Betriebsoptimierung in EnBau-Projekten

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Ute Breiner
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1 Betriebsoptimierung in EnBau-Projekten Andreas Wagner Begleitforschungsteam EnBau Fachgebiet Bauphysik und Technischer Ausbau (fbta) Universität Karlsruhe (TH) Inhalt Das Förderprogramm EnBau 1995 bis 2005 Monitoring - Eingesetzte Systeme zur - Bewertung Energetische Betriebsoptimierung - Werkzeuge, Akteure - Erfahrungen

(TH) Inhalt Das Förderprogramm EnBau 1995 bis 2005 Monitoring - Eingesetzte

2 Zielsetzungen EnBau Primärenergeverbrauch < 100 kwh/m²a Heizenergieverbrauch < 40 kwh/m²a End- bzw. Primärenergie in kwh/m²a 300 Beleuchtung Primärenergie Endenergie Primärenergie Klimatisierung Lüftung Wärme Endenergie 0 Bestand EnBau Beleuchtung Klimatisierung Lüftung Wärme EnBau Programm 23 geförderte Projekte (seit 1995), 12 Projekte abgeschlossen, 10 Projekte in der Monitoringphase, 1 Projekt im Bau UBA Dessau Nutzungen: Büro- und Verwaltungsgebäude Produktions- und Verwaltungsgebäude Bildungs- und Forschungseinrichtungen Förderung: BMWi SIC Freiburg

30 Klimatisierung 11 30 0 0 Lüftung 13 40 10 30 Wärme 125 140 40 40 EnBau Programm 23 geförderte Projekte (seit 1995), 12 Projekte abgeschlossen, 10

3 Primärenergieverbrauch der geförderten Gebäude (2005) Quelle: Hochschulen/Institute Monitoring Aufgabe Systeme Nachweis Energiekennwerte Nachweis Raumklima Ermittlung systemspezifischer Kennzahlen, weitere wissenschaftliche Fragestellungen eigenständige Messwerterfassungssysteme GLT-basierte Messwerterfassungssysteme

Nachweis Raumklima Ermittlung systemspezifischer Kennzahlen, weitere

4 Monitoring Systeme eigenständige Messwerterfassungssysteme - eigene Sensoren und Zähler - Anzapfen vorhandener Datenpunkte der Haustechnik (direkt / über Schnittstelle zur GLT) - eigene Verdrahtung für - Datenhaltung auf eigenem Rechner Monitoring Systeme Beispiel DB Hamm

Haustechnik (direkt / über Schnittstelle zur GLT) - eigene

5 Monitoring Systeme GLT-basierte Messwerterfassungssysteme - vorhandene Sensoren und Zähler (Genauigkeit!) - zusätzliche Datenpunkte (Aufschaltung / über Multiplexer an GLT / über eigenen Rechner mit Messkarte / Einzelmessung) - über vorhandene Bus-Technologie (Kompatibilität verschiedener Bus-Systeme) - Datenhaltung (auf GLT- / auf eigenem Rechner) Monitoring Beispiel KfW-Ostarkade

) - zusätzliche Datenpunkte (Aufschaltung / über Multiplexer an GLT / über eigenen Rechner mit

6 Monitoring Systeme Monitoring Erfahrungen mit eigenständigen Messwerterfassungssystemen + Zugriff auf Daten nicht abhängig von Dritten, Verantwortungsbereiche (wiss. Begleitung / FM) klar getrennt + Qualität und Ausgangssignal Sensoren festlegbar + zeitliche Auflösung der Daten und Mittelungsintervalle frei bestimmbar (Abtastraten bis zu 10 sec, Mittelung ab 1 min) z.t. erhebliche Kosten für zusätzliches System, Aufwand für weitere Datenpunkte aus GLT

Begleitung / FM) klar getrennt + Qualität und Ausgangssignal Sensoren festlegbar + zeitliche Auflösung der Daten

7 Monitoring Erfahrungen mit GLT-basierten Messwerterfassungssystemen + vorhandene Infrastruktur kann genutzt werden (Kosten!), (sehr häufig zusätzliche Datenpunkte nötig) ± zeitliche Auflösung der Daten: 1 min bis 60 min, Mittelung uneinheitlich, Auflösung für Fehlererkennnung nicht immer ausreichend ± Qualität und Position Sensoren nicht immer beeinflussbar (z.b. Wagner, Energieforum Berlin: selbst kalibriert) Zuverlässigkeit GLT-System, Qualitätssicherung Monitoring Datenhaltung meist auf Messdatenrechner, nur in wenigen Fällen auf GLT-Rechner ohne / mit (automatischer) Plausibilitätsprüfung Ablageform: - Dateien Formate: binär (NetCDF), ASCII (txt, csv), Excel - Datenbanken open source, Office-Lösungen, proprietäre Lösungen (M-Bus, Honeywell, PRIVA)

8 Monitoring Datenübertragung Manuel (3 Projekte) PCMCIA-Karte, CD-ROM, Laptop 1 x pro Woche bis 1 x in 3 Wochen Modem (2 Projekte) automatisch oder per Fernabfrage über Skript 3 x pro Tag bis 1 x pro Woche z.t. instabil, langsam und kostenintensiv ISDN (18 Projekte) automatisch oder per Fernabfrage über Skripte, FTP- Server, , VPN 1 x pro Tag bis 1 x in 4 Wochen in der Regel sehr zuverlässig Monitoring Fazit Technische Aspekte - z.t. nicht ausreichende Zählerstruktur (Projektkosten) für direkte Bilanzierung, Kompensation mit zusätzlichen temporären Einzelmessungen und rechnerisch - Erfassung Stromteilkreise: Auftrennung nach Gebäudetechnik (Licht, GLT etc.) und Nutzung häufig nicht realisierbar Elektroplanung, Kosten!! - Einbau Sensoren (Beruhigungsstrecken, Position Fühler, Einfluss Sonne etc.), z.t. Wegfall wegen Platzmangel - Probleme mit Kompatibilität von Zählern mit Bus-Systemen, Datenverarbeitung in GLT (z.b. Mittelung) und Formaten

instabil, langsam und kostenintensiv ISDN (18 Projekte) automatisch oder per Fernabfrage über Skripte, FTP- Server, e-mail, VPN 1 x pro Tag bis 1 x in 4 Wochen in der Regel sehr zuverlässig

9 Monitoring Fazit Organisatorische Aspekte - mangelnde Abstimmung Datenpunkte mit Anforderungen für EnBau (teilweise wg. zeitlichem Projektverlauf) - intensive Baubegleitung notwendig, frühe Klärung von Verantwortlichkeiten - umfangreiche Plausibilitätsprüfung vor Abnahme erforderlich (z.b. Wandlungsfaktoren, Flächenzuordnung von Messpunkten), Log-File für Änderungen in GLT vorsehen Betriebsoptimierung Werkzeuge, Akteure, Erfahrungen Quelle: FH Biberach

zeitlichem Projektverlauf) - intensive Baubegleitung notwendig, frühe Klärung von Verantwortlichkeiten -

10 Betriebsoptimierung Optimieren von Energieverbräuchen - System- und Anlagenverhalten - Raumklima / Komfort Bsp. KfW-Ostarkade Betriebsoptimierung Datenauswertung - extensive Auswertung der Daten auf Rechnern an den Hochschulen, dabei Einsatz von selbst geschriebenen / kommerziellen Auswerteprogrammen (open source, Paketlösungen) - z.t rudimentäre Auswertungen auf GLT-Rechner (Soll-/Ist-Vergleich, Verbräuche) zur Überprüfung von Betriebszuständen und Regelung - meist keine systematische Messdaten-Visualisierung zur Systemoptimierung über größere Zeiträume. Ausnahme: Pollmeier, KfW, SIC, GMS, Lebenshilfe, UBA

geschriebenen / kommerziellen Auswerteprogrammen (open source, Paketlösungen) - z.

11 Betriebsoptimierung Visualisierung Bewerten von Momentanzuständen Quelle: FH Biberach Betriebsoptimierung Visualisierung Werkzeug zur Systemanalyse über größere Zeiträume Beispiel SIC Freiburg Quelle: FH Offenburg

Betriebsoptimierung Visualisierung Werkzeug zur

12 Betriebsoptimierung Visualisierung Carpet-Plots zur Analyse des Betriebs einer Lüftungsanlage Bsp. KfW-Ostarkade Betriebsoptimierung Akteure - Verantwortung für Änderungen in GLT bei Bauherrn / Betreiber, nur vereinzelt Zugriffsmöglichkeit auf GLT durch Hochschule (Gewährleistung!) - in der Regel ausreichendes feed back an Hochschul- Team (oft zwar regelmäßige Gespräche, aber keine konsequente Umsetzung, Änderungen in GLT wurden z.t. nicht kommuniziert) - Rolle / Position der Hochschulen gegenüber Bauherrn / Betreiber (Berater Übernahme von Aufgaben des FM) - Ziele SolarBau bei Investorenprojekten (z.b. DB Hamm)

13 Betriebsoptimierung Fazit - Datenpunkte der GLT oft nicht ausreichend (z.b. Analyse Teillastverhalten oder Regelung Fassade), Kompensation über SolarBau und Handmessungen - GLT-Systeme nur bedingt geeignet für energetische Betriebsoptimierung (Datenqualität, Datenhaltung, Visualisierung) - energetische Zielsetzungen sind Betreiber oft nicht hinreichend bekannt bzw. von untergeordneter Bedeutung, Rolle der Hochschule im Gebäudebetrieb nicht eindeutig Betriebsoptimierung Trotz allem

Analyse Teillastverhalten oder Regelung Fassade), Kompensation über SolarBau und Handmessungen - GLT-Systeme nur bedingt

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