen übernommen. Mieter Über "Mieter" gelangen Sie in die Mieterverwaltung, in der neue Mieter angelegt, Mieterdaten modifiziert und Mieter gelöscht werden können. Das Anlegen von Mietern ist nur für die Mietparteien notwendig, die Zugang zum Mieterportal erhalten sollen. In der Listenansicht sehen Sie alle aktuell eingetragenen Mieter/Benutzer mit dem jeweiligen Mietbeginn. Der Mietbeginn wird bei der Zuordnung des Mieters zu einer Nutzeinheit festgelegt.

172 170 Als Bedienelemente stehen zur Verfügung: Anlegen eines neuen Mieters Anzeige der Details und Modifikation der Mieterangaben Löschen eines Mieters (bzw. der Zugangsdaten des Mieters zum Mieterportal) Neuen Mieter anlegen: Die Eingabemaske "Neuer Mieter anlegen" ermöglicht die Erfassung der wichtigsten Daten zum jeweiligen Mieter. Pflichtfelder sind auch hier mit einem * gekennzeichnet. Die angegebene Adresse wird als Anmeldename verwendet, muss jedoch nicht zwingend eine gültige Adresse sein, sondern nur der -form entsprechen. Neben dem eigentlichen Mieter kann in einem zweiten Schritt ein Ansprechpartner für technische Fragen und Informationen festgelegt werden (=> Details). wird die An- Über meldung durchgeführt. Details Über den Menüpunkt "Details" können die Daten zum jeweiligen Mieter abgefragt, modifiziert und ergänzt werden. In diesem Bereich kann auch das Passwort des jeweiligen Mieters neu gesetzt werden.

173 171 Insbesondere sollte hier - falls von den Angaben zum Mieter abweichend - ein Ansprechpartner für technische Fragen und Informationen angegeben werden, der z.b. bei auffälligen Änderungen im Verbrauchsverhalten informiert werden soll. Objektverwaltung Im Navigationsbaum auf der linken Seite des Browser-Fensters befindet sich die Objektverwaltung. Der Bereich der Objektverwaltung gliedert sich in Gebäude Über die Gebäudeverwaltung können Daten zu den aufgeschalteten Gebäuden modifiziert werden. Das Anlegen und Löschen von Gebäuden erfolgt durch die Administratoren des Mieterportals. Zu den allgemeinen Angaben wie Gebäudename, Unternehmen und Baujahr kann auch ein Bild des Gebäudes hinterlegt werden. Die Auswahl eines Bildes erfolgt über.

174 172 Nutzeinheiten Im Bereich "Nutzeinheiten" können Daten zu den aufgeschalteten Nutzeinheiten modifiziert werden. Das Anlegen und Löschen von Nutzeinheiten erfolgt durch die Administratoren des Mieterportals. Wichtig ist die Angabe der Wohnfläche, da diese als Bezugsgröße für die Darstellung spezifischer Daten verwendet wird. Falls bekannt, sollte auch die Personenanzahl angegeben werden, die insbesondere für Kenngrößen zum Wasserverbrauch notwendig ist. Räume Im Bereich "Räume" können Daten zu den aufgeschalteten Räumen modifiziert werden. Das Anlegen und Löschen von Räumen erfolgt durch die Administratoren des Mieterportals. Wichtig ist die Angabe der Wohnfläche, da diese als Bezugsgröße für die Darstellung spezifischer Daten verwendet wird. Zähler Im Bereich "Zähler" können Daten zu den aufgeschalteten Zählern bzw. Heizkostenverteilern modifiziert werden. Das Anlegen und Löschen von Zählern bzw. Heizkostenverteilern erfolgt durch die Administratoren des Mieterportals. WICHTIG: Diese Daten sollten nur in Absprache mit dem Administra-

175 173 tor des Mieterportals geändert werden! Leerstände Im Navigationsbaum auf der linken Seite des Browser-Fensters befindet sich die Leerstandsübersicht. Der Bereich der Leerstandsübersicht gliedert sich in: In der jeweiligen Rubrik werden leerstehende Objekte und Nutzeinheiten aufgelistet. Objektauswertung Raum- und Nutzungseinheitenebene Bei der Objektverwaltung auf Raum- und Nutzungseinheitenebene stehen dem Hausverwalter die gleichen Auswertungen wie dem Mieter zur Verfügung. Hausebene Übersicht: Gesamtverbräuche des ausgewählten Hauses Wärme, Strom, Wasser: Hier werden die Nutzeinheiten des Hauses miteinander verglichen. Folgendes Beispiel zeigt das Ranking zwischen verschiedenen Nutzungseinheiten:

176 174 Mieter Das Menü für den Mieter gliedert sich in 2 Bereiche: die Benutzerverwaltung und die Objektauswertung. Benutzerverwaltung In der Benutzerverwaltung kann der Mieter seine eigenen Stammdaten ansehen und editieren. Weiterhin kann er die Stammdaten seines Hausverwalters einsehen. Objektauswertung Raumebene Übersicht: In der Übersicht auf der Raumebene werden die Gesamtverbräuche für Wärme, Wasser und Strom für den ausgewählten Raum angezeigt, falls entsprechende Zähler für den Raum vorhanden sind. Abbildung 69: Gesamter Wärmemengenbedarf eines Raumes (Monatsansicht) Heizung, Wasser, Strom: In diesen Bereichen werden Einzelgrafiken für jeden dem Raum zugeordneten Zähler angezeigt.

177 175 Nutzungseinheitenebene Übersicht: Abbildung 70: Detailansicht eines Wasserzählers (Jahresansicht) Hier werden wie auf der Raumebene die Gesamtverbräuche für die Nutzungseinheit angezeigt. Zusätzlich wird für jede vorhandene Verbrauchsart (Wärme, Wasser, Strom) noch eine Wohnflächenbezogene Vergleichsgrafik angezeigt: Der flächenbezogene Verbrauchswert der eigenen Nutzungseinheit wird mit dem flächenbezogenen Durchschnittsverbrauch aller Nutzungseinheiten des Hauses verglichen. Abbildung 71: Vergleich des Wasserverbrauchs eines Monats Wärme, Wasser, Strom: Für den Fall, dass die Zähler der Nutzungseinheit und nicht den Räumen zugeordnet sind, werden hier die Einzelgrafiken der Zähler angezeigt. Wenn die Zähler den Räumen zugeordnet sind, wird hier eine Vergleichsgrafik der einzelnen Räume der Nutzungseinheit angezeigt.

178 176 Abbildung 72: Vergleich des Wärmeverbrauchs der Räume einer Nutzeinheit Hausebene Auf der Hausebene werden nur Grafiken angezeigt, wenn dem Mieter mehrere Nutzungseinheiten zugeordnet sind. Übersicht: Gesamtverbräuche aller Nutzungseinheiten des Mieters. Wärme, Wasser, Strom: Vergleich der Nutzungseinheiten des Mieters.