Gebäudeeffizienz sichtbar machen

Wenn es um die Steigerung der Leistungsfähigkeit und insbesondere der energetischen Performance professionell bewirtschafteter Gewerbeimmobilien geht, dann stehen vorrangig die technische Gebäudeausrüstung oder die Energieversorgung im Fokus. Dabei kann eine kennzahlenbasierte Aufschlüsselung von Daten und Prozessen noch deutlich mehr Informationen erschließen. Dies bietet Betreibern von Unternehmensimmobilien eine weitere Orientierungshilfe zur effizienten Entwicklung und Steuerung des Anlagenportfolios in Bezug auf Energieverbrauch, Kosten, Auslastung und kann so für einen optimierten Gebäudelebenszyklus sorgen. Basis dafür ist die Einbindung eines Gebäudeautomations- bzw. Gebäudemanagementsystems.

Gebäude haben einen Anteil von etwa 40 % am weltweiten Ener­gieverbrauch. Zudem gehen 25 % des globalen Wasserverbrauchs und 33 % aller Treibhausgasemissionen auf den Betrieb von Gebäuden zurück. Dementsprechend groß sind die Effizienz- und Einsparpotenziale in diesem Bereich. Und dementsprechend wichtig sind die baulichen und gebäudetechnischen Neuerungen der letzten Jahre. Allgemein zeigt sich, dass in den meisten Betriebsarten kommerziell genutzter Gebäude der mit Abstand größte Teil des Energieverbrauchs zur Erzeugung und Bereitstellung von Raumwärme mit ca. 30 % aufgewendet wird. Aber auch die Beleuchtung ist ein wichtiger Punkt mit einem Anteil von 13 bis 18 %. In unterschiedlichen Nutzungsszenarien können zudem andere Faktoren eine wesentliche Rolle spielen, wie beispielweise in Krankenhäusern die Prozesswärme, die u. a. für die Desinfektion mit Dampf benötigt wird und 18 % des Energieverbrauchs ausmacht (Quelle: dena 2018).
Die Technik, die erforderlich ist, um Gebäude energieeffizient zu betreiben, gibt es schon lange. Noch wenig verbreitet sind hingegen konsequent datenbasierte Ansätze und Dienstleistungen, um die Performance von Gebäuden zu verbessern.

Neue Möglichkeiten bei Datenanalytik und Konnektivität
So erschließt ein systematisches Energiemanagement den Weg für weiterführende Datenanalysen und daraus abgeleitete Maßnahmen, die den Betrieb von Gebäuden wirtschaftlicher, effizienter und sicherer machen. Erhoben werden die Daten zum Verbrauch von beispielsweise Strom, Wärme, Kälte und Wasser über Messpunkte bzw. über Datenlogger, die auch Parameter wie Ventilstellungen und Temperaturen von Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen berücksichtigen.
Die Energieverbräuche und Messdaten werden mit zusätzlichen Informationen verknüpft. Dazu zählen die Preise für Strom, Wasser, Gas und Öl. Hinzu kommen Verbrauchsbudgets, um Einsparungen überwachen zu können. Berücksichtigt werden unter anderem auch Wetterdaten.

Aus Daten werden Informationen
Mit dem Voranschreiten der Digitalisierung in der Gebäudetechnik ergeben sich auch im Hinblick auf Datenanalytik und Konnektivität neue Möglichkeiten: Inzwischen können sämtliche Systeme der Gebäudetechnik miteinander vernetzt und aufeinander abgestimmt werden. Zusätzlich zu Energiebedarf und Energieversorgung werden Daten zur Gebäudeautomation, zu Beleuchtung, Brandschutz, Gebäudesicherheit und Indoor-Positionsbestimmung erfasst. Darüber hinaus werden Daten zum Gebäudeaufbau im Sinne des Building Information Modeling (BIM) sowie zur Gebäudebelegung und -nutzung erhoben und können während des gesamten Lebenszyklus des Gebäudes genutzt werden.
Die aus statischen und dynamischen Daten extrahierten Analysen liefern erstmals vollständige und vor allem eine äußerst genaue Transparenz über die Energieverbräuche im Gebäude. Sie helfen dabei, sowohl große Verbraucher als auch Erfassungslücken zu identifizieren. Auf den erhobenen Daten setzen verschiedene Energieeffizienzdienstleistungen auf. Es lassen sich Vorschläge zum Energieeinkauf, beispielsweise durch die kos­teneffiziente Verschiebung von Lasten, oder zur Optimierung des Gebäudebetriebs durch technische Umrüstung einholen. Auch die Flächennutzung kann optimiert werden.

Welche Kennzahlen eignen sich zur Messung der Leistungsfähigkeit kommerziell genutzter Gebäude?
Leistungskennzahlen (KPI – Key Performance Indicator) haben die Aufgabe, komplexe Prozesse möglichst einfach widerzuspiegeln und Steuerungsaufgaben so schnell wie möglich wahrzunehmen. Sie müssen quantifizierbar sein und die wichtigsten Zusammenhänge und zentralen Erfolgsfaktoren messbar machen. Zudem müssen sie eine Form aufweisen, die komplexe Strukturen und Prozesse relativ simpel abbilden und Transparenz schaffen. Das könnten im einfachsten Falle für Energieeffizienz Kennzahlen im Sinne einer Verbrauchsanalyse von eingesetzten Energien und deren Kosten im Verhältnis zu einem definierten Output oder Zielgrößen in den Kern- oder Unterstützungsprozessen eines Gewerbes oder Produktionsbetriebes sein.
Einzeln betrachtete Kennzahlen haben allerdings nur eine begrenzte Aussagekraft, da sie nicht unbedingt kausale wirtschaftliche oder technische Zusammenhänge offenbaren. Wichtig ist hier, die wechselseitigen Abhängigkeiten darzustellen, um damit ihre Aussagekraft zu erhöhen. Denn um das Leistungsvermögen eines Gebäudes ganzheitlich zu erfassen, bedarf es neben der Nutzung von Energien einiger weiterer Informationen. Eine grobe Einteilung wäre z. B. möglich in: Space (z. B. Gebäudetyp, Alter und Lage, Leerstandsrate, Mieterstruktur), Financials (z. B. Investment, Betriebskosten, Umsatz und Profitabilität), Environment (z. B. Verbrauch von Gas, Wasser, Strom, Öl und deren Emissionswerte) und Performance (z. B. für Umsatz pro Quadratmeter, Kosten pro Arbeitsplatz, Neuvermietungsrate, Auslastung, Zuverlässigkeit der technischen Ausrüstung, Effizienzgrad Facility Management Organisation).
Mit den erhobenen Daten und gemessenen Werten allein ist jedoch noch nicht alles erreicht. Speziell für das Thema Energie müssen Ingenieure und Spezialisten für Gebäudeautomation aus den Daten und Informationen ein ganzheitliches Energiekonzept entwickeln. Das fertige Energiekonzept beschreibt dann detailliert, welche Änderungen beispielsweise an Heizung, Warmwasser, Klimatisierung, Lüftung, Gebäudeautomation, Energieversorgung, Gebäudemanagement usw. durchgeführt werden können und welchen Effekt dies voraussichtlich auf Komfort, Kosten oder Verkehrswert hat. Aufgezeigt werden sollte auch, wie lange es dauert, bis sich die Einzelmaßnahmen amortisiert haben.
Gerade für gewerbliche Gebäude lohnt es sich insbesondere, die Energieversorgungsseite im Rahmen des Energiemanagements genau zu prüfen. In diesem Bereich lassen sich mit wenig Aufwand oft wesentliche Verbesserungen erzielen. Mit dem prognostizierten Energiebedarf von einzelnen Gebäuden oder Gebäudekomplexen als Basis können alternative Energieversorgungsmöglichkeiten in Bezug auf ihre Wirtschaftlichkeit, Nachhaltigkeit und Versorgungssicherheit betrachtet werden.

Internationale Praxisbeispiele
Konkret zeigt zum Beispiel das Sello Shopping Center bei Helsinki, welche Möglichkeiten einer kennzahlenbasierten Steigerung der Gebäudeperformance sich durch vernetzte Systeme bieten: Das Einkaufszentrum umfasst heute 170 Läden sowie eine Konzerthalle, eine Bibliothek und ein Hotel. Die Betreiber veranlassten, den Gebäudekomplex vollständig umzurüsten, bei dem dann die Technologie von Siemens Building Technologies eingebunden wurde. Entstehen sollte das modernste, konsequent dem Nachhaltigkeitsgedanken verpflichtete Shopping Center Finnlands. Die Ergebnisse: Die Heiz- und Energiekosten wurden signifikant gesenkt und der Betreiber erzielte dadurch in vier Jahren eine Kostenersparnis von ca. 19 % bzw. rund 437 000 Euro. Die jetzt exakt regelbare Luftqualität und Gebäudetemperatur hat die Kundenzufriedenheit deutlich erhöht.
Auch bei Museums Victoria im australischen Melbourne, mit sechs Standorten und 80 000 m² Nutzfläche, ist ein entsprechendes Konzept von Siemens umgesetzt, bei dem die Gebäudemanagement-, Beleuchtungs-, Wasser- und Kühlsysteme für einen kennzahlenbasierten Betrieb umgerüstet wurden. Das Ergebnis: um 31 % geringere Betriebskosten, was bedeutet, dass sich bereits nach sieben Jahren die Investitionen vollständig amortisiert haben werden. Und nebenbei führten die Optimierungen auch noch zu einem um 35 % reduzierten Ausstoß von CO₂ und anderen Treibhausgasen.
Auch im eigenen Unternehmen setzt Siemens auf entsprechende Lösungen, etwa an seinem neu errichteten Hauptsitz in München. Erreicht wurde dort eine Reduzierung der Treibhausgasemissionen um 90 %. Dazu wird der Einsatz von Solarenergie, Tageslicht, Geothermie und Regenwasser vom Gebäudemanagementsystem punktgenau geregelt. 30 000 Sensoren wurden verbaut, und Solarmodule auf dem Dach decken ein Drittel des Energieverbrauchs ab. Automatisierte LED-Leuchten senken den Ener­gieverbrauch bei der Beleuchtung um 90 %. Die Erfüllung von zahlreichen Nachhaltigkeitskriterien wurde u. a. mit der LEED-Platin-Zertifizierung ausgezeichnet.

Ausblick
Angesichts nachweislicher Erfolge setzt sich die Nutzung von Kennzahlen zur Steigerung der Gebäudeperformance weiter durch. In Zukunft wird die Digitalisierung den gesamten Lebenszyklus von Gebäuden von der Planung über den Bau bis zur Nutzung und Bewirtschaftung verändern – und damit auch die Möglichkeiten zur intelligenten Nutzung von Daten.
So werden sich in effizienten, intelligent vernetzten und kommunizierenden Gebäuden mittels Smart-Data-Techniken exakt bezifferbare Zusammenhänge zwischen dem jeweiligen Stand der Gebäudetechnik und dem Energieverbrauch erkennen lassen. Energieverbrauchsprognosen werden möglich sein, die im Abgleich mit den Messdaten Hinweise auf Störungen liefern können. Automatisches Benchmarking – der Vergleich zwischen ähnlich strukturierten Gebäudekomplexen – wird künftig ebenfalls zur Optimierung des Gebäudebetriebs beitragen.

Autor: Winfried Wirth, Head Digitalization Architecture and Tools, Siemens Building Technologies

Bilder: Siemens AG

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