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Energieeffizienz durch Gebäudeautomation Dr. Jürgen R. Baumann Experte für energetische Modernisierung und Energiedienstleistungen
Unser Fallbeispiel Siemens Bürogebäude in Steinhausen / ZG Einige Grunddaten Baujahr 1990 - Fläche: 6‘435 m 2  - drei Etagen Rund 190 Mitarbeiter  Teilweise unterkellert - Gas/Öl Brenner  Kältemaschine / 2 Eisspeicher Automatische Aussenbeschattung Beleuchtung überwiegend T8 Durchgängige Gebäudeautomation von den Räumen über die Verteilung bis zur Erzeugung Wasserbedarf für sanitäre Zwecke  Aufbau der automatisierten Datenerfassung - „Baseline“ im Kalenderjahr 2007  Zielsetzungen Zeigen, das Gebäudeautomation einen Beitrag leistet zur Klimaproblematik Primär Reduktion des Wärmebedarfs (CO 2 ) Sekundär Reduktion Strombedarf
Strategie: Resultate schnell sichtbar machen Betriebsoptimierung    Green Migration  Einsatz des „Green Building Monitors“ (GBM) Information der Mitarbeiter und Besucher Aktueller Tages- / Wochenverlauf, Benchmark für Wärme, Strom, Wasser  CO 2 -Ausstoss pro Jahr, Kosten, Wettervorhersage, Tipps, Ziele, ...
Strategie: Resultate schnell sichtbar machen Betriebsoptimierung    Green Migration  Betriebsoptimierung Information Mitarbeiter über Ziele, Service Level-Agreement über Komfortzeiten  Neue Regelstrategien für Heizung mit optimierten Laufzeiten, verbesserte Wärmerückgewinnung  Anpassungen bei den grösseren elektrischen Verbrauchern Bessere Einbindung der automatisierten Beschattung  Nachrüstung - Green Migration Möglichst alle Gebäudefunktionen in die Effizienzklasse „A“ bringen Air Opti Control:  Lüftung in den Schulungsräumen läuft nur, wenn Luftqualitätsfühler das Überschreiten von Schwellwerten anzeigt. Frequenzumwandler sorgen für Lüftung in der Stärke, die notwendig ist. Prädiktiver Heizungsregler:  Vereint Aussentemperaturvorhersage, Adaption der Heizkurve und der Gebäudemodellparameter, modell-basierte Vorhersage der Raumtemperatur, Start-Stopp Funktion sowie Optimierung der Vorlauftemperatur-Sollwerte. Dies führt neben kleineren Pumpenlaufzeiten zu reduziertem Heiz-Energieverbrauch.
Ergebnis durch Gebäudeautomation: 49.5% weniger CO 2  in Steinhausen in 4 Jahren  Gebäude der Siemens BT in Steinhausen Erneuerung der  Gebäudeautomation,  Systematische Ergänzung mit  Energieeffizienzfunktion Anpassung Regelung an  Nutzungszeiten  – Verhinderung von Betrieb ohne Nutzen Nutzung der  Wärmerückgewinnung Betrieb nur noch mit  Gas  (anstelle teilweise mit Öl) Einbau eines  prädiktiven Heizreglers Systematische  Verhinderung  des  „ Betriebs ohne Nutzen “ Effekt 2007 - 2010 Stromverbrauch Wärmebedarf CO 2 -Ausstoss (absolut) CO 2 -Ausstoss (mit Korrektur Heizgradtage) - 15.9 %  - 48.9 % - 49.5 % - 55 %
Einige Details zu den Ergebnissen Reduktion CO 2 -Emissionen Erwarteter Wert  Ende 2011
Einige Details zu den Ergebnissen Wasserverbrauch +30% statt -30% Grund: Teildefekter Druckminderer von Mitte 2009 bis Mitte 2010 Erwarteter Wert  Ende 2011
Was haben wir gelernt? Wasser:  Wir hatten einen teildefekten Druckminderer – dies führte zu einer zunächst nicht erkannten Wasserverbrauch nachts und an Wochenenden. Wasser wurde zunächst nur manuell wöchentlich erfasst – eine automatisierte Erfassung hätte die Fehlererkennung stark beschleunigt. Wärme:  Nach längeren Abkühlzeiten z.B. über Weihnachten / Neujahr gibt es Komfortprobleme in den inneren Räumen – Heizungkörper sind aussen unter den Fenstern. Lösung über die Bereitstellung von elektrischen Heizlüftern.  Elektrizität:  Es gibt noch Potential bei der Nutzung von Büro-Geräten (Standby, Ausschalten) und bei der Beleuchtung (angepasst an das Tageslicht). Green Building Monitor (GBM):  Bereitstellung der Information im Eingangsbe-reich sensibilisiert, interessanterweise am stärksten beim Wasserverlust.  Aber: Der Mitarbeiter selber muss in den Eingangsbereich gehen, um die Information auf dem GBM zu sehen.  Lösung mit GBM V2.0 – Mitarbeiter kann Informationen auf seinen PC holen.
Was haben wir gelernt? Welchen Einfluss hat  ein  Mitarbeiter konkret auf den Gesamtverbrauch? Er ist einer von 180 Mitarbeitern … Lösung: Indikatoren im Raum über den energetischen Zustand  -> Total Room Automation (TRA):   Mobilität:  In Steinhausen steht eines unserer Elektromobile –  wir wollen nicht nur das Thema „Energieeffizienz“ beherrschen,  sondern auch die Integration der Elektromobilität ins Gebäude.
Unser Fazit Die Gebäudeautomation leistet bei konsequenter Anwendung einen erheblichen Beitrag zur Energieeffizienz.  Dazu gehört unbedingt eine Überwachung des Ressourcenbedarfs. Aus den bisherigen Erfahrungen – nicht nur in Steinhausen - leiten wir ab, dass die konsequente Vermeidung des „Betriebs ohne Nutzen“ in Zweckbauten in der Grössenordnung liegt bei: CO 2  von 30 bis 40%  Elektrizität von 10 bis 20% Wasser von 10 bis 30% Dies ist abhängig vom Nutzungsprofil und vom installierten Typ der Gebäudeautomation – siehe dazu auch die SIA 386.110
Effizienzklassen nach SIA 386.110 Klasse „C“ ist heute Standard Hoch energieeffizientes Gebäudeautomations-System vernetzte Raumautomation mit automatischer Bedarfserfassung regelmässige Wartung monatliches Energiemonitoring  nachhaltige Energieoptimierung durch ausgebildete Fachkräfte Weiterentwickeltes Gebäudeautomations-System vernetzte Raumautomation ohne automatische Bedarfserfassung jährliches Energiemonitoring   Standard Gebäudeautomations-System Vernetzte Gebäudeautomation der Primäranlagen keine elektronische Raumautomation, Thermostatventile an Heizkörpern kein Energiemonitoring Gebäudeautomations-System mit schlechter Energie-Effizienz keine vernetzten Gebäudeautomations-Funktionen keine elektronische Raumautomation kein Energiemonitoring
Potentiale, die bei Zweckbauten durch effizientere Gebäudeautomation erschlossen werden
Danke für die Aufmerksamkeit  Dr. Jürgen Baumann Experte für energetische Modernisierung und Energiedienstleistungen Sennweidstrasse 47 6312 Steinhausen Telefon: 0 585 579 384 E-Mail:  [email_address]

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Energieeffizienz durch Gebäudeautomation

  • 1. Energieeffizienz durch Gebäudeautomation Dr. Jürgen R. Baumann Experte für energetische Modernisierung und Energiedienstleistungen
  • 2. Unser Fallbeispiel Siemens Bürogebäude in Steinhausen / ZG Einige Grunddaten Baujahr 1990 - Fläche: 6‘435 m 2 - drei Etagen Rund 190 Mitarbeiter Teilweise unterkellert - Gas/Öl Brenner Kältemaschine / 2 Eisspeicher Automatische Aussenbeschattung Beleuchtung überwiegend T8 Durchgängige Gebäudeautomation von den Räumen über die Verteilung bis zur Erzeugung Wasserbedarf für sanitäre Zwecke Aufbau der automatisierten Datenerfassung - „Baseline“ im Kalenderjahr 2007 Zielsetzungen Zeigen, das Gebäudeautomation einen Beitrag leistet zur Klimaproblematik Primär Reduktion des Wärmebedarfs (CO 2 ) Sekundär Reduktion Strombedarf
  • 3. Strategie: Resultate schnell sichtbar machen Betriebsoptimierung  Green Migration Einsatz des „Green Building Monitors“ (GBM) Information der Mitarbeiter und Besucher Aktueller Tages- / Wochenverlauf, Benchmark für Wärme, Strom, Wasser CO 2 -Ausstoss pro Jahr, Kosten, Wettervorhersage, Tipps, Ziele, ...
  • 4. Strategie: Resultate schnell sichtbar machen Betriebsoptimierung  Green Migration Betriebsoptimierung Information Mitarbeiter über Ziele, Service Level-Agreement über Komfortzeiten Neue Regelstrategien für Heizung mit optimierten Laufzeiten, verbesserte Wärmerückgewinnung Anpassungen bei den grösseren elektrischen Verbrauchern Bessere Einbindung der automatisierten Beschattung Nachrüstung - Green Migration Möglichst alle Gebäudefunktionen in die Effizienzklasse „A“ bringen Air Opti Control: Lüftung in den Schulungsräumen läuft nur, wenn Luftqualitätsfühler das Überschreiten von Schwellwerten anzeigt. Frequenzumwandler sorgen für Lüftung in der Stärke, die notwendig ist. Prädiktiver Heizungsregler: Vereint Aussentemperaturvorhersage, Adaption der Heizkurve und der Gebäudemodellparameter, modell-basierte Vorhersage der Raumtemperatur, Start-Stopp Funktion sowie Optimierung der Vorlauftemperatur-Sollwerte. Dies führt neben kleineren Pumpenlaufzeiten zu reduziertem Heiz-Energieverbrauch.
  • 5. Ergebnis durch Gebäudeautomation: 49.5% weniger CO 2 in Steinhausen in 4 Jahren Gebäude der Siemens BT in Steinhausen Erneuerung der Gebäudeautomation, Systematische Ergänzung mit Energieeffizienzfunktion Anpassung Regelung an Nutzungszeiten – Verhinderung von Betrieb ohne Nutzen Nutzung der Wärmerückgewinnung Betrieb nur noch mit Gas (anstelle teilweise mit Öl) Einbau eines prädiktiven Heizreglers Systematische Verhinderung des „ Betriebs ohne Nutzen “ Effekt 2007 - 2010 Stromverbrauch Wärmebedarf CO 2 -Ausstoss (absolut) CO 2 -Ausstoss (mit Korrektur Heizgradtage) - 15.9 % - 48.9 % - 49.5 % - 55 %
  • 6. Einige Details zu den Ergebnissen Reduktion CO 2 -Emissionen Erwarteter Wert Ende 2011
  • 7. Einige Details zu den Ergebnissen Wasserverbrauch +30% statt -30% Grund: Teildefekter Druckminderer von Mitte 2009 bis Mitte 2010 Erwarteter Wert Ende 2011
  • 8. Was haben wir gelernt? Wasser: Wir hatten einen teildefekten Druckminderer – dies führte zu einer zunächst nicht erkannten Wasserverbrauch nachts und an Wochenenden. Wasser wurde zunächst nur manuell wöchentlich erfasst – eine automatisierte Erfassung hätte die Fehlererkennung stark beschleunigt. Wärme: Nach längeren Abkühlzeiten z.B. über Weihnachten / Neujahr gibt es Komfortprobleme in den inneren Räumen – Heizungkörper sind aussen unter den Fenstern. Lösung über die Bereitstellung von elektrischen Heizlüftern. Elektrizität: Es gibt noch Potential bei der Nutzung von Büro-Geräten (Standby, Ausschalten) und bei der Beleuchtung (angepasst an das Tageslicht). Green Building Monitor (GBM): Bereitstellung der Information im Eingangsbe-reich sensibilisiert, interessanterweise am stärksten beim Wasserverlust. Aber: Der Mitarbeiter selber muss in den Eingangsbereich gehen, um die Information auf dem GBM zu sehen. Lösung mit GBM V2.0 – Mitarbeiter kann Informationen auf seinen PC holen.
  • 9. Was haben wir gelernt? Welchen Einfluss hat ein Mitarbeiter konkret auf den Gesamtverbrauch? Er ist einer von 180 Mitarbeitern … Lösung: Indikatoren im Raum über den energetischen Zustand -> Total Room Automation (TRA): Mobilität: In Steinhausen steht eines unserer Elektromobile – wir wollen nicht nur das Thema „Energieeffizienz“ beherrschen, sondern auch die Integration der Elektromobilität ins Gebäude.
  • 10. Unser Fazit Die Gebäudeautomation leistet bei konsequenter Anwendung einen erheblichen Beitrag zur Energieeffizienz. Dazu gehört unbedingt eine Überwachung des Ressourcenbedarfs. Aus den bisherigen Erfahrungen – nicht nur in Steinhausen - leiten wir ab, dass die konsequente Vermeidung des „Betriebs ohne Nutzen“ in Zweckbauten in der Grössenordnung liegt bei: CO 2 von 30 bis 40% Elektrizität von 10 bis 20% Wasser von 10 bis 30% Dies ist abhängig vom Nutzungsprofil und vom installierten Typ der Gebäudeautomation – siehe dazu auch die SIA 386.110
  • 11. Effizienzklassen nach SIA 386.110 Klasse „C“ ist heute Standard Hoch energieeffizientes Gebäudeautomations-System vernetzte Raumautomation mit automatischer Bedarfserfassung regelmässige Wartung monatliches Energiemonitoring nachhaltige Energieoptimierung durch ausgebildete Fachkräfte Weiterentwickeltes Gebäudeautomations-System vernetzte Raumautomation ohne automatische Bedarfserfassung jährliches Energiemonitoring Standard Gebäudeautomations-System Vernetzte Gebäudeautomation der Primäranlagen keine elektronische Raumautomation, Thermostatventile an Heizkörpern kein Energiemonitoring Gebäudeautomations-System mit schlechter Energie-Effizienz keine vernetzten Gebäudeautomations-Funktionen keine elektronische Raumautomation kein Energiemonitoring
  • 12. Potentiale, die bei Zweckbauten durch effizientere Gebäudeautomation erschlossen werden
  • 13. Danke für die Aufmerksamkeit Dr. Jürgen Baumann Experte für energetische Modernisierung und Energiedienstleistungen Sennweidstrasse 47 6312 Steinhausen Telefon: 0 585 579 384 E-Mail: [email_address]

Hinweis der Redaktion

  1. Präsentationsraster Kurze Vorstellung des Fallbeispiels: Was waren die Aufgaben und  Ziele des Projektes? Mögliche Themen: Konstantlichtregelung im Zweckgebäude, Sonnenschutz mit Lichtlenkung, Verwendung von Wetterprognosen für die Steuerung/Regelung eines Gebäudes, etc. Strategie: Wie wurde die Aufgabe im konkreten Fall gelöst und welche Massnahmen wurden getroffen (Sensorik, Technologie, Vernetzung etc.)? Ergebnis: Was sind die konkreten Erfahrungen, Nutzen und Einsparungen – für  den Benutzer, Betreiber und Investor? Learnings: Welche Lehren wurden daraus gezogen und wo besteht Optimierungspotential?
  2. Kurze Vorstellung des Fallbeispiels: Was waren die Aufgaben und  Ziele des Projektes? Mögliche Themen: Konstantlichtregelung im Zweckgebäude, Sonnenschutz mit Lichtlenkung, Verwendung von Wetterprognosen für die Steuerung/Regelung eines Gebäudes, etc.
  3. Strategie: Wie wurde die Aufgabe im konkreten Fall gelöst und welche Massnahmen wurden getroffen (Sensorik, Technologie, Vernetzung etc.)?
  4. Strategie: Wie wurde die Aufgabe im konkreten Fall gelöst und welche Massnahmen wurden getroffen (Sensorik, Technologie, Vernetzung etc.)?
  5. Ergebnis: Was sind die konkreten Erfahrungen, Nutzen und Einsparungen – für  den Benutzer, Betreiber und Investor? Stromverbrauch trotz wachsender Mitarbeiterzahl verringert (Laufzeiten für Lüftungen, drehzahlgeregelte Motoren) CO2-Emissionen stärker gesunken als Wärmebedarf wegen partiellen Umstieg von Heizöl auf Gas (Anteil Heizöl von ca. 10% auf 0% gesenkt) 2007 war ein relativ warmes Jahr, 2010 ein relativ kaltes. Bei Korrektur um die Heizgradtage wäre der CO2-Ausstoss noch stärker gesunken. Was aber letztlich in der Natur zählt sind die absoluten Werte, nicht relative. (Deshalb abgeblendet dargestellt – soll Vorwurf entgegenwirken, die Klimaerwärmung macht weniger heizen nötig, was generell stimmt – aber in diesem Fall eben nicht)
  6. Learnings: Welche Lehren wurden daraus gezogen und wo besteht Optimierungspotential?
  7. Learnings: Welche Lehren wurden daraus gezogen und wo besteht Optimierungspotential?