Integraler Planungsprozess zur Optimierung von PPP Projekten

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1 Integraler Planungsprozess zur Optimierung von PPP Projekten B ti B t BAM D t hl dag Bastian Bort, BAM Deutschland AG Symposium "Integrale Planung und Simulation in Bauphysik und Gebäudetechnik , Dresden

2 AGENDA 2 1) Integrale Projektabwicklung von PPP Projekten 1.1) Grundlagen 12) 1.2) Prozesse 1.3) Ziele 2) Planungsphase 21) 2.1) BIM und Simulationswerkzeuge für die Integrale Projektabwicklung kl 2.2) Leistungskennzahlen für das Integrale Projektteam 2.3) KPIs Endenergie und CO 2 2.4) KPIs Thermischer Komfort 25) 2.5) KPIs Innenraumqualität 2.6) KPIs Lebenszykluskosten 3) Betriebsphase 3.1) BIM und Sensordatenauswertung für die Integrale Projektabwicklung 3.2) Leistungskennzahlen für das Integrale Projektteam 3.3) KPIs Endenergie 3.4) KPIs Thermischer Komfort 3.5) KPIs Innenluftqualität 4) Zusammenfassung

3 3 1 Integrale Projektabwicklung von PPP Projekten Grundlagen Lebenszyklusansatz: Planung, Finanzierung, Bauausführung und Betrieb über Jahre Anforderungen des Auftraggebers: Optimale Bereitstellung benötigter Flächen über einen definierten Zeitraum Anforderungsprofil auf Basis einer Funktionalen Leistungsbeschreibung: o Raumprogramm o Definition des allgemeine Qualitätsniveaus (z.b. Oberflächen, Ausstattung, etc.) o Behaglichkeitsanforderungen (z.b. Temperaturen, Luftqualität, Beleuchtung etc.), o Besondere energetische Anforderungen (z.b. EnEV 30 %), o Zusicherung von Medienverbräuchen auf Basis eines definierten Nutzungsprofils. Umsetzung: Integrale Planung -> Projektteam Architekt, Fachplaner, Baufachleute, Experten für Gebäudebetrieb Verwerten Planen PPP Projekte Betreiben Bauen Finanzieren

4 4 1 Integrale Projektabwicklung von PPP Projekten Ziele Nutzeranforderungen/ Gegebenes Budget Qualität Räumliche Thermische Beleuchtung Beste Alternative Luftqualität für gegebenes Budget Architektonische i h Energetische Effizienzlinie Andere = optimale Alternativen Efficientfrontier Beste Alternative für gegebenen Qualitätsstandard Suboptimale Alternativen Alternativen unterhalb der Nutzeranforderungen r dembudget Alte ernativen übe Soll-Vorgabe für bauliche Errichtung und späteren Betrieb der Immobilie Given user requirements/ qualitylevel Lebenszykluskosten Investitionskosten Betriebskosten

5 5 1 Integrale Projektabwicklung von PPP Projekten Prozesse Planungs- und Angebotsphase Ausführungsphase Betriebsphase Investor 1 Outputspezifikation + 6 Leistungs- Raumbuch Vertragsverhandlungeanforderungen Projekt Management Angebot Auftrag Architekt, Fachplaner und Consultants Abteilung Investorenprojekte 2 Hauptsächlich Entwurfsplanung 2 D Pläne Kalkulator 7 Genehmigungsu. Ausführungsplanung Anforderungen Hauptsächlich 2 D Pläne Prüfung des Entwurfs 4 Kalkulation Investitionskosten Bauunternehmen Investitionskosten (DIN 276) 8 Bauausführung Optimierung: Nachrüstung und Sanierung Gebäude- management 3 Betriebskonzept 5 Kalkulation l Betriebskosten 9 Inbetriebnahmeprozess 10 Betrieb und Instandhaltung Messung des Energieverbrauchs und Abrechnung Analyse, Bildung von Kennwerten und Vergleich mit Benchmarks ca. 3-5 Monate Angebotsabgabe Jahre

6 6 1 Integrale Projektabwicklung von PPP Projekten Prozesse Investor/ Nutzer Anforderungen Investorenprojekte (1) A B C (2) A B C D Planungs Planningand und TenderingPhase Angebotsphase ImplementationPhase Ausführungsphase Operation Betriebsphase Phase m 2 Projektmanagement Architekt, Fachplaner, Consultants Kalkulator (4) A B C Planung Data (6) A B C Kalkulation Investition Investment Marktpreise Market prices HESMOS (5) A B C 9 Energie Laboratorium Optimierung Optimierung Bauleitung Bauausführung Gebäudemanagement (3) A B C Betriebskonzept (7) A B C Kalkulation Betriebskosten Daten Data 8 Inbetriebnahme 10 Betrieb & Instandhaltung KPIs Komfort Energie Betriebskosten Auswertung der Gebäudeautomation Entwicklung des HESMOS Integrated Virtual Energy Laboratory zur Unterstützung der integralen Projektabwicklung im Zuge des Forschungsprojekts Holistic Energy Efficiency Simulation and Life Cycle Management of Public Use Facilities ( Koordinator: TU Dresden, Institut für Bauinformatik

7 7 2 Planungsphase Leistungskennzahlen für das Integrale Projektteam Auftraggeber / Investor Projekt Koordination Architekt, TGA Planer, weitere Experten Energieexperte / Bauphysiker Baufachleute FM Koordinator / Kalkulator Kalkulator

8 2 Planungsphase BIM und Simulationswerkzeuge für die Integrale Projektabwicklung 8 BIM: Building Information Modelling MWh Heating energy Cooling energy HVAC, other electricity Lighting electricity Equipment electricity Simulationswerkzeuge

9 9 2 Planungsphase BIM und Simulationswerkzeuge für die Integrale Projektabwicklung Entwurfsoptimierung durch Alternativenbildung und Simulation in der Planungsphase o Gebäudegeometrie o Materialien o TGA und MSR-Konzept Alternative1 BIM, Energiesimulationsund Kalkulationsergebnisse Planungs und Angebotsphase Alternative2 BIM, Energiesimulationsund Kalkulationsergebnisse Alternative3 BIM, Energiesimulations und Kalkulationsergebnisse Übersichtliche Kalkulation der Investitionskosten von Alternativen durch exakte Mengenermittlung z.b. mittels eines Gebäudemodells Unterstützung der Betriebskostenkalkulation durch: o Ermittlung von Flächenarten o Verknüpfung mit Betriebsparametern t (Simulationsergebnisse, i Lebensdauern etc.) LC-Analyse zur Gegenüberstellung von Investitionsalternativen bezüglich: Energieverbrauch / Emissionen, Behaglichkeit, Lebenszykluskosten.

10 10 2 Planungsphase Leistungskennzahlen für das Integrale Projektteam Auftraggeber / Investor Report Qualität Energie/CO 2 Komfort Lebenszykluskosten Investment Betriebskosten alle KPIs Projekt Koordination Architekt, TGA Planer, weitere Experten Energieexperte / Bauphysiker Kalkulator FM Koordinator / Kalkulator l Komfortkriterien Endenergie Endenergie CO 2 Emissionen Investitionskosten t Endenergie Komfortkriterien Betriebskosten

11 11 2 Planungsphase KPIs Endenergie und CO 2 (2006/32/EU bzw. 2010/31/EU) und CO2 Emissionen Energiesimulation von Planungsalternativen Gegenüberstellung des Gesamtendenergiebedarfs [kwh] von Planungsalternativen unter Berücksichtigung des gegebenen Nutzerprofils und der Klimadaten am Standort Aufteilung in verschiedene Verbraucher: o Heizung o Kühlung o Be- und Entlüftung o Beleuchtung MWh Heating energy Cooling energy HVAC, other electricity Lighting electricity Equipment electricity CO 2 - Emissionen als Teil eines Life Cycle Assessments (EN ISO ) Berechnung des CO 2 -Ausstoßes auf Basis der Endenergie aus der Energiesimulation für unterschiedliche Planungsalternativen mit Hilfe von: o Primärenergiefaktoren o CO 2 -Emissionsfaktoren z.b. von der GEMIS Datenbank Senkung der CO 2 Emissionen durch Energieeinsparung und Einsatz regenerativer Energien.

12 12 2 Planungsphase KPIs Thermischer Komfort (EN 15251) Min. / Max. Temperaturen Thermische Simulation von Planungsalternativen o Fassade Fenster Sonnenschutz orlt Anlage (mit und ohne Kühlung) Thermischer Komfort im Sommer Thermischer Komfort im Winter DIN 4108 Teil 2 Klimaregion A 25 C, B 26 C, C 27 C EN abhängig ggvon Gebäudetyp und Kategorie EN abhängig von Gebäudetyp und Kategorie

13 13 2 Planungsphase KPIs Innenraumluftqualität (EN 15251/EN 13779) Außenluftvolumenstrom Simulation des Außenluftvolumenstroms (q tot t ) zur Dimensionierung der raumlufttechnischen Anlagen anhand Nutzerprofils Flächen aus dem Gebäudemodell (BIM) Kategorie I: hohes Maß an Erwartungen; empfohlen für Räume in denen sich sehr empfindliche und anfällige Personen aufhalten (Krankenhäuser, Kindergärten, Pflegeheime etc.) Kategorie II: normales Maß an Erwartungen; empfohlen für neue und renovierte Gebäude Kategorie III: moderates Maß an Erwartungen; kann bei bestehenden Gebäuden angewendet werden. Kategorie Außenluftvolumenstrom pro Person (q p ) zur Abschwächung der Emissionen von Außenluftvolumenstrom pro m 2 (q B ) zur Abschwächung der Emissionen des Gebäudes Sehr schadstoffarme Gebäude I 10 l/(sxp) = 36 m 3 /(hxp) 0,5 l/(sxm 2 ) = 1,8 m 3 /(hxm 2 ) II 7 l/(sxp) = 25 m 3 /(hxp) 0,35 l/(sxm 2 ) = 1,3 m 3 /(hxm 2 ) Schadstoffarme Gebäude 1,0 l/(sxm 2 ) = 3,6 m 3 /(hxm 2 ) Nicht - schadstoffarme Gebäude 2,0 l/(sxm 2 ) = 7,20 m 3 /(hxm 2 ) ,7 l/(sxm 2 ) = 2,5 m 3 /(hxm 2 ) 1,4 l/(sxm 2 ) = 5 m 3 /(hxm 2 ) CO 2 Konzentration über der Außenluft 350 ppm CO ppm CO 2 III 4 l/(sxp) = 14 m 3 /(hxp) 0,3 l/(sxm 2 ) = 0,4 l/(sxm 2 ) = 0,8 l/(sxm 2 ) = 800 ppm CO 2 0,7 m 3 /(hxm 2 ) 1,4 m 3 /(hxm 2 ) 2,9 m 3 /(hxm 2 ) Die aufgelisteten CO 2 - Werte können auch für eine bedarfsgeregelte Lüftung angewendet werden.

14 14 2 Planungsphase KPIs Lebenszykluskosten (EN ISO ) Lebenszykluskosten Investitionskosten Kalkulation der Investitionskosten und Optimierung des Entwurfs hinsichtlich: o Flächen o Materialien o Technischer Gebäudeausrüstung o Bauzeit Lebenszyklus kosten (LCC) Investitionskosten Betriebskosten Instandhaltungskosten Betriebskosten Kalkulation der Betriebskosten bei früher Einbeziehung des Nutzers (Nutzerprofil) und Optimierung des Entwurfs hinsichtlich: o Medienverbräuche o Reinigungskosten o Wartungskosten Instandhaltungskosten / Erneuerungskosten Kalkulation der Instandhaltungs- und Erneuerungskosten und Optimierung des Entwurfs hinsichtlich: o Instandhaltungsintervalle und -kosten/ Erneuerungszyklen

15 15 3 Betriebsphase BIM und Sensordatenauswertung für die Integrale Projektabwicklung BIM: Building Information Modeling SOLL IST Abgleich Sensordatenauswertung

16 16 3 Betriebsphase BIM und Sensordatenauswertung für die Integrale Projektabwicklung Konsistente Daten über den kompletten Lebenszyklus o Vorabinformationen über das Gebäudeverhalten in der Planungsphase. o Überprüfung der Simulationsergebnisse (Planung) in der Inbetriebnahmephase. Transparenter SOLL-IST- Abgleich o Ergebnisse aus der Simulation gehen als Nulllinie in die Bewertungen mit ein Schnelle Identifikation von SOLL-IST Abweichungen o Zuordnung von Simulationsergebnissen (Angebot), Auswertung idealerweise über Datenauslesung (Sensoren) zu einzelnen Räumen bzw. Zonen eines Gebäudes Schnelle Zuordnung von SOLL IST Abweichungen zu einzelnen Räumen bzw. Zonen o Berücksichtigung wesentlicher Einflussfaktoren Identifizierung der Ursache und Entgegenwirken Sensordaten Inbetriebnahme & Betrieb Gebäude & TGA Durchgängige Gebäudedaten und Simulationsergebnisse Wetter Nutzer

17 17 3 Betriebsphase KPIs Endenergie Energiemonitoring / -controlling (EN ISO / IPMVP) Aufstellen eines Plans zur Energiemessung ng und Überwachung (z.b. Datenpunkte, nkte Systemgrenzen, en Daten Basisjahr). Laufende Überwachung und Aufzeichnung wesentlicher Energieverbräuche. Vergleich von tatsächlichem und erwartetem Energieverbrauch. Eingriff im Falle einer Abweichung vom erwarteten Energieverbrauch, Aufzeichnung von Abweichungen sowie von Abhilfemaßnahmen.

18 18 3 Betriebsphase KPIs Thermischer Komfort Lufttemperatur Messinstrument (EN 7726): Messung von Temperatur mit einem vor Strahlung und Zugluft geschützten t Messinstrumentes. t Operative Temperatur = 0,5 x (Lufttemperatur + mittlere Strahlungstemperatur) Grenzwerte (EN 15251): z.b. Büro Kategorie I 20 C 26 C oder Kategorie II 21 C 25,5 C Messinstrument (EN 7726): Globethermometer Messhöhe (Empfehlung: EN 7726) Anordnung der Messwertaufnehmer Empfohlene Höhe Sitzend Stehend Kopfhöhe 1,1 m 1,7 m Unterleibhöhe 0,6 m 1,1 m Fußknöchelhöhe 0,1 m 0,1 m

19 19 4 Zusammenfassung Integraler Planungsprozess zur Optimierung von PPP Projekten Durchgängigkeit der Prozesse von Angebot über Bau bis Betrieb und Übergabe. Projektbeteiligte mit ganzheitlichem Denkansatz für optimalen Projekterfolg. Unterstützung der integralen Projektabwicklung durch neue Verfahren wie Building Information Modelling und Simulationswerkzeuge. Optimierung der Planung durch schnellere Iterationen, Simulationen des Gebäudeverhaltens und einfacherer Überprüfung der Einhaltung der Nutzeranforderungen. Optimierung des Betriebs durch frühes identifizieren von SOLL-IST Abweichungen, schnelles Identifizieren von Ursachen und einleiten von erforderlichen Maßnahmen bzw. Optimierungen.

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! BAM Deutschland AG Partnerschaftsmodelle Leiter Bastian Bort Mönchhaldenstraße Stuttgart Telefon: 0711 / Telefax: 0711 /