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Die neue Norm EN 15232 - Auswirkungen der Gebäudeautomation auf die Gebäudeeffizienz

(6.12.2012) Die vorliegende Neufassung der EN 15232-2012 stellt eine Überarbeitung und Erweiterung der bestehenden Version von 2007 dar. Sie bietet eine Methode zur Abschätzung der Energieeffizienz in neuen und bestehenden Gebäuden und kann ge­nutzt werden, um die Wirtschaftlichkeit von Investitionen in die Erneuerung von Ge­bäudeautomationssystemen zu bewerten.

Die EN 15232 beschreibt zwei Möglichkeiten, um die Energieeffizienz abzuschätzen:

  • eine faktorbasierte Berechnung, die hier genauer erklärt wird, und
  • ein detailliertes Berechnungsverfahren, für das eine genaue Kenntnis der eingeplanten Automationsfunktionen nötig ist.

Die jetzt vorliegende Neufassung der europäischen Norm EN 15232-2012 bietet ein gutes Beispiel für einen faktorbasierten Ansatz zur Untersuchung der Auswirkungen von BACS- und TBM-Verbesserungen auf den Energieverbrauch eines Gebäudes.

Die EN 15232 ist nur eine der spezifischen Normen im Rahmen der EPBD. Ca. 40 wei­tere Normen betreffen Berechnungen für die verschiedenen Energieverbräuche, die EN15232 berechnet speziell den Einfluss der Gebäudeautomation und des Gebäude­managements für thermische und elektrische Installationen. Die folgende Abbildung zeigt die Zusammenhänge (Quelle: Cense publication):

Die Ergebnisse der Anwendung von EN15232 bieten dem Eigentümer, Architekten oder Berater Informationen über zukünftige Verbesserungspotenziale für bestehende Ge­bäude und die entsprechende Reduzierung des Energieverbrauchs nach Umstieg auf eine optimierte Gebäudemanagementstruktur.

Die Norm gibt vier Effizienzklassen für Gebäude und Wohnhäuser an (Klasse C ist die Referenzklasse; Auszug aus Tabelle 2 der EN15232):

   Heizen/ Kühlen  Air conditioning Beleuchtung Sonnenschutz
A z.B. Einzelraumre­gelung mit Kom­munikation und Bedarfsanforde­rung
z.B. druckgere­gelte Pumpen
z.B. automatische Luftmegenregelung
z.B. Zuluftregelung mit lastabhängigem Sollwert
autom. Beleuchtung
z.B. mit automati­scheLichtregelung
z.B. mit automati­scheAnwesenheits­erfassung
kombinierte Steuerung der Jalousien mit der Temperatur­regelung
B z.B. Einzelraumre­gelung mit Kom­mu­nikation
z.B. stufig gere­gel­te Pumpen
z.B. mehrstufige Ventilatorsteuerung z.B. Zuluftregelung mit witterungsge­führtem Sollwert autom. Beleuchtung
z.B. mit automati­scheLichtregelung
z.B. mit automati­scheAnwesenheits­erfassung
automatische Steuerung der Jalousien
C z.B. Einzelraumre­gelung mit Ther­mos­tatventil oder elektroni­schem Regler
z.B. Ein/Aus-ge­re­gelte Pumpen
z.B. Ventilator mit Ein/Aus-Steuerung
z.B. Zuluftregelung mit konstantem Soll­wert
manuelle Lichtsteue­rung
z.B. mit manuellem Schalter mit zentra­lem „aus“ Signal
manuelle Bedienung der motorisierten Jalousien
D z.B. keine Einzel­raum­regelung
z.B Pumpen nicht geregelt
z.B. keine Luftmen­genregelung
z.B. keine Zuluftre­gelung
manuelle Lichtsteue­rung
z.B. mit manuellem Schalter
manuelle Bedienung der Jalousien

Die nachfolgende Abbildung 3 zeigt alle Funktionen der Gebäudeautomation und deren Zuordnung zu einer der 4 Effizienzklassen. Alle grau gerasterten Bereiche verbinden eine Funktion mit der zugehörigen Klasse (Auszug aus Tabelle 3 der EN15232):


Abb. 3: Liste der Funktionen und Zuordnung zu BACS-Effizienzklassen. Die Effizienzklasse C ist als die „Mindestanforderung“ für BACS- und TBM-Funktionen definiert (Auszug aus Tabelle 3 der EN15232). (Bild vergrößern)

Wie aus der obigen Tabelle ersichtlich wird, verlangt die Klasse C bereits eine Rege­lung einzelner Räume. Durch Kommuikation der Regler untereinander erreicht man die Klasse B, durch den Einsatz einer Bedarfsregelung (z.B. dem Einzelraumregler Centra­Line SERVAL) ist die Klasse A erreichbar. Für nicht vorhandene Einrichtungen (wenn z.B. keine Lüftungsanlage installiert ist), müssen auch keine Bewertungen eingerech­net werden. das gleiche gilt für Einrichtungen, die im Zusammenhang weniger wichtig sind, Hier kann der Planer nach eigenem Ermessen entscheiden.

Die komplette Tabelle 3 in der Norm zeigt alle Anforderungen an die Klasse C, die als Referenz für die Effizienzfaktoren herangezogen wird (diese Liste kann auch für die Mindestanforderungen in einem Projekt herangezogen werden).

Die nachfolgenden Tabellen stellen die Essenz der Norm dar: Die Effizienzfaktoren, nach thermischen und elektrischen Anwendungen getrennt:

Gebäudetypen BACS-Effizienzfaktoren fBSCS,th
D C
(Referenz)
B A
Nicht energieeffizient Standard Erweitert Hohe Energieeffizienz
Büros 1,51 1 0,80 0,70
Hörsaal 1,24 1 0,75 0,50
Schulgebäude 1,20 1 0,88 0,80
Tabelle 4: Thermische Effizienzfaktoren (Auszug aus Tabelle 5 der Norm)
 
Gebäudetypen Alle BACS-Effizienzfaktoren fBSCS,th
D C
(Referenz)
B A
Nicht energieeffizient Standard Erweitert Hohe Energieeffizienz
Büros 1,10 1 0,93 0,87
Hörsaal 1,06 1 0,94 0,89
Schulgebäude 1,07 1 0,93 0,86
Krankenhäuser 1,05 1 0,98 0,96
Tabelle 5: Elektrische Effizienzfaktoren (Auszug aus Tabelle 5 der Norm)

Bei der Anwendung der EN 15232 auf Sanierungsprojekte mit bekanntem Energie­verbrauch können dadurch die Einsparungen bei geplanten Investitionen leicht über­schlagen werden:

Wenn ein Gebäudeeigner beispielsweise ein Bürogebäude von Effizienzklasse C auf Effizienzklasse A bringen lässt, beträgt die mit der Norm geschätzte Wärmeenergie­reduzierung 30% (Faktor 0,7), und die Stromverbrauchsreduzierung beträgt 13% (Faktor 0,87). Bei Heizkosten pro Saison von 10.000 € beträgt die Einsparung somit rund 3.000,00 €/a, bei Stromkosten (incl. Kühlung) von 25.000 € beträgt die Einspa­rung etwa 3.250,00 €/a.

Aber was bedeutet das für die Aktualisierung des BAC-Systems? Was muss der Instal­lateur verbessern? Die zu ergänzenden Funktionen lassen sich aus der Abbildung 3 entnehmen:

  • Raumautomation (Heizung/Kühlung):
    Ersetzen von Thermostatventilen durch eine kommunizierende Einzelraum­regelung, die ihren Bedarf an die Energieerzeuger weitergibt - zum Beispiel CentraLine Serval in Verbindung mit CentraLine Lion oder Tiger.

  • Anlagenautomation (Erzeugung und Verteilung von Heiz- und Kühlenergie):
    Der Energiebedarf der Verbraucher (Heizkreise) muss den Erzeugern (Kessel, Kühlanlagen) mitgeteilt werden. Implementierung von optimierter Start/Stopp-Funktionen, Einsatz von Pumpen mit variabler Drehzahl und Steuerung der Energieerzeugersequenz nach Wirkungsgrad.

  • Klimaanlage:
    Stichworte hier sind lastabhängige Regelung, Außentemperaturkompensation, Enthalpieregelung und Feuchteregelung.

  • Beleuchtung:
    Hier ist Augenmerk zu legen auf eine automatische Anwesenheitserkennung und eine automatische Beleuchtungsregelung.

  • Verbesserungen am TBM:
    Erkennung von Fehlern im BACS, Überwachung des Energieverbrauchs und der Innenbedingungen.

Alle Funktionen sind über die Centraline Engineering Software COACH verfügbar und per Download im Regler vorhanden, so dass die Effizienzklasse A erreicht werden kann.

Bei vielen Renovierungen muss möglicherweise das vorhandene Gebäudeautomations­system durch ein neues System ersetzt werden, das die oben beschriebenen zusätz­lichen Funktionen bereitstellt. Für neue Gebäude sollte immer ein erweiterbares Ge­bäudeautomationssystem vorgesehen werden, so dass zukünftige Ergänzungen ein­facher hinzugefügt werden können. Angesichts der gesamten Effizienzfaktoren beste­hen maßgebliche Potenziale zur Energieeinsparung.

In Büros – wie in den obigen Beispielen gezeigt - beträgt die maximale Einsparung 30% durch die Reduzierung thermischer Energie. In anderen Situationen, wo die Klimatisie­rung eine größere Rolle spielt (beispielsweise in Hörsälen oder Supermärkten), sind die Einsparungen noch höher (bis zu 50%), weil hier mit einer angepassten Luftqualitäts­regelung der optimale Lastzustand exakt eingehalten werden kann.

Zusammenfassung

Die Anwendung von EN 15232 gestattet eine Abschätzung der durch BACS und TBM erzielbaren Energieeffizienz. Die vereinfachte Methode ersetzt keine präzisen Berech­nungen, bietet aber einen guten Überblick, was von einer Aktualisierung des Rege­lungssystems zu erwarten ist; sie ermöglicht dem Benutzer und dem Gebäudeeigen­tümer, den vorliegenden Grad der Regelungseffizienz zu bewerten. Anhand der Effi­zienzfaktoren kann die Rentabilität berechnet werden, die ein Gebäudeeigentümer bei Investitionen in BACS-Aktualisierungen erwarten kann.

Die Vereinfachung deckt jedoch nicht alle Aspekte der Gebäudenutzung ab. Allgemei­nere Eingabeparameter - wie beispielsweise frei wählbare Belegungszeiten, Raumflä­chen und der Prozentsatz der funktionalen Abdeckung in Bezug auf die Anzahl der Räume - wären wünschenswert.

Moderne Gebäudeautomationssysteme enthalten alle Funktionen, die für die Erzielung einer Klasse-A-Bewertung für das Gebäude erforderlich sind. Die Tabellen zeigen die enormen Potenziale der Sanierung und Aktualisierung von Systemen in bestehenden Gebäuden und die Vorteile in neuen Gebäuden.

CentraLine und seine Partner in ganz Europa werben für die Vorteile anspruchsvoller Regelungsfunktionen. Viele Projekte haben höhere Energieeinsparungen erzielt als mit EN15232 berechnet wurde, weil sicher auch die Bedienung einer Anlage z.B. durch grafische Leitzentralen transparenter und einfacher geworden ist.

Weitere Informationen zu Auswirkungen der Gebäudeautomation auf die Gebäu­deeffizienz können per E-Mail an CentraLine angefordert werden.

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