Optimierte Betriebsführung – Monitoring als Basis für reduzierten Energieverbrauch im TGA-Bereich

Das dreigeschossige Wohn- und Geschäftshaus „Ulmer Straße 325“ in Stuttgart-Wangen wurde im 17. Jahrhundert erbaut. Aus energetischer Sicht ist das Objekt beispielsweise durch Dämmung nicht oder nur mit unverhältnismäßig hohem Aufwand auf aktuelle Standards zu bringen. Aber gerade im direkten Wettbewerb sind Energie-Kennziffern mittlerweile eine ausschlaggebende Größe, wenn es um Vermietung und Verpachtung – also die dauerhaft wirtschaftliche Nutzung eines Gebäudes – geht. Gleichzeitig ist eine energetische Verbesserung des Gebäudebestandes aus gesamtgesellschaftlichen und ökologischen Gründen dringend notwendig, macht ein Blick auf die Verbrauchsverteilung des End-­­
energiebedarfs in Deutschland deutlich: Fast 40% des Verbrauches werden allein für die Konditionierung von Gebäuden (Heizen, Kühlen, Warmwasserbereitung, Lüftung und Beleuchtung) aufgewandt. Bei dem hohen Anteil unsanierter Bestandsgebäude und einer Sanierungsquote von lediglich 1% pro Jahr sind besonders solche Lösungsansätze gefragt, die kurzfristig greifen und gleichzeitig zu einer signifikanten Verbrauchsreduzierung führen. Dazu gehört beispielsweise die optimierte Betriebsführung von Heizungs- und Lüftungssystemen auf der Basis eines übergreifenden Monitoring- und Automatisierungskonzeptes, wie es im Forschungsprojekt „E-MonAut“ in Stuttgart-Wangen stattfindet.

Hintergrund des Projekts
Heizungen werden insbesondere in Bestandsobjekten meist nicht bedarfsgerecht betrieben. Gründe dafür sind aber nicht nur der oftmals fehlende hydraulische Abgleich, sondern auch die fehlende Abschätzung des tatsächlichen Heizbedarfs durch witterungsgeführte Regelungen. Das hat den Grund, dass hierbei bauphysikalische Parameter ebenso wenig einfließen wie solare Wärmegewinne, die Luftqualität oder die Luftfeuchte. In (teil)sanierten Objekten mit ergänzend installierter Lüftung kommt meist noch die fehlende Abstimmung der Systeme hinzu. Nicht selten ist Schimmelbildung die Folge.
Ändern lässt sich diese Situation nur durch eine optimale, idealerweise automatische Steuerung und Regelung der Anlagentechnik über entsprechende Messdaten. Dies sollte auf der Basis von beispielsweise Außentemperatur und -feuchte, Solarstrahlung, Windrichtung und Windstärke sowie Raumtemperatur, Raumfeuchte und nicht zuletzt Luftqualität erfolgen. Zum anderen muss natürlich auch das aktuelle Verbraucherverhalten einfließen, das sich vor allem durch den Wärme- und Warmwasserverbrauch, aber auch über Temperaturveränderungen im Raum, z.B. aufgrund von Stoßlüftung, erfassen lässt.

Datenübermittlung per M-Bus und Funk
Um im Objekt „Ulmer Straße 325“ aussagefähiges Datenmaterial zum Wasser- und Wärmebedarf, also dem unmittelbar heizungsbezogenen Verbraucherverhalten in den zehn Wohn- und vier Geschäftseinheiten zu ermitteln, hat WDV/Molliné rund ein Dutzend Wärmezähler mit M-Bus-Modul installiert. Im Minutentakt greifen sie die relevanten Werte, darunter auch Vor- und Rücklauftemperaturen oder Volumenströme, ab und übermitteln sie via Datenkabel oder Funk (für PWC/PWH) an zwei M-Bus-Datagateways. Diese verfügen über integrierte Webserver, um die Daten im XML-Format über das Internet auslesen zu können.
„Die parallele Datenübermittlung per Kabel und Funk wurde bewusst eingesetzt, um beide Varianten unter Praxisbedingungen im direkten Vergleich zu haben“, erklärt Markus Günther-Hirn, Leiter Technik bei WDV/Molliné. „Gerade im Bestand kann nicht überall eine kabelgebundene Wasser- oder Wärmemengenerfassung realisiert werden.“ Die Funkzähler seien eine praxisgerechte Alternative, die Features der direkten Auslegung beispielsweise in vermieteten Wohneinheiten ohne weiteren Installationsaufwand zu nutzen.

Verbrauchswerte visualisieren
Die optimierte Betriebsführung der Heizungs- und Lüftungstechnik in Bestandsgebäuden stellt nur die eine Hälfte des Projektes „E-MonAut“ dar. Mindes­tens genauso wichtig ist die nutzerbezogene Darstellung und Auswertung der Verbrauchswerte sowie der Außen- und Raumklima-Informationen:

• Die zeitnahe Darstellung der Verbrauchswerte spielt eine Rolle, um bezogen auf den Energieeinsatz eine Verhaltensveränderung auszulösen. Bisher erhalten die Nutzer nur in großen Zeitabständen ein eher unzureichendes Feedback über ihr Verbrauchsverhalten, meistens über die Heizkostenabrechnung. Die unmittelbare Auswertung der Messdaten und beispielsweise grafische Darstellung über ein Internetportal mit nur wenigen Stunden oder Tagen Zeitversatz kann hingegen zu einem sensibleren Umgang mit Wärme bzw. (Warm-)Wasser führen. Vor allem, wenn es einen direkten Vergleich zu den anonymisierten, durchschnittlichen Verbrauchswerten aus der Nachbarschaft gibt.

• Die automatische Erfassung und Übermittlung der Verbrauchsdaten kann zur weitestgehend automatisierten Abrechnung mit Dokumentation gegenüber dem Mieter genutzt werden. WDV/Molliné bietet dafür beispielsweise ein Online Abrechnungsportal an, das u.a. über spezielle Zugänge für Verwaltung, Mieter, Wartungsfirmen und Adminis­tration verfügt. Neben der eigentlichen Abrechnung lässt sich also der Anlagensupport ebenso steuern wie eine umfassende Dokumentation, zu der beispielsweise Vergleichsmöglichkeiten mit früheren Abrechnungsperioden gehören.

Fazit
Das vor einem Jahr gestartete und noch bis Mai 2014 laufende Projekt „E-MonAut“ ist insbesondere für Unternehmen der Wohnungswirtschaft oder gewerbliche Objektbetreiber interessant: Es dokumentiert das ener­getische Einsparpotenzial durch gering­investive Maßnahmen (in den optimierten Anlagenbetrieb) von Wohn- und Gewerbeimmobilien. Die Messtechnik sowie das aufgeschaltete Online-Portal zur unmittelbaren Auswertung der erfassten Verbrauchsdaten belegt dabei die Praxisnähe dieses Forschungsprojektes – und die Möglichkeiten, die bereits heute ein umfassendes Monitoring für die Betreiber solcher Immobilien bietet.

www.molline.de

Das Projekt „E-MonAut“
„Energieeinsparung im Gebäudebestand durch übergreifende Monitoring- und Automatisierungskonzepte“ – so lautet der offizielle Titel des vom Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) geförderten Projektes. Unter der Leitung des Fraunhofer IOSB sind u.a. Bosch Thermotechnik, die TU Darmstadt, die Hochschule Karlsruhe und WDV/Molliné beteiligt. Ziel ist die Entwicklung übergreifender Maßnahmen zur optimierten Betriebsführung von Heizung und Lüftung durch umfassende Monitoring- und Automatisierungskonzepte, um

• mit relativ geringem Investitionsvolumen einen vergleichsweise großen Beitrag zur Senkung des Endenergiebedarfs zu erreichen,
• einen aktiven Beitrag zum Schutz der Bausubstanz, beispielsweise Vermeidung von Schimmelbefall, zu leisten, und darüber hinaus

• möglichst weitgehend die individuellen Nutzerbedürfnisse – wie Komfort- und Ökonomiekriterien, Informationsbedarf – optimal zu berücksichtigen.

Übergreifend heißt dabei, dass die Konzepte sowohl gebäudeübergreifend (d.h. Berücksichtigung der Kopplung der Räume sowie der Gebäudehülle) als auch gewerkübergreifend (Heizung, Wärmemessdienste, Lüftung) angelegt sind. Weitere Informationen finden sich unter www.emonaut.de oder über Dr. Thomas Bernard (Projektleiter), Fraunhofer IOSB, Tel. 0721 6091-360, thomas.bernard@iosb.fraunhofer.de.