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Pressemitteilung BoxID: 82206 (LonMark Deutschland e.V.)
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Raumautomation spart Energie und Geld

Thementag Energieeffizienz der LONMARK® Deutschland

(PresseBox) (Aachen, ) Am 27. September hatte die LONMARK Deutschland zu einem Thementag Energieeffizienz geladen. Referenten waren Prof. Dr. Ing. Martin Becker, Hochschule Biberach, Jan Spelsberg, Fa. spega und Leiter des Arbeitskreises Heim- und Gebäudeautomation der LONMARK Deutschland, Ingo Therburg, Energiereferat der Stadt Frankfurt und Dipl.-Ing. Mathias Wambsganß, Partner der ip5 ingenieurpartnerschaft Karlsruhe, einer der Autoren des Buches "Bürogebäude mit Zukunft". "

Vortrag Dipl. Ing Mathias Wambsganß

Dipl. Ing. Mathias Wambsganß zeigte am Beispiel des im Herbst 2002 fertiggestellten Neubaus Ostarkade der KfW in Frankfurt, dass und wie sich in Bürogebäuden gute Architektur und ein ressourcenschonendes Gebäudekonzept unter eine Hut bringen lassen.

Die siebengeschossige Ostarkade hat fünf Büroetagen, die sich um ein glasüberdachtes Atrium gruppieren. Auf die Büros sind zwei Wohnetagen aufgesattelt. Besondere Merkmale dieses Verwaltungsgebäudes sind ein konsequentes Wassersparkonzept mit Vakuumtechnologie und Grauwassernutzung, eine Fassade, die Dämmung, Lüftung, Sonnenschutz und Tageslichtnutzung optimiert, ein hoher Dämmstandard, der die Anforderungen der EnEV 2002 um ca. 20 Prozent unterschreitet, eine Holzpellet-Heizung, eine automatisierte freie Belüftung und Kühlung des Gebäudes durch Auftriebslüftung und ein multifunktionales Deckensegel mit einer integrierten Kunstlichtlösung.

Das Standardbüro in der Ostarkade ist dreiachsig. Unter die Betondecken sind Deckensegel abgehängt, die optional als Kühlsegel aktivierbar sind. So bleibt die Decke thermisch zugänglich und kann durch nächtliches Lüften "entwärmt" werden. Die wellenartig geschwungenen Deckensegel optimieren die Tageslichtnutzung, indem sie das Licht dorthin lenken, wo es benötigt wird. Außerdem verbessern sie die Raumakustik.

Die Gebäudeautomation der Ostarkade basiert auf LON. LON-Einzelraumregelung mit Präsenzmeldern und Fensterkontakten steuert Wärme, Nachtlüftung, die Fensterbehänge mit Memofunktion und Jahresverschattungsdiagrammen und das Licht, welches nicht nur geschaltet sondern auch tageslichtabhängig geregelt wird. Die Büronutzer können die vorgegebenen Sollwerte in einem sinnvollen Rahmen übersteuern. Auch die Primäranlagen des Gebäudes werden über LON geregelt.

Im Rahmen eines zweijährigen Forschungsprojektes wurde eine Vielzahl von Messdaten des Gebäudes von der Universität Karlsruhe ausgewertet (www.kfw-monitoring.de). Raumbezogen können alle Daten visualisiert werden. "Ausreißer" lassen sich so einfach lokalisieren und analysieren. Zum Beispiel wurde so festgestellt, dass die durchschnittliche Raumtemperatur höher ist als die in der Planung angesetzte Solltemperatur. Festgestellt wurde so auch, dass im Sommer vorübergehend ein deutlich erhöhter Heizwärmeverbrauch auftrat und die Parametrisierung der Umluftklimageräte in den Stockwerksserverräumen unzureichend war. Dieses waren unter anderem Gründe, dass der angestrebte Primärenergieverbrauch von 100 kW/m2/a überschritten wurde. Es gab aber noch weiteres, teils erhebliches Optimierungspotenzial.

Herr Wambsganß wies auch auf ein spezielles Problem hin, welches bei der umfangreichen Ausstattung mit Gebäudeautomation entsteht. Auch diese Technik braucht Strom. Und je geringer der Energiebedarf eines Gebäudes - auch durch Gebäudeautomation - wird, desto höher schlägt dieser prozentual zu Buche. Sein Wunsch: Bei der Planung und Ausführung der Gebäudeautomation muss auch der Eigenenergiebedarf der Automationstechnik beachtet werden.

Sein Fazit. Gebäudeleittechnik alleine spart keine Energie. Sie ist aber ein unverzichtbares Hilfsmittel, um energiesparende Gebäudekonzepte umzusetzen. Energieeinsparungen lassen sich in einer Zwei-Schritt-Strategie realisieren. Zuerst durch konsequente Bedarfminimierung bei der Planung von Kubatur und Gebäudehülle und dann durch den Einsatz effizienter und dem speziellen Bedarf angepasster Technologie. Dabei bietet dann auch die Gebäudeautomation eine wertvolle Hilfe. Energieeffiziente Gebäude brauchen eine gewerkeübergreifende Planung. Auch der "Programmierer" der Gebäudeautomation muss TGA-Kenntnisse haben. Gebäudeautomation ist kein Selbstzweck. Im rechten Maß eingesetzt, kann sie mit dazu beitragen, große Energiesparpotenziale zu erschließen. Energieeffiziente Gebäude werden auf dem Markt immer interessant und attraktiver, weil sie bei den Nebenkosten, der zweite Miete, Verlässlichkeit bieten. "

Vortrag Ingo Therburg Ingo Therburg arbeitet beim Energiereferat der Stadt Frankfurt. In seinem Referat berichtete er über einen Pilotversuch zum Energieausweis für Nichtwohngebäude, den das Energiereferat zusammen mit der regionalen Immobilienwirtschaft durchgeführt hat. Ziel war es, aussagekräftige Daten über den Energiebedarf und Energieverbrauch von Nichtwohngebäuden zu erhalten. Das Thema Stromverbrauch spielte dabei eine besondere Rolle. Therburg: "Niemand weiß, was der Strom im Gebäude tut."

Insgesamt 18 Gebäude waren an dem Projekt beteiligt. Um eine Vergleichbarkeit herzustellen, wurden die Gebäude in vier verschiedene Kategorien unterteilt, abhängig von Baujahr und Ausstattungsstandard mit Kühlung und Lüftung. Für Hochhäuser vor und nach 1990 wurden zwei weitere Kategorien geschaffen.

Bereits ein 2002 in Frankfurt durchgeführtes Benchmarking hatte gezeigt, dass in den Gebäuden, in denen hoher Aufwand für Kühlung und Lüftung betrieben wird, und in den Hochhäusern mehr kWh/m2/a Strom verbraucht wurden als Wärme. Der Vergleich der Verbrauchswerte zu den nach DIN V 18599 errechneten Bedarfswerten zeigt auch, dass es gerade beim Strom erhebliche Abweichungen gab: Hier lag er durchschnittlich bei 101 Prozent. Neben den Hochhäusern wurden vor allem Gebäude aus den 60er bis 80er Jahren als Stromverbraucher identifiziert. Der Trend geht aber hin zu Gebäuden mit geringerem Energieverbrauch. Moderne Gebäude brauchen im Durchschnitt sowohl weniger Wärme als auch weniger Strom als ältere.

Für 14 Gebäude konnte bisher ein Energiepass fertig gestellt werden. Der durchschnittliche Arbeitsaufwand dafür betrug pro Gebäude rund drei Arbeitswochen. Therburg: "Das Projekt hat gezeigt, dass die DIN V 18599, die für Neubauten eine gute Basis darstellt, für Berechnungen des Bestandes sehr aufwendig und praxisfern ist."

Zweites Thema seines Vortrags war das Energiecontrolling bei der BHF Bank Frankfurt. Das 1954 errichtete Gebäude, eines der ältesten Hochhäuser Frankfurts, wird über Fernwärme geheizt und ist vollklimatisiert. Es hat eine anspruchsvolle Nutzung mit Kantine, Händlerräumen und Rechenzentrum. Von 2002 bis 2005 wurde dort ein Energiecontrolling durchgeführt.

Während dieses Zeitraums ließ sich ohne größere investive Maßnahmen allein durch Laufzeitanpassungen und Regelungsoptimierungen der Gesamt-Stromverbrauch um 7 Prozent reduzieren. Dabei ist zu beachten, dass innerhalb des Stromverbrauchs der nutzungsabhängige Stromverbrauch für EDV, Händlerräume und Arbeitsgeräte sogar ein Plus von 31 Prozent zu verzeichnen hatte. Lüftung und Entfeuchtung und Kälteerzeugung dagegen konnten den Verbrauch um 19 bzw. 31 Prozent reduzieren. Der Wärmeverbrauch sank im gleichen Zeitraum um 23 Prozent.

In einem rechnerisch erstellten, bedarfsbasierten Energieausweis hätten diese Einsparungen keinen Niederschlag gefunden. Anstelle eines Bedarfsausweis, der die Realität nicht abbildet, und eines reinen Verbrauchsausweis, in dem auch die nutzungsbedingten Verbräuche enthalten sind, plädierte Ingo Therburg für einen "nutzungsangepassten Verbrauchsausweis".

In diesem Zusammenhang wies Therburg auf ein weiteres Problem hin: In der geplanten Form bezieht sich der Energieausweis auf die Primärenergie. Laien verstehen nicht, was damit ausgesagt wird. Die Primärenergie hat auch keinen direkten Kostenbezug. Er hält deshalb zusätzlich eine Bewertung nach dem Endenergiebedarf für wünschenswert. Der Energiepass sollte zu einer betriebsorientierten Zertifizierung weiterentwickelt werden. Dabei sollte für Gebäude im Bestand der Aufwand für die Zertifizierung reduziert werden.

Auch die DIN V 18599 - laut Therburg ein Schritt in die richtige Richtung - hat Verbesserungsbedarf: Da sich alle Werte auf die "konditionierte" Fläche beziehen, also jede Fläche, die irgendwie beleuchtet oder belüftet wird, werden Flächen von Tiefgaragen Büroflächen gleichgestellt. In Situationen wie der Frankfurter Innenstadt, wo fast 50 Prozent der Flächen Tiefgaragen sind, führt das bei den Berechungen zu erheblichen Verzerrungen. Auch lassen sich moderne, energieeffiziente Technologien nicht oder nur eingeschränkt mit der DIN 18599 abbilden. "

Vortrag Prof. Dr. Becker

Prof. Dr. Becker, Hochschule Biberach, begann sein Referat mit einer kurzen Darstellung, wie die Politik sowohl auf europäischer Ebene - Stichworte Richtlinie zur Gesamtenergieeffizienz und die neue Richtlinie zur Endenergieeffizienz und Energiedienstleistungen - als auch auf nationaler Ebene auf die Herausforderungen von Klimaschutz und Importabhängigkeit bei Energierohstoffen reagiert. Die DIN V 18599 ist ein Teil der Umsetzung auf nationaler Ebene. Prof. Becker: "Damit sind wir auf dem richtigen Weg." Zu klären sei allerdings, wo und wie in der DIN V 18599 das Thema Gebäudeautomation und ihre Möglichkeiten, den Energiebedarf zu senken, Niederschlag gefunden habe.

Prof. Becker hält es für wichtig, die Bedeutung der Begriffe "effizient" und "effektiv" zu unterscheiden. Anschaulich erklärt, heißt effektiv "die richtigen Dinge tun", und effizient "die Dinge richtig tun". In diesem Kontext gilt: Effektivität vor Effizienz.

Die verschiedenen an einem Gebäude beteiligten Personen und Gruppen haben unterschiedliche Prioritäten. Für den Investor und Bauherren stehen Wirtschaftlichkeit, Kosten, Qualität und Nutzen im Vordergrund. Der Betreiber und Nutzer wünscht sich Komfort, Sicherheit, Verfügbarkeit und ressourcenschonenden Energieeinsatz. Architekt und Gebäudetechniker wollen ein energetisch und technisch optimales Gebäude mit hohem architektonischem Anspruch.

Die Frage, was Effektivität und was Effizienz bedeutet. muss in diesem Spannungsfeld beantwortet werden. Dabei sind drei Voraussetzungen zu erfüllen. 1. Alle Einflussgrößen auf den Betrieb von Gebäuden - von Umwelt, Baumaterialien, TGA bis hin zu Gebäudeautomation und Nutzerverhalten müssen ganzheitlich gesehen und beurteilt werden. 2. Die Lebenszyklusbetrachtung muss verinnerlicht werden - von der Planung bis zur Entsorgung, einschließlich Optimierungen und Nachrüstungen. 3. Es muss aus der Nutzung heraus gedacht werden. Die konkrete Energienutzung, die Energieverteilung und die Energieerzeugung müssen optimal zusammenspielen, um Energieeffizienz zu erreichen.

Konkrete Maßnahmen sind die Sensibilisierung der Nutzer und die Optimierung des Nutzerverhaltens, der Einsatz energieeffizienter Geräte und Komponenten und die Reduzierung von Stand-by-Verlusten. Untersuchungen zeigen, dass bereits durch die Optimierung des Nutzerverhaltens ein erheblicher Effekt bewirkt werden kann. Auch durch effiziente Beleuchtungstechnik und energiesparende Pumpen, Motoren, Ventilatoren wird der Energieverbrauch gesenkt. Intelligente Gebäudetechnik, wie kontrollierte natürliche Lüftung, solare Klimatisierung oder aktive Fassaden, verbessert - gestützt durch Gebäudeautomation - die Bilanz zusätzlich. Systeme zur Erschließung erneuerbarer, dezentraler Energiequellen wie Geothermie, Fotovoltaik oder Biomasse sollten sinnvoll in ein Gesamtenergiekonzept integriert werden.

Nicht zuletzt aber lässt sich Energieeffizienz auch durch eine entsprechende Betriebsführung erreichen. Hier gilt es die Potenziale der Gebäudeautomation zu nutzen. Die Gebäudeautomation wird sich, so Prof. Becker, vom heute lediglich üblichen Datenmanagement über ein Informations- und Wissensmanagement zu einem wissensbasierten Energie- und Gebäudemanagement entwickeln. Durch Informationsverdichtung und das bisher kaum entwickelte Werkzeug der betriebsbegleitenden Simulation lässt sich der Gebäudebetrieb weiter optimieren.

Betriebsoptimierung kann als eine Art Regelkreis betrachtet werden: Durch ständiges Controlling, d. h. Vergleich von Istwerten (aus aktuellen Messungen) und Sollwerten (z. B. durch Simulation ermittelt) können Konzepte und Maßnamen zur ständigen Optimierung im laufenden Gebäudebetrieb entwickelt werden Ein wichtiges Werkzeug hierfür ist die Gebäudeautomation, die ein ständiges Monitoring der Anlagentechnik und des Nutzerverhaltens ermöglicht.

Eine moderne Gebäudeautomation findet in Form der Raumautomation und Fassadenautomation neue Anwendungsfelder.

Die Aufgaben der Raumautomation liegen dabei einmal in der Erfüllung der Nutzerbedürfnisse, dann aber auch in der Nutzung der der Optimierungspotenziale im Raum und in der Bereitstellung von Informationen für das Gebäudemanagement. Die Fassade ist die Schnittstelle zwischen innen und außen. Die Fassadenautomation macht aus der Fassade ein aktives Bauelement, indem sie zum Beispiel für Sonnenschutz, Tageslichtlenkung, freie Lüftung, Sicherheitsaufgaben und sogar über Fotovoltaik zur Energieerzeugung genutzt wird. Die Gebäudeautomation hat also ein großes und weiter wachsendes Potenzial die Energieeffizienz von Gebäuden zu verbessern.

In der aktuellen DIN V 18599 ist Gebäudeautomation bereits in den verschiedenen Teilen wie z. B. bei der Berechnung des Beleuchtungsenergiebedarfs in Teil 4 berücksichtigt. Allerdings ist es zurzeit nicht transparent und nachvollziehbar, wo und in welcher Form Art und Umfang an Gebäudeautomation bei der Berechnung des End- bzw. Primärenergiebedarfs berücksichtigt werden. Deshalb arbeitet die Hochschule Biberach zurzeit daran, die DIN V 18599 systematisch darauf hin zu untersuchen, wo Funktionen der Gebäudeautomation enthalten sind, und zu überprüfen, in welcher Form sie enthalten sind und ob sie richtig enthalten sind. Dabei sollen auch fehlende Funktionen identifiziert werden. Ziel ist es, ein Beiblatt "Checkliste Gebäudeautomation" zur DIN 18599 zu entwickeln. Dieses soll dann mit den Berechnungen in der DIN verknüpft werden. Mit einem ersten Arbeitsergebnis wird bis Ende 2006 gerechnet. "

Vortrag Jan Spelsberg

Jan Spelsberg, Leiter des Arbeitskreise Heim- und Gebäudeautomation der LONMARK Deutschland e.V. und Geschäftsführer der Fa. spega, trug zunächst die allgemeinen Argumente vor, die für Raumautomation sprechen, speziell auf Basis von LON. Sie steigert den Komfort der Nutzer, indem Beleuchtung und Klima nach seinen Anforderungen geregelt werden. Sie bietet Nutzungsflexibilität - bei Nutzungsänderungen ist keine Neuinstallation notwendig. Und sie verbessert die Energieeffizienz von Gebäuden erheblich, sowohl bei der elektrischen Energie, z. B. für Beleuchtung, als auch bei Kälte und Wärme.

Was spart man konkret durch Raumautomation? Jan Spelsberg wies zunächst darauf hin, dass nach der DIN V 18599 die Räume, bzw. Raumbilanzen nach Teil 2, das Zentrum der energetischen Betrachtung eines Gebäudes bilden. In den weiteren Teilen der Norm finden sich viele Gebäudeautomations-Einflussfaktoren, die über die Energieeffizienz eines Gebäudes entscheiden. Beispielhaft wurde hier auf die vorbildliche Berücksichtigung der Wirkung von Beleuchtungs- und Sonnenschutzsteuerungen im Teil 4 verwiesen. In weiteren Teilen der Norm sind Gebäudeautomations-Einflussfaktoren zwar ebenfalls bereits enthalten, so Spelsberg, aber es sind auch noch einige regelungstechnische Strategien der Raumautomation nicht berücksichtigt, obwohl diese erhebliche Einsparpotenziale bieten. Hier wird es zukünftig wohl zu Änderungen kommen. Für Jan Spelsberg steht die Raumautomation im Zentrum effizienter Gebäude: Der Energiefluss beginnt bei der Erzeugung und fließt über das Verteilungssystem in den Raum, wo sie dann verbraucht wird. Nur im Raum kann über Sinn und Unsinn einer Energieabgabe entschieden werden, und nur die Raumautomation kann diese Entscheidung treffen. Die Regelung muss logischerweise in umgekehrter Richtung erfolgen: Die Raumautomation optimiert die Energieabgabe autark und informiert die Verteilungs- und Erzeugungssysteme anschließend über seinen Bedarf. Diese passen Verteilung und Erzeugung dem Bedarf an.

Gebäude- und Raumautomation scheitert oft an Kostenargumenten. Zunächst sind für ein automatisiertes Gebäude auch höhere Investitionen notwendig, als bei einer bloßen Standardausführung ohne Raumautomation. Jan Spelsberg demonstrierte die Wirtschaftlichkeit der Investition in Raumautomation mit LON an einer Beispielrechung. Zugrunde gelegt wird ein fiktives Bürogebäude in technischer Standardausstattung, mit zeitgemäßer Dämmung und normalen Betriebszeiten und Betriebsweisen gemäß Teil 10 der DIN V 18599. Die Kosten für die Standardausstattung ohne Raumautomation, die zusätzliche Ausstattung mit Raumautomation und die Energiekosten ohne und mit Raumautomation werden für ein Doppelachsbüro mit 30 Quadratmetern gerechnet.

Zunächst sind die Investitionskosten einer Raumautomationslösung mit 1146,84 € gegenüber 359,92 € für die Standardausstattung zwar um 786,92 € höher. Die Energiekosten allerdings werden durch die Ausschöpfung der Einsparpotenziale von 327,12 €/a auf 176,15 € gesenkt. Die Ersparnis von 150,97 €/a bedeutet fast eine Reduktion um 50 Prozent. Berechnet man nun die Finanzierungskosten über zehn Jahre im Vergleich zu den jährlichen Einsparungen, so ergibt sich mit Raumautomation eine jährliche Ersparnis je Büro von 48,50 €. Fazit: Raumautomation spart also nicht nur Energie, sondern auch Geld und erhöht die Liquidität des Betreibers.

Die Energieeinsparungen in diesem Beispiel werden in folgenden Bereichen erzielt: Raumheizung durch nutzungsabhängige Betriebsartenumschaltung 25 Prozent und durch eine zusätzliche Frostschutzschaltung bei Fensterlüftung weitere 15 Prozent; Raumkühlung durch präsenzabhängige Betriebsartenumschaltung 5 Prozent, durch automatische Abschattung durch Sonnenschutz 5 Prozent und durch Abschaltung bei Fensterlüftung 15 Prozent; Beleuchtung durch Konstantlichtregelung in Verbindung mit einer Lamellennachführung des Sonnenschutzes mit 50 Prozent und die präsenzabhängige Abschaltung 15 Prozent.

Wie aufwendig ist Raumautomation mit LON? Ist hoher Planungsaufwand bzw. großes Know-how für die Installation notwendig? Jan Spelsberg wies darauf hin, dass alle Raumautomationsfunktionen in LON-Systemen als "Werkzeugkasten" zur Verfügung stehen. Bei der LONMARK gibt es hierzu mehr als 70 Profile, die kostenlos zugänglich sind. Der Handwerker, der die Anlage installiert, muss nichts programmieren. Die Komponenten werden installiert und durch ein einfaches Binding funktionsfähig gemacht.

Ein weiteres Argument für LON in der Raumautomation ist die Tatsache, dass die Technologie weltweit als offener Standards anerkannt ist, als ANSI/EIA-709 und EIA-852 in den USA und als EIA-852 und EN 14908 in Europa.

Wie die Raumautomation konkret umgesetzt wird, erläuterte Jan Spelsberg dann an einem Projekt der Fa. spega in Bochum.

Das Fazit von Jan Spelsberg lautete: Ohne Raumautomation gibt es kein energieeffizientes Gebäude. Raumautomation lohnt bei jeder Gebäudegröße. Sie ist der Schlüssel für energetische Sanierung im Bestand. Und überall dort, wo Gebäude energetisch saniert werden, ergeben sich für LON Chancen.

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