Abschätzung und Bewertung der erzielbaren Energieeffizienz

Im September 2012 ist die Neufassung der DIN EN 15232 „Energieeffizienz von Gebäuden – Einfluss von Gebäudeautomation und Gebäudemanagement“ erschienen. Sie bietet u.a. eine Methode zur Abschätzung der Energieeffizienz in neuen und bestehenden Gebäuden und kann genutzt werden, um die Wirtschaftlichkeit von Investitionen in die Erneuerung von Gebäudeautomationssystemen zu bewerten.
Die Europäische Norm 15232 wurde erstellt, um Konventionen und Verfahren zur Abschätzung der Auswirkungen von Gebäudeautomationssystemen und Maßnahmen des technischen Gebäudemanagements auf die Energieeffizienz und den Ener­gieverbrauch von Gebäuden zu erarbeiten. Das Regelwerk beschreibt dazu zwei Möglichkeiten, um die Energieeffizienz abzuschätzen:

• ein detailliertes Berechnungsverfahren, für das eine genaue Kenntnis der eingeplanten Automationsfunktionen nötig ist und
• eine faktorbasierte Berechnung, die nachfolgend genauer erklärt wird.

Faktorbasierte Berechnung
Die DIN EN 15232 ist nur eine von zahlreichen spezifischen Normen im Rahmen der europäischen Richtlinie über die Gesamteffizienz von Gebäuden (EPBD-Richtlinie). Rund 40 andere Normen betreffen Berechnungen für die verschiedenen Energieverbräuche, während die DIN EN 15232 speziell den Einfluss der Gebäudeautomation und des Gebäudemanagements für thermische und elektrische Installationen berechnet. Dazu bietet sie ein gutes Beispiel für einen faktorbasierten Ansatz zur Untersuchung der Auswirkungen von Gebäudeautomations- und Gebäudemanagement-Verbesserungen (BACS-/TBM-Verbesserungen) auf den Energieverbrauch eines Gebäudes. Bild 1 zeigt die Zusammenhänge der Regelwerke zur Berechnung der Energieeffizienz auf. Die Ergebnisse der Anwendung von DIN EN 15232 bieten dem Eigentümer, Architekten oder Berater Informationen über zukünftige Verbesserungspotenziale für bestehende Gebäude sowie über die entsprechende Reduzierung des Energieverbrauchs nach Umstieg auf eine optimierte Gebäudemanagementstruktur.

Effizienzklassen „A“ bis „D“
Die Norm gibt vier Effizienzklassen für Gebäude und Wohnhäuser an, wobei die Klasse „C“ die Referenzklasse ist (Tabelle 1). Tabelle 2 zeigt Funktionen der Gebäudeautomation und deren Zuordnung zu einer der vier Effizienzklassen. Alle grau gerasterten Bereiche verbinden eine Funktion mit der zugehörigen Klasse. Die komplette Tabelle in der Norm zeigt alle Anforderungen an die Klasse „C“, die als Referenz für die Effizienzfaktoren herangezogen wird. Diese Liste kann auch für die Mindestanforderungen in einem Projekt verwendet werden.
Wie aus Tabelle 2 ersichtlich wird, verlangt die Klasse „C“ bereits eine Regelung einzelner Räume. Durch Kommunikation der Regler untereinander ist die Klasse „B“ und durch den Einsatz einer Bedarfsregelung die Klasse „A“ erreichbar. Für nicht vorhandene Einrichtungen (wenn z.B. keine Lüftungsanlage installiert ist), müssen auch keine Bewertungen eingerechnet werden. Das Gleiche gilt für Einrichtungen, die im Zusammenhang weniger wichtig sind. Hier kann der Planer nach eigenem Ermessen entscheiden.

Effizienzfaktoren
Die Tabellen 3 und 4 stellen die Essenz der Norm dar: Die „Effizienzfaktoren”, nach thermischen und elektrischen Anwendungen getrennt. Bei der Anwendung der DIN EN 15232 auf Sanierungsprojekte mit bekanntem Energieverbrauch können dadurch die Einsparungen bei geplanten Investitionen leicht überschlagen werden. Wenn ein Gebäudeeigner beispielsweise ein Bürogebäude von Effizienzklasse „C“ auf Effizienzklasse „A“ bringen lässt, beträgt die mit der Norm geschätzte Wärmeenergiereduzierung 30% (Faktor 0,7; Tabelle 3) und die Stromverbrauchsreduzierung 13% (Faktor 0,87; Tabelle 4). Bei Heizkosten pro Saison von 10.000 Euro beträgt die Einsparung somit rund 3000 Euro/a, bei Stromkosten (inkl. Kühlung) von 25.000 Euro beträgt die Einsparung etwa 3250 Euro/a.
Aber was bedeutet das für die Aktualisierung des BAC-Systems? Was muss der Installateur verbessern? Die zu ergänzenden Funktionen lassen sich aus der Tabelle 2 entnehmen:

• Raumautomation (Heizung/Kühlung): Ersetzen von Thermostatventilen durch eine kommunizierende Einzelraumregelung, die ihren Bedarf an die Energieerzeuger weitergibt.
• Anlagenautomation (Erzeugung und Verteilung von Heiz- und Kühlenergie): Der Energiebedarf der Verbraucher (Heizkreise) muss den Erzeugern (Kessel, Kühlanlagen) mitgeteilt werden. Implementierung von optimierter Start/Stopp-Funktion, Einsatz von Pumpen mit variabler Drehzahl und Steuerung der Energieerzeugersequenz nach Wirkungsgrad.
• Klimaanlage: Stichworte hier sind lastabhängige Regelung, Außentemperaturkompensation, Enthalpieregelung und Feuchteregelung.
• Beleuchtung: Hier ist Augenmerk zu legen auf eine automatische Anwesenheitserkennung und eine automatische Beleuchtungsregelung.
• Verbesserungen am TBM: Erkennung von Fehlern im BACS, Überwachung des Energieverbrauchs und der Innenbedingungen.

Bei vielen Sanierungen muss möglicherweise das vorhandene Gebäudeautomationssystem durch ein neues System ersetzt werden, das die oben beschriebenen zusätzlichen Funktionen bereitstellt. Für neue Gebäude sollte immer ein erweiterbares Gebäudeautomationssystem vorgesehen werden, sodass zukünftige Ergänzungen einfacher hinzugefügt werden können. Angesichts der gesamten Effizienzfaktoren bestehen maßgebliche Potenziale zur Energieeinsparung.
In Büros – wie im Beispiel gezeigt – beträgt die maximale Einsparung 30% durch die Reduzierung der thermischen Energie. In anderen Situationen, wo die Klimatisierung eine größere Rolle spielt (beispielsweise in Hörsälen oder Supermärkten), sind die Einsparungen meist höher (bis zu 50%), da hier mit einer angepassten Luftqualitätsregelung der optimale Lastzustand exakt eingehalten werden kann.

Zusammenfassung
Die Anwendung der DIN EN 15232 gestattet eine Abschätzung der durch BACS und TBM erzielbaren Energieeffizienz. Die vereinfachte Methode ersetzt keine präzisen Berechnungen, bietet aber einen guten Überblick, was von einer Aktualisierung des Regelungssystems zu erwarten ist und ermöglicht den vorliegenden Grad der Regelungseffizienz zu bewerten. Anhand der Effizienzfaktoren kann die Rentabilität berechnet werden, die ein Gebäudeeigentümer bei Investitionen in BACS-Aktualisierungen erwarten kann. Die Vereinfachung deckt aber nicht alle Aspekte der Gebäudenutzung ab. Allgemeinere Eingabeparameter – wie beispielsweise frei wählbare Belegungszeiten, Raumflächen und der Prozentsatz der funktionalen Abdeckung in Bezug auf die Anzahl der Räume – wären hingegen wünschenswert.

Autor: Hannes Lütz, Product Manager CentraLine c/o Honeywell GmbH

Bilder: CentraLine c/o Honeywell GmbH

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