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Sanierung angesagt? Der Fingerabdruck des Gebäudes verrät es

Ein an der Hochschule Luzern entwickeltes Tool erstellt für verschiedene Gebäudetypen einen charakteristischen «energetischen Fingerabdruck». Werden im Gebäude abweichende Energieverbrauchswerte gemessen, kann das als Zeichen für eine notwendige Sanierung gedeutet werden. Dieses Wissen hilft Gemeinden und Immobilienfirmen, die Erneuerung ihres Gebäudeparks zu planen.

Leonid LeivaLeonid Leiva4 min

Der Gebäudepark der Schweiz besteht aus mehr als 2 Millionen Gebäuden und verursacht rund die Hälfte des schweizweiten Energieverbrauchs. Während Neubauten immer höheren Effizienzstandards genügen, weisen Gebäude mit Baujahr vor 1980 einen 4- bis 7-mal höheren Energiebedarf auf. Diese Bestandsbauten zu sanieren ist eine dringende Aufgabe für die Eigentümer. Doch bisher stagniert die Sanierungsquote in der Schweiz bei einem Wert um 0.9 %. Das heisst: Weniger als eines von hundert sanierungsbedürftigen Gebäuden wird pro Jahr tatsächlich energetisch saniert. 

Mit verschiedenen Fördermitteln versuchen Bund und Kantone finanzielle Anreize für die Erneuerung der Bestandsbauten zu schaffen. Die Entscheidung, welches Gebäude wann zu sanieren sei, kann Eigentümern jedoch Kopfzerbrechen bereiten. 

Genauer als herkömmliche Methoden

Abhilfe schaffen möchte Axel Seerig, Professor an der Hochschule Luzern (HSLU) in Horw. Er und sein Team haben für verschiedene Gebäudetypen wie Bürogebäude, Schulen oder Wohngebäude eruiert, welche Faktoren den Stromverbrauch eines Gebäudes beeinflussen. Mithilfe von Informationen wie dem Baujahr, der Qualität der Gebäudehülle oder der verwendeten Gebäudetechnik kann dann ein Computerprogramm berechnen, wie hoch der «Normalverbrauch» eines jeden Gebäudetyps liegen sollte. Die Forscher um Seerig machten sich dabei fortgeschrittene Computeralgorithmen zunutze. «Wir setzen statistische Verfahren ein – unter anderem sogenannte Cluster-Analysen – , die auch in anderen Branchen wie der Medizintechnik und der IT-Technologie für Massendaten (Big Data) verwendet werden. Diese Verfahren liefern durch ihre hohe Treffsicherheit deutlich genauere Vorhersagen des zu erwartenden Energieverbrauchs eines Gebäudes als die im Facility Management üblicherweise verwendeten Methoden (Zeitreihenanalysen). Genauere Vorhersagen sind wiederum wichtig, um herauszufinden, ob das Gebäude tatsächlich mehr Energie verbraucht als es sollte.

Nehmen wir zum Beispiel ein Bürogebäude: Anhand von spezifischen Daten wie dem Baujahr, der Geschossfläche, der Belegung usw. wird dessen Fingerabdruck erstellt. Der Fingerabdruck gibt Auskunft darüber, welchen Energieverbrauch von diesem Gebäude zu erwarten ist und somit als normal angesehen werden kann. Dann vergleicht man dieses erwartete Gebäudeverhalten mit Messungen des Energieverbrauchs des analysierten Gebäudes in Echtzeit. Liegt der gemessene Energiebedarf zu weit über dem vom «Fingerabdruck» ermittelten Wert, ist dies ein Zeichen dafür, dass möglicherweise eine energetische Sanierung des Gebäudes angezeigt ist. 

In Wirklichkeit gibt der Fingerabdruck nicht einen einzigen Wert für den normalen Energiebedarf an, sondern eine Bandbreite von Werten, die im Bereich des Normalen liegen würden. Diese Bandbreite der Soll-Werte für den Energieverbrauch wird in der Regel für einen Gebäudetyp weitgehend automatisch durch den verwendeten Computeralgorithmus detektiert. Der «Fingerabdruck» gibt das zu erwartende energetische Verhalten eines Gebäudes normalerweise mit stündlicher Genauigkeit an. «Das genügt für die meisten Anwendungen im Gebäudebereich», erklärt Seerig. Je nach Anwendung kann der Fingerabdruck so eingestellt werden, dass der zu erwartende Energieverbrauch in kleineren oder grösseren Zeitintervallen bestimmt wird. So kann die Information über den Energiebedarf zum Beispiel bei Industrieanwendungen jede Halb- oder gar jede Viertelstunde benötigt werden. Auf der Skale eines Areals muss der Energiebedarf hingegen nicht in solch kleinen Zeitintervallen bekannt sein.

Fundierte Entscheidungen zum Sanierungsbedarf

Der Zeitaufwand für die Erstellung eines energetischen Fingerabdrucks ist beim aktuellen Stand der Entwicklung nicht zu unterschätzen. «Die Erstellung eines Fingerabdrucks bedarf einerseits Messungen, andererseits Rechnungen, also Simulationen am Computer. Daher kann mit 1 bis 2 Wochen Aufwand gerechnet werden», erklärt Seerig. Die Genauigkeit des Fingerabdrucks hänge dabei von den Messwerten ab, die zu seiner Erstellung verwendet wurden: Liegen diese Messwerte nur auf Monatsbasis vor, ist die Genauigkeit geringer, als wenn Werte auf Stundenbasis benutzt werden. 

Von den Vorteilen der Fingerabdruck-Methode überzeugt sind nicht nur Seerig und seine Mitstreiter. Am Markt haben die HSLU-Ingenieure bereits erste Aufträge erhalten. «Die bisherigen Kunden sind auf der einen Seite Planer aus dem Bereich Gebäudeautomation, auf der anderen Seite öffentliche Verwaltungen mit einer Vielzahl von Liegenschaften», berichtet Seerig. Der wichtigste Vorteil der Fingerabdruck-Methode liege darin, dass die Bewertung des energetischen Zustands einer Liegenschaft auf einem statistisch abgesicherten Datensatz beruht. «Damit werden die Potenziale zu Energieeinsparungen eines Gebäudes klar aufgezeigt und subjektive Wertungen vermieden. Auf dieser Basis können Verwaltungen und Eigentümer fundierte Entscheidungen treffen», betont Seerig. 

Doch noch bleibe einiges zu tun, um die Fingerabdruck-Methode effizienter zu machen und deren Marktstellung weiter zu stärken. «Wir streben voll automatisierte Verfahren an, denn nur so wird eine wirkliche Praxis-, und somit Massentauglichkeit der Methode erreicht», sagt Seerig. Eine wichtige Verbesserung für den Erfolg der Methode wäre die Beschleunigung der zurzeit noch sehr zeitintensiven Erstellung des Fingerabdrucks selbst.

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