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The Building Energy Act - neue Kopie

am 17.06.2024 - 10:45 Uhr

THE BUILDING ENERGY ACT (GEG) - REQUIREMENTS FOR BUILDING AUTOMATION

Today we are looking at the requirements of the amended Building Energy Act (GEG) for building automation. This article is the first in a new series that deals with the technical implementation of these requirements and is intended to provide valuable assistance to planners and operators of non-residential buildings with a total rated output of more than 290 kW for heating and air conditioning.

Large non-residential buildings have enormous energy saving potential. The revised EU Energy Performance of Buildings Directive (EPBD, see cci271595) and the associated Building Energy Act (GEG, German version see cci262361) take this into account and shake up operators and owners of non-residential buildings. This is because their new requirements make building automation mandatory. They stipulate that building automation and control systems as well as monitoring must be installed in all existing and new non-residential buildings with a total rated output of 290 kW or more for heating and/or ventilation and air conditioning by December 31, 2024. This includes, for example, commercial buildings, production facilities, office buildings, schools and many municipal buildings. Many property operators now need to take prompt action to digitize their buildings and increase transparency and energy efficiency. But how can property owners and administrations prepare for the requirements and implement them?

The basic prerequisite for the efficient use of building automation is that it is managed properly. It must be continuously monitored so that building use and management remain in harmony, incorrect settings can be corrected and defective systems can be identified and repaired. The first article in a new series on cci Wissensportal shows how typical errors in the management of building automation can be avoided during operation and how the requirements of the GEG for heating, cooling, air conditioning and hot water supply can be technically implemented. The specific requirements arising from the GEG for the individual trades will be shown in further specialist articles with the support of various experts from the trades concerned.

 

Beispiel eines zentralen Dachgeräts: Ab rund 60.0000 m³/h (290 kW) greifen die Anforderungen des GEG an die Gebäudeautomation (Abb. © Howatherm)

Abbildung 1: Es gibt viele Vorgaben zum rechtlichen Rahmen (grau) sowie für Planung und Bau (blau), aber wenig konkrete Anleitungen, speziell für den Betrieb von Gebäuden (grün).

 

Bis 2020 realisierte Einsparungen in Gebäuden

Zunächst ein kurzer Rückblick: Laut Plänen der Europäischen Union hätte der Energieverbrauch in Wohn- und Nichtwohngebäuden deutschlandweit von 2008 bis 2020 um 20 % sinken sollen. Realisiert wurden lediglich 9,7 %. Die aus den verschiedenen Regelwerken und Gesetzen resultierenden Verpflichtungen, aufwändige Technik einzusetzen, entfaltet im Betrieb also wenig Wirkung, unter anderem weil die Funktionalität im Betrieb nicht gewährleistet und überprüft wird.

Drei Viertel dieser Gebäude sind momentan nicht ausreichend emissionsfrei beziehungsweise „klimafit“. Derzeit wird nur ein Prozent der Gebäude in der EU pro Jahr energetisch saniert. Das bedeutet, dass bei gleichbleibendem Tempo bis 2050 nur etwa 26 % des Gebäudebestands modernisiert sein werden.

 

Einsparpotenziale durch Gebäudeautomation

Geplant gemäß den Vorgaben der VDI-Reihe 3814 „Gebäudeautomation (GA)“ (2019), sind indes sämtliche energetischen Prozesse in Gebäuden beherrschbar. Schon seit den 1990er Jahren ist dies Stand der Technik, wobei bislang Inselsysteme einzelner Hersteller propagiert wurden. Dies gestaltet ein gewerke- und systemübergreifendes technisches Gebäudemanagement schwierig. Und die Energieeinsparung stellt sich nicht „automatisch“ ein. Vielmehr braucht es das Zusammenspiel aller Gewerke.

 

Wirtschaftlichkeit

Erwiesen ist, dass Maßnahmen des aktiven Energiemanagements, also der Nutzung der technischen Möglichkeiten der Gebäudeautomation für eine bestmöglich effiziente Steuerung aller gebäudetechnischer Anlagen in einem Gebäude, im Einklang mit dem Nutzerverhalten Energieeinsparungen von 5 bis 20 % bringen und sich in weniger als zwei Jahren amortisieren. Quelle (Introduction to Building automation, controls, an technical Building Management, RHEVA Guidebook No. 22, eu.bac, 2017).

Grundvoraussetzung für die effiziente Nutzung der Gebäudeautomation ist, dass diese vernünftig gemanagt wird. Sie muss kontinuierlich überwacht werden, damit Gebäudenutzung und -Bewirtschaftung im Einklang bleiben, Fehleinstellungen korrigiert werden und defekte Anlagen erkannt und instandgesetzt werden können. Ein schlecht gemanagtes Gebäude verbraucht 30 % mehr Energie und stößt 30 % mehr CO2 aus als ein Gebäude, das optimal gemanagt wird (Quelle: REHVA - eu.bac, Hans Kranz, Introduction To Building). Leider ist schlechtes Management heute immer noch die Realität in vielen Nichtwohngebäuden.

 

Typische Fehler im Betrieb

Folgende Beispiele typischer Fehler zeigen die Herausforderungen beim Management von Gebäudeautomation im Betrieb:

  • Zeitschaltprogramme bilden nicht (mehr) die aktuelle Nutzung des Gebäudes ab (Raumautomation, Anlagenautomation).
  • Temperatursollwerte sind verstellt.
  • Anlagen laufen dauerhaft auf Handbetrieb.
  • Luftwechselraten sind dauerhaft zu hoch eingestellt.
  • Automatikfunktionen funktionieren nicht mehr beziehungsweise werden außer Betrieb gesetzt.

 

Vorgaben des GEG an Heizung, Kühlung und RLT sowie Warmwasserversorgung

Das Gebäudeenergiegesetz soll jetzt Abhilfe schaffen. Es gilt für Wohn- und Nichtwohngebäude und ist eine Zusammenfassung vormals geltender Gesetze (Energieeinsparungsgesetz (EnEG), Energieeinsparverordnung (EnEV) und Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG)). Auch werden darin Anforderungen der European Perfomance of Buildings Directive (EPBD) aus dem Jahr 2018 in nationales Recht überführt. Das GEG regelt insbesondere

  • Anforderungen an Neubauten und Bestandsgebäude in Bezug auf die Standards für Niedrig(st)energie (kWh/(m²*a) samt entsprechenden Berechnungsgrundlagen und Verfahren
  • Vorgaben für die Errichtung, Erneuerung und den Betrieb von Anlagen der Heizungs-, Kühl- und Raumlufttechnik sowie der Warmwasserversorgung in Wohn- und Nichtwohngebäuden („Heizungsgesetz“)
  • Erstellung von Energieausweisen

Damit macht das GEG auch konkrete gesetzliche Vorgaben, die für den Betrieb von Gebäuden gelten und stellt deren Nichteinhaltung teilweise unter Strafe.

Da die energetischen Systeme zunehmen komplex sind, lassen sich einige Vorgaben an die Heizungs-, Kühl- und Raumlufttechnik sowie die Warmwasserversorgung in Nichtwohngebäuden kaum ohne eine vernetze Gebäudeautomation erfüllen. Diese sind beispielsweise im GEG:

  • §58 bis §60 legen explizit als Betreiberpflichten fest, dass die Anlagen der Heizungs-, Kühl- und Raumlufttechnik sowie der Warmwasserversorgung betriebsbereit zu halten, sachgerecht zu bedienen, zu warten und instandzuhalten sind.
  • §63 schreibt für die Raumheizung eine Einzelraumregelung beziehungsweise zumindest eine Zonenregelung vor und verlangt eine Nachrüstung im Bestand.
  • §66 bis §68 fordern für Klimaanlagen die Regelung von Be- und Entfeuchtung inklusive einer Nachrüstung im Bestand. Ebenfalls wird eine Regelung der Luftvolumenströme bei Einbau und Erneuerung gefordert. Auch wird eine Wärmerückgewinnung vorgeschrieben.
  • §71a schreibt explizit vor, dass Nichtwohngebäude mit einer thermischen Versorgungs- Nennleistung von mehr als 290 kW bis 31. Dezember 2024 mit einem System für die Gebäudeautomatisierung und -steuerung nachgerüstet werden müssen und ein energieeffizienter Betrieb der Anlagen sichergestellt werden muss.

Bemerkenswert ist, dass der Gebäudeautomation im aktuellen GEG mit §71a ein eigener Paragraf gewidmet ist. Dieser enthält umfangreiche Vorgaben für den Betrieb von größeren Nichtwohngebäuden (ab 290 kW thermischer Anschlussleistung). Diese Vorgaben sind nicht ohne weiteres umsetzbar, sondern erfordern, die Gebäudeautomation sorgfältig zu planen und umzusetzen.

 

Umsetzung des GEG: Was ist konkret zu tun?

Paragraf §71a, Absatz 2, Satz 2, fordert, dass „die erhobenen (Energie-)Daten über eine gängige und frei konfigurierbare Schnittstelle zugänglich gemacht werden, sodass Auswertungen firmen- und herstellerunabhängig erfolgen können“.

 

a) Offene Schnittstellen sichern

Wie genau diese Schnittstelle aussehen muss, ist nicht spezifiziert. Firmen- und herstellerunabhängig lässt sich dies am sichersten über eine herstellerneutrale Managementebene gewährleisten. Solche Systeme verzichten auf eine proprietäre Datenhaltung und bedienen per se alle marktüblichen Schnittstellen.

 

b) Auf Interoperabilität achten, zum Beispiel über BACnet

Paragraf §71a fordert in Absatz 3, dass neu zu errichtende Nichtwohngebäude mit einem Gebäudeautomationssystem ausgestattet werden müssen. Dabei muss „sichergestellt sein, dass dieses System die Kommunikation zwischen miteinander verbundenen gebäudetechnischen Systemen und anderen Anwendungen innerhalb des Gebäudes ermöglicht und gemeinsam mit anderen Typen gebäudetechnischer Systeme betrieben werden kann, auch bei unterschiedlichen herstellereigenen Technologien, Geräten und Herstellern.“ Absatz 4 erweitert dies Anforderung auch auf Bestandsgebäude, die bereits mit einem Gebäudeautomationssystem ausgestattet sind. Diese Gebäude müssen bis 31. Dezember 2024 die Kommunikation miteinander verbundener gebäudetechnischer Systeme sicherstellen beziehungsweise sind entsprechend nachzurüsten. Damit wird für die GA faktisch ein offenes, herstellerübergreifendes Kommunikationsprotokoll wie BACnet, KNX oder ModBus für Neubauten vorgeschrieben. Nur mit Geräten, die grundsätzlich solche Protokolle zur Kommunikation verwenden, kann die geforderte sogenannte Interoperabilität gewährleistet werden. Für Bestandsgebäude bedeutet dies, dass proprietäre Protokolle über Gateways ertüchtigt werden müssen, damit die Kommunikationsfähigkeit der gebäudetechnischen Systeme untereinander gewährleistet wird.

 

c) Vorgaben zur Interoperabilität machen, zum Beispiel durch den BACtwin

Bei KNX ist die Interoperabilität einfach gewährleistet, doch sind die Anwendungen weitgehend auf die Raumautomation beschränkt. Dass BACnet nicht gleich BACnet ist, ist vielen Betreibern in den letzten Jahren klar geworden, da proprietäre Auslegungen der herstellerneutralen Erweiterung von Anlagen, dem gewerkeübergreifenden Energiemanagement und der abstimmungsfreien Digitalisierung von Prozessen im technischen Gebäudemanagement im Wege stehen. Insbesondere wenn sie die Verantwortung für größere Immobilienportfolios haben. Viele proprietäre Hersteller haben BACnet-Lösungen verkauft, die keine wirkliche abstimmungsfreie Interoperabilität der gebäudetechnischen Systeme ermöglichen, es sei denn, alle Systeme werden mit demselben Hersteller automatisiert. Bei ModBus verhält es sich analog. Hier ist auch die Kommunikation grundsätzlich offen, jedoch bedarf die Umsetzung der Interoperabilität noch mehr Vorgaben seitens des Bauherrn. Daher erstellen viele Betreiber größerer Immobilienportfolios Gebäudeautomations-Lastenhefte, um darin die wichtigsten Vorgaben zu machen. Wer heute sicher gehen will, dass seine Gebäudeautomation den Interoperabilitätsanforderungen des GEG gerecht wird, sollte die jüngst von der AMEV veröffentlichten Vorgaben zum BACtwin aufgreifen und auf dieser Basis sein GA-Lastenheft beziehungsweise BACnet-Lastenheft formulieren. Dieses kann sowohl für Neubauten als auch im Bestand die Grundlage sein. Ein weiterer angenehmer Nebeneffekt: Mit dem BACtwin schafft man auch eine solide Grundlage für abstimmungsfreie Schnittstellen zu weiteren Systemen im Zuge der Digitalisierung, zum Beispiel technisches Monitoring, Wartungsmanagement oder ESG-Reporting (Environmental Social Governance, zu Deutsch: Umwelt, Soziales und Unternehmensführung).

 

Vorschau: Teil 2 bis 4 der Serie über die technische Umsetzung der GEG-Anforderungen an die Gebäudeautomation

Welche konkreten Anforderungen sich aus dem GEG für die einzelnen Gewerke ergeben, wird mit Unterstützung verschiedener Experten der betroffenen Gewerke in weiteren Fachbeiträgen aufzeigen.

  • Anforderungen des GEG an die Gewerke Kühlung und raumlufttechnische Anlagen: Prof. Christoph Kaup, Vorsitzender des Fachverbands Gebäude-Klima (FGK), Ludwigsburg, und Geschäftsführer Howatherm Klimatechnik GmbH, Brücken
  • Anforderungen an das Gewerk Heizung und Warmwasserversorgung: Prof. Michael Krödel, Institutsleiter IGT – Institut für Gebäudetechnologie GmbH, Neubiberg
  • Anforderungen an das Energiemanagement und das Gebäudeautomationsmanagement: Christian Wild (s.u.) und Christoph Zeis, Geschäftsführer Energiedienstleistungsgesellschaft Rheinhessen-Nahe GmbH, Nieder-Olm

 Klasseneinteilung der spezifischen Leistungsaufnahme SFP (Quelle: DIN EN 16798 Teil 3)

Ergänzende SFP-Zuschläge nach DIN EN 16798 Teil 3, Abschnitt 9.5.2.2, können für HEPA-Filter, Gasfilter sowie für Wärmerückführungsbauteile der Klassen H2 oder H1 nach DIN EN 13053 „Lüftung von Gebäuden – Zentrale raumlufttechnische Geräte – Leistungskenndaten für Geräte, Komponenten und Baueinheiten“ (2020) angerechnet werden, da diese Komponenten nicht zur Standardausstattung von raumlufttechnischen Anlagen zählen.

Zudem soll seit 1. Januar 2023 der zulässige Primärenergiebedarf zu errichtender Gebäude von bisher 75 auf 55 % absinken, so dass die zuvor genannten SFP-Werte um 45 % sinken müssen. Um den Energiebedarf der Raumlufttechnik, insbesondere in Nichtwohngebäuden, für Deutschland abschätzen zu können, muss die Verteilung der installierten RLT-Geräte mit ihren zu fördernden Volumenströmen betrachtet werden. Eine vom Verfasser am Umwelt-Campus Birkenfeld der Hochschule Trier durchgeführte Studie zeigt für RLT-Anlagen in Deutschland folgendes:

Auf Grundlage der Volumenstromverteilung ergibt sich, dass rund 30 % sämtlicher RLT-Anlagen mit Luftvolumenströmen unter 4.000 m³/h, die vor allem in Nichtwohngebäuden installiert werden, nicht vom GEG betroffen sind. Aus der Luftmengenverteilung wird ebenfalls deutlich, dass der mittlere Luftvolumenstrom bei circa 7.400 m³/h liegt, während sich der Median der Wärmearbeiten hin zum rund vierfachen Wert von 28.800 m³/h verschiebt. Die Studie hat auch ergeben, dass die Relevanz der Anlagen unter 4.000 m³/h (30 % sämtlicher Anlagen) bezogen auf den Energiebedarf bei nur 4 % liegt, während 70 % dieser Anlagen eine energetische Relevanz von 96 % besitzen.

RLT-Anlage bis 4.000 m³/h Luftvolumenstrom fallen nicht unter das GEG. Hier das Beispiel einer zentralen Anlage in einem Krankenhaus. (Abb. © Howatherm)

Möglichkeiten zur Reduzierung des Energiebedarfs

Wird der Elektroenergieverbrauch der Anlagen gesenkt, kann ein enormes Einsparpotenzial im Bereich der Raumlufttechnik genutzt werden. Grundsätzlich bestimmen drei Faktoren den Elektroenergiebedarf, basierend auf der elektrischen Leistungsaufnahme (Pm) einer RLT-Anlage:
Pm = qV • Δp / ηS  mit:
qV: geförderter Volumenstrom in m³/s
Δp: Gesamtdruckdifferenz in Pa
ηS: Systemwirkungsgrad des Ventilatorantriebssystems
Aus der Beziehung dieser Faktoren zueinander wird ersichtlich, dass prinzipiell drei Möglichkeiten bestehen, den Elektroenergiebedarf einer Anlage zu beeinflussen:

  • Den Luftvolumenstrom reduzieren. Dieser wird jedoch im Wesentlichen durch die Anwendung selbst bestimmt.
  • Den vom Ventilator zu überwindenden Differenzdruck in der Anlage reduzieren. Dieser wird durch die installierten Komponenten des RLT-Gerätes und durch das angeschlossene Luftleitungsnetz bestimmt. Mit einer Reduktion der Luftgeschwindigkeit um nur 10 % kann der zu überwindende Differenzdruck um rund 20 % gesenkt werden. Die elektrische Leistungsaufnahme sinkt sogar um rund 33 %.
  • Den Systemwirkungsgrad (ηS) des Ventilatorantriebssystems erhöhen.

Dieser wird durch vier Einzelwirkungsgrade von Ventilator, Motor, Antrieb und Drehzahlregelung bestimmt. Mit der Drehzahlregelung des Ventilators kann der Energiebedarf am stärksten beeinflusst werden, da sich die Leistungsaufnahme mit der dritten Potenz der Drehzahl, beziehungsweise zum Volumenstrom ändert (vergleiche § 67 weiter unten im Text).

Direktgetriebener freilaufender Ventilator (Abb. © Howatherm)

§ 66 Regelung der Be- und Entfeuchtung

Soweit eine Anlage nach § 65 GEG dazu bestimmt ist, die Feuchte der Raumluft unmittelbar zu verändern, muss diese Anlage beim Einbau in ein Gebäude und bei Erneuerung des Zentralgerätes einer solchen Anlage

  • mit einer selbsttätig wirkenden Regelungseinrichtung ausgestattet werden,
  • bei der getrennte Sollwerte für die Be- und die Entfeuchtung eingestellt werden können
  • und als Führungsgröße mindestens die direkt gemessene Zu- oder Abluftfeuchte dient.

Sind solche Einrichtungen in einer bestehenden Anlage nicht vorhanden, muss der Betreiber sie innerhalb von sechs Monaten nach Ablauf einer Frist von ebenfalls sechs Monaten gemäß § 76 GEG nachrüsten.

Der Energiebedarf zur Konditionierung der Zuluft entspricht der Enthalpieänderung der Luftzustände. Wird beispielsweise Luft mit 20 °C um 3 g/kg be- oder entfeuchtet, beträgt der latente Energieinhalt 7,6 kJ/kg, der einer sensiblen Temperaturänderung (Heizen oder Kühlen) von rund 7,5 K entspricht. An diesem Beispiel wird deutlich, dass die Be- und/oder Entfeuchtung der Luft energieintensiv ist. Daher sind die diesbezüglichen Anforderungen des GEG zu begrüßen

§ 67 Regelung der Volumenströme

Beim Einbau einer Anlage nach § 65 GEG und bei der Erneuerung eines Zentralgerätes oder eines Luftkanalsystems einer solchen Anlage muss diese ausgestattet werden

  • mit einer selbsttätigen Regelung der Volumenströme in Abhängigkeit von den thermischen und stofflichen Lasten oder
  • mit einer Einrichtung zur Einstellung der Volumenströme in Abhängigkeit von der Zeit, wenn der Zuluftvolumenstrom dieser Anlage größer ist als 9 m³/h je Quadratmeter versorgter Nettogrundfläche des Nichtwohngebäudes.

Räume sollen unstreitig mit gesunder Außenluft versorgt werden. In vielen Gebäuden sind dafür mechanische RLT-Anlagen im Einsatz, die CO2-belastete Raumluft durch Außenluft ersetzen. Zudem werden durch die Verdünnung der Luft Keime und Schadstoffe im Raum reduziert und der CO2-Anteil begrenzt. Moderne RLT-Anlagen werden daher häufig über den CO2-Anteil in der Raumluft geregelt, da er als Maß für die Personenbelegung eines Raumes und zur Beurteilung der Raumluftqualität gilt. Eine CO2-Konzentration bis 1.000 ppm wird als noch akzeptabel angesehen. Daher ist es sinnvoll, die Anlagen nicht konstant, sondern bedarfsgerecht zu betreiben. Mit sinkender Drehzahl reduziert sich die Leistungsaufnahme der Antriebe mit der dritten Potenz. Werden zum Beispiel im Teillastbetrieb nur 50 % des ausgelegten Volumenstroms benötigt, sinkt die elektrische Leistungsaufnahme bei konstanter Anlagenkennlinie auf rund 13 % der ursprünglichen Nennleistung.

Inzwischen haben sich daher variable Drehzahlregelsysteme durchgesetzt, die Anlagen bedarfsgerecht betreiben können. Der große Nutzen hebt den Nachteil der von rund 4 % Wirkungsgradverlusten der Drehzahlregelung bei Weitem auf. Mit integrierten Drehzahlregelsystemen besteht auch die Möglichkeit, den Volumenstrom (Istwert) in der Einlaufdüse des Ventilators integriert zu messen, darzustellen und zur Regelung zu verwenden.

§ 68 Wärmerückgewinnung

Wird eine Anlage nach § 65 GEG in Gebäude eingebaut oder ein Zentralgerät einer solchen Anlage erneuert, muss diese mit einer Einrichtung zur Wärmerückgewinnung (WRG) ausgestattet sein. Davon ausgenommen sind Anwendungen, bei denen die rückgewonnene Wärme nicht genutzt werden kann oder das Zu- und das Abluftsystem räumlich getrennt sind. Die Einrichtung zur Wärmerückgewinnung muss mindestens der Klassifizierung H3 gemäß DIN EN 13053 entsprechen. Für die Betriebsstundenzahl sind die Nutzungsrandbedingungen nach DIN V 18599 Teil 10 „Energetische Bewertung von Gebäuden – Berechnung des Nutz-, End- und Primärenergiebedarfs für Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung: Nutzungsrandbedingungen, Klimadaten“ (2018) und für den Luftvolumenstrom der Außenluftvolumenstrom maßgebend.

Effizienz der Wärmerückgewinnung

Güte und Effizienz einer WRG werden maßgeblich durch den Temperaturänderungsgrad, auch als Rückwärmzahl (Φ) bezeichnet, bestimmt. Neben dem Temperaturänderungsgrad wird die Effizienz einer WRG durch die Druckverluste auf den Medienseiten bestimmt. Deshalb spielen die medienseitigen Widerstände der WRG eine große Rolle, insbesondere auf der Zu- und der Abluftseite. Die zur Nutzung der WRG erforderlichen Hilfsenergien werden im Wesentlichen durch die elektrischen Antriebe bestimmt, zum Beispiel Ventilatoren, die zur Bereitstellung von Hilfsenergien mit mehr Leistung betrieben werden müssen, und weitere Verbraucher wie Pumpen. Reglementiert wird die WRG durch den Temperaturänderungsgrad. Neben dem Nutzen in Form von zurückgewonnener Wärme ist die elektrische Energie zu betrachten, die aufgewendet wird, um die Strömungswiderstände zu überwinden, die durch den apparativen Aufwand entstehen.

Seit der Einführung der Energieeinsparverordnung (EnEV 2009) erfolgt die Klassifizierung der Wärmerückgewinnung nach DIN EN 13053 (2007). Die EnEV (und in deren Folge das GEG) bezieht sich auch heute noch auf die DIN EN 13053 aus 2007, da in den späteren Fassungen der Norm die WRG-Festlegungen verworfen und an deren Stelle der energetische Wirkungsgrad ηWRG eingeführt wurde. Die alte Fassung wurde vollständig zurückgezogen. Da Wirtschaftlichkeitskriterien in die Folgenorm nicht mehr eingeflossen sind, nimmt das GEG aber immer noch Bezug auf die Norm von 2007.

Die Nutzungsstunden ergeben sich aus den jeweiligen Anwendungen der DIN V 18599 Teil 10. Für Büros werden beispielsweise 2.750 h/a angesetzt, für eine Schule 1.400 h/a und für ein Rechenzentrum 8.760 h/a.

Studien des Umwelt-Campus Birkenfeld zeigen die Entwicklung des mittleren Temperaturänderungsgrades (Φ) der Wärmerückgewinnung von 2006 bis 2021 für Deutschland. Der mittlere Temperaturänderungsgrad ist in dieser Zeit zunächst stetig von 60,0 % in 2006 auf 73,3 % in 2017 gestiegen. Von 2017 bis 2021 war dagegen erstmals eine Stagnation des Temperaturänderungsgrads zu erkennen. Laut den jüngsten verfügbaren Zahlen aus dem Jahr 2021 liegt Φ bei 73,3 %. Die Studie hat weiter gezeigt, dass die durch Wärmerückgewinnung in RLT-Anlagen zurückgewonnene Wärmemenge seit 2011 etwa verdoppelt werden konnte. Dies gilt auch für die C2-Einsparungen, die von 4,14 Mio. t/a im Jahr 2011 auf 8,53 Mio. t/a im Jahr 2021 ebenfalls etwa verdoppelt wurden.

 

Kumulierte Werte zum Nutzen der WRG (thermische Arbeit) und zum Aufwand (elektrische Arbeit) für die Jahre 2006 bis 2021 (Abb. © Kaup)

Für das Jahr 2030 kann eine jährliche Wärmebereitstellung durch die WRG von rund 46 TWh in Nichtwohngebäuden (NWG) geschätzt werden. Der elektrische Aufwand für den Betrieb dieser WRG-Einrichtungen beträgt dann rund 2,2 TWh/a. Daraus ergibt sich für die WRG eine durchschnittliche Arbeitszahl von knapp 21. Die primärenergetische Einsparung liegt damit voraussichtlich bei 46,7 TWh/a und die jährliche CO2-Einsparung bei rund 12,7 Mio. t.

§ 71a Gebäudeautomation

Ein Nichtwohngebäude mit einer Nennleistung der Lüftungsanlage von mehr als 290 kW muss bis zum 31. Dezember 2024 mit einem System für die Gebäudeautomatisierung und -steuerung nach Maßgabe der Absätze 2 bis 4 ausgerüstet werden. Satz 1 ist auch für ein Nichtwohngebäude mit einer Nennleistung für eine Klimaanlage oder eine kombinierte Klima- und Lüftungsanlage von mehr als 290 kW anzuwenden. Zur Erfüllung der Anforderung nach dem ersten Absatz muss ein Nichtwohngebäude mit digitaler Energieüberwachungstechnik ausgestattet werden, mittels derer:

  1. eine kontinuierliche Überwachung, Protokollierung und Analyse der Verbräuche aller Hauptenergieträger sowie aller gebäudetechnischen Systeme durchgeführt werden kann,
  2. die erhobenen Daten über eine gängige und frei konfigurierbare Schnittstelle zugänglich gemacht werden, sodass Auswertungen firmen- und herstellerunabhängig erfolgen können,
  3. Anforderungswerte in Bezug auf die Energieeffizienz des Gebäudes aufgestellt werden können,
  4. Effizienzverluste von gebäudetechnischen Systemen erkannt werden können und
  5. die für die Einrichtung oder das gebäudetechnische Management zuständige Person über mögliche Verbesserungen der Energieeffizienz informiert werden kann.

Monitoring einer RLT-Anlage mit WRG (Abb. © Howatherm)

Anhand des §71a GEG wird deutlich, welchen Einfluss künftig die Gebäudeautomation haben wird. Im eigenen Interesse sollten Betreiber auch daran interessiert sein, laufend über den Zustand ihrer Anlagen informiert zu werden. Zumal Fehlfunktionen erhebliche Energieverluste erzeugen können. Ein laufendes Monitoring der Anlagen ist sinnvoll, da Fehlfunktionen sofort auffallen und rechtzeitig behoben werden können.

Um die Vorgaben des GEG zu erfüllen, wird die energieeffiziente Regelung von RLT-Anlagen zunehmend komplexer. RLT-Geräte sollten mit eigenen Reglern ausgestattet werden, da der Hersteller über das erforderliche Know-how der Verfahrenstechnik verfügt. Weiterhin müssen sich diese Regelsysteme durch offene, standardisierte Schnittstellen möglichst abstimmungsfrei in das Automationssystem des Gesamtgebäudes einfügen lassen. Hier könnte BACnet in Kombination mit der BACtwin-Spezifikation ein zielführender Weg sein.

§ 74 Betreiberpflichten (Energetische Inspektion)

Betreiber einer in ein Gebäude eingebauten Klimaanlage oder kombinierten Klima- und Lüftungsanlage mit einer Nennleistung für den Kältebedarf von mehr als 12 kW haben innerhalb der in § 76 GEG genannten Zeiträume energetische Inspektionen dieser Anlagen durch eine berechtigte Person im Sinne des § 77 GEG durchführen zu lassen. Ein Betreiber kann diese Pflicht durch eine stichprobenweise Inspektion nach Maßgabe von § 75 GEG erfüllen, wenn er mehr als zehn Klimaanlagen oder kombinierte Klima- und Lüftungsanlagen betreibt, die in vergleichbare Nichtwohngebäude eingebaut und nach Anlagentyp und Leistung gleichartig sind. Im Falle eines Nichtwohngebäudes entfällt diese Pflicht, wenn das Gebäude mit einem System für die Gebäudeautomation und Gebäuderegelung ausgestattet ist. Auch hier wird deutlich, wie wichtig die Gebäudeautomation zukünftig sein wird, da mit ihr die Betreiberpflichten erfüllt werden können.

Nach § 75 GEG (Durchführung und Umfang der Inspektion) umfasst die Inspektion einer Klimaanlage oder einer kombinierten Klima- und Lüftungsanlage Maßnahmen zur Prüfung der Komponenten, die den Wirkungsgrad der Anlage beeinflussen, sowie der Anlagendimensionierung im Verhältnis zum Kühlbedarf des Gebäudes. § 76 GEG regelt, dass die Inspektion erstmals im zehnten Jahr nach der Inbetriebnahme erfolgen soll. Danach ist die Anlage wiederkehrend spätestens alle zehn Jahre einer Inspektion zu unterziehen. Eine Inspektion darf nur von einer fachkundigen Person durchgeführt werden.

Fazit

Grundlegende Änderungen finden sich im GEG hauptsächlich in der Verpflichtung zur Nutzung der Gebäudeautomation. Mit § 71a wurde erstmals die Gebäudeautomation als State of the Art gefordert. Dies hat insbesondere Auswirkungen auf die Gestaltung der Regelung der RLT-Anlagen sowie die Inspektionsverpflichtung des Betreibers nach § 74. Ohne Gebäudeautomation ergeben sich hohe Pflichten zur Inspektion von Klima- und Kühlanlagen an den Betreiber, die alle zehn Jahre zu erfüllen sind. Aufgrund dieses langen Zeitraums besteht für Betreiber zudem die Gefahr, dass Anlagen über eine lange Zeit nicht die erwartete Energieeffizienz haben. Mit der Fehlfunktion einer Anlage werden hohe Kosten verursacht, die meist zu spät erkannt werden. Insoweit ist es Betreibern anzuraten, frühzeitig Gebäudeautomation und Monitoring einzusetzen, damit die Anlagen laufend überwacht und Fehlfunktionen in Echtzeit aufgezeigt werden.

Autor: *Prof. Christoph Kaup ist geschäftsführender Gesellschafter der Howatherm Klimatechnik GmbH, Brücken, und Honorarprofessor am Umweltcampus Birkenfeld für Energieeffizienz und Wärmerückgewinnung (Hochschule Trier). Zudem ist er Leiter des Technikums Raumlufttechnik, Vorsitzender des Vorstands des Fachverbands Gebäude Klima (FGK), Ludwigsburg, Mitglied in verschiedenen Normungsgremien und Richtlinienausschüssen sowie Mitglied im Arbeitskreis der Dozenten für Klimatechnik. (Abb. © Kaup)

Rückblick und Ausblick: Teile 1, 3 und 4 der Serie über die technische Umsetzung der GEG-Anforderungen an die Gebäudeautomation

Welche konkreten Anforderungen sich aus dem GEG für die einzelnen Gewerke ergeben, wurde/wird mit Unterstützung verschiedener Experten der betroffenen Gewerke von Mai bis August 2024 aufgezeigt:

  • Teil 1: Allgemeine technische Anforderungen (siehe cci273251)

    Autor: Christian Wild, Geschäftsführer der Iconag Leittechnik GmbH, Idar-Oberstein
  • Teil 3: Anforderungen an das Gewerk Heizung und Warmwasserversorgung 

    Autor: Prof. Michael Krödel, Institutsleiter IGT – Institut für Gebäudetechnologie GmbH, Neubiberg
  • Teil 4: Anforderungen an das Energiemanagement und das Gebäudeautomationsmanagement
    Autoren: Christian Wild (s.u.) und Christoph Zeis, Geschäftsführer Energiedienstleistungsgesellschaft Rheinhessen-Nahe GmbH, Nieder-Olm

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