Mit fortgeschrittenem Ansatz dynamische Gesamtenergieeffizienz eines Gebäudes fast in Echtzeit bewerten
Auf den EU-Gebäudesektor entfallen 40 % des Gesamtenergieverbrauchs. Dort muss intensiv renoviert werden, um die für 2050 gesetzten Umweltziele zu erreichen. Energieausweise dienen dazu, die Gesamtenergieeffizienz eines Gebäudes einzuschätzen, jedoch zeigen sie oft Unterschiede zwischen dem geschätzten und dem tatsächlichen Energieverbrauch an. Mit statischen Berechnungen können der dynamische Charakter des tatsächlichen Energieverbrauchs eines Gebäudes, der Einfluss der in ihm wohnenden Menschen und die unterschiedlichen Randbedingungen nicht genau dargestellt werden. In Hinsicht auf diese Diskrepanz bzw. Energieeffizienzlücke gab es zahlreiche Vorschläge. Diese beziehen sich vor allem auf die Anwendung dynamischerer Modellierungsverfahren und die Bewertung der Innenräume in Gebäuden. Diese zusätzlichen Daten können der Entwicklung eines zuverlässigeren Zertifizierungs-/Bewertungssystems dienen. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts E-DYCE wurden Verfahren und Instrumente für den Übergang von statischen zu dynamischen Energieausweisen entwickelt, wodurch eine dynamische Bewertung der Energieeffizienz des europäischen Gebäudebestands möglich wird. Dazu zählte die Ermittlung von Eingangsdaten zur dynamischen Bewertung, die Entwicklung dynamischer Modelle, die Messung des tatsächlichen Energieverbrauchs und die Erstellung von zentralen Leistungsindikatoren für die Bewertung der Gebäudeenergieeffizienz.
Die Lücke zwischen simulierten und überwachten Daten schließen
Der E-DYCE-Ansatz fördert passive Lösungen aus dem Niedrigtechnologiebereich, bei denen Cloud-Datenbanken, vernetzte Geräte und dynamische Klimadaten genutzt werden. Systemleistung und Nutzungsverhalten – oft Hauptfaktoren der Effizienzdefizite – können mithilfe des E-DYCE-Ansatzes durch Feedback korrigiert und aktualisiert werden. „Im Gegensatz zu den vorhandenen Energieausweisen ermöglicht das E-DYCE-System eine nahezu in Echtzeit erfolgende Optimierung, ein fortlaufendes Nachfragemanagement und kurzfristige Prognosen“, erklärt Projektkoordinator Michal Zbigniew Pomianowski. „Es gestattet zudem, den Betrieb eines Gebäudes auf der Grundlage der prognostizierten Effizienz zu modifizieren und somit ein Abdriften während der Betriebszeiten zu vermeiden.“ Die E-DYCE-Methode umfasste vier wesentliche Ebenen: Anpassung des Berechnungsansatzes, um dynamischer zu sein und die tatsächlichen Betriebsbedingungen einzuspeisen, Erkennung von Zeiträumen mit optimierten Betriebspotenzialen auf der Grundlage des realen Betriebs unter den aktuellen Bedingungen, Vorhersage der Effizienz unter Verwendung älterer Daten. „Wir haben eine Plattform mit der Bezeichnung PREDYCE entwickelt, die EnergyPlus-Modelle mit Echtzeit-Wetterdaten und sowohl genormten als auch angepassten Nutzungsbedingungen als Eingangswerte verwendet“, hebt Pomianowski hervor. Mit PREDYCE können die Nutzenden die Simulationsergebnisse mit tatsächlichen Messungen vergleichen, um zu einem besseren Verständnis der bestehenden Effizienzlücke im Gebäudebetrieb zu gelangen. Außerdem wurden Algorithmen zur Vorhersage des Wetters und des Wärmeenergieverbrauchs über kurz-, mittel- und langfristige Zeiträume entwickelt.
Energierechnungen mit Aktionen der Menschen verknüpfen
Nur selten eintreffende Energierechnungen enthalten oft keine witterungsbereinigten Effizienzdaten des Abrechnungszeitraums. Zu diesem Zweck bezieht E-DYCE die Nutzenden durch aktives Feedback von Mess- und Zählertechnologien in den Gebäudebetrieb ein. Mit der E-DYCE-Methode werden häufigere Bewertungen unterstützt, um das Potenzial eines Gebäudes in Bezug auf die Energieflexibilität und das Verhalten der Prosumierenden zu bewerten. Dazu gehört die Unterstützung bei der Verlagerung von Spitzenzeiten für den Heiz-, Kühl- und Strombedarf, der Betrieb von Gebäuden ohne mechanische Einrichtungen für thermischen und atmosphärischen Komfort (Freilauf) und die Nutzung intelligenter passiver Technologien zur Deckung des Heiz- und Kühlbedarfs.
Übergang von statischen zu dynamischen Modellen optimieren
Der Übergang von der statischen zur dynamischen Modellierung ist keine leichte Aufgabe. „Wir haben Vorschläge zur Reduzierung der Modellkomplexität unterbreitet und dabei verschiedene Anlagentypen und Geometrien berücksichtigt“, erklärt Pomianowski. „Außerdem haben wir ein Protokoll für dynamische Energieausweise mit separaten wesentlichen Leistungsindikatoren für Mietparteien und Fachleute eingeführt, die in die Bereiche verteilte Energie, Energieeffizienzsignatur, thermischer und atmosphärischer Komfort und Freilaufbetrieb unterteilt sind.“ „Unser oberstes Ziel lautete, praktikable Lösungen zur Schließung der Effizienzlücke zu finden, Verbesserungspotenziale im Betrieb aufzudecken und energetische Renovierungen von Gebäuden zu empfehlen“, fasst Pomianowski abschließend zusammen.
Schlüsselbegriffe
E-DYCE, Gebäude, Energieeffizienzlücke, Energieverbrauch, dynamische Modelle, Freilauf, Betriebsbewertung, Energieausweis
