Teilenergiekennwerte von Nichtwohngebäuden

Wissenschaftler des Instituts Wohnen und Umwelt (IWU) haben zusammen mit anderen Fachleuten aus Wissenschaft und Praxis im ENOB-Forschungsprojekt Teilenergiekennwerte von Nichtwohngebäuden (kurz: TEK) eine Methodik erarbeitet, die eine schnelle energetische Bilanzierung von Nichtwohngebäuden im Bestand erlaubt. Mit der im Projekt entwickelten EXCEL-Arbeitshilfe, dem TEK-Tool, ist selbst bei komplexen Gebäuden eine aussagekräftige Schwachstellenanalyse binnen zwei bis drei Tagen möglich, das hat die umfangreiche Feldphase mit Analysen an 75 Nichtwohngebäuden gezeigt. Das TEK-Tool lehnt sich methodisch an die Gesamtenergiebilanz nach DIN V 18599 an, berücksichtigt aber durch zahlreiche Vereinfachungsmöglichkeiten die oftmals dürftige Datenlage bei Bestandsgebäuden. Der Bilanzkreis wurde auf nutzerspezifische Energiebedarfe erweitert, so dass eine sinnvoller Vergleich von Bedarf und Verbrauch möglich wird.

Mit dem TEK-Lastgangtool und dem TEK-Hochrechnungstool wurden zwei weitere Arbeitshilfen bereit gestellt, die zur Auswertung von Messdaten aus Bestandsgebäuden sehr nützlich sind. In der Energieberatung muss die Wirtschaftlichkeit von Energiesparmaßnahmen berechnet werden. Dazu steht das TEK-WiBe-Tool zusammen mit einer Datenbank mit Kostenkennwerten aus bekannten Veröffentlichungen zur Verfügung.

Teilenergiekennwerte sind nach Gewerken und/oder Nutzungszonen differenzierte, flächenbezogene Kennwerte des Bedarfs an Nutz-, End- oder Primärenergie. Damit lässt sich die Bedarfsstruktur eines Gebäudesstruktur eines Gebäudes transparent darstellen und Schwachstellen werden schnell erkennbar. Die Querschnittsanalyse der inzwischen 93 in der TEK-Datenbank gesammelten und qualitätsgesicherten Gebäudedatensätze zeigen eine gute Übereinstimmung von rechnerischem Bedarf und gemessenem Verbrauch. Aus diesem Datenbestand wurden Korrekturfunktionen für dem Abgleich von Bedarf und Verbrauch empirisch  abgeleitet. Es zeigt sich, wie bei Wohngebäuden auch, ein nicht-linearer Verlauf der Korrekturfunktionen. Ein Bedarfs-Verbrauchs-Abgleich ist Voraussetzung für eine verlässliche Bestimmung des Einsparpotenzials.

TEK wurde für die schnelle energetische Analyse von komplexen Gebäuden im Bestand konzipiert. Ziel ist es, die Verbrauchsstruktur transparent zu machen, die energetische Qualität von Gebäude und Anlagen zu bewerten und energetische Schwachstellen aufzudecken. TEK kann auch zur Analyse von vielen Gebäuden in einem Portfolio genutzt werden. Die sinnvolle Anwendung erfordert bauphysikalische und technische Querschnittskenntnisse, wie sie typischerweise ein Energieberater hat.

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Projektleitung

Institut Wohnen und Umwelt GmbH

Kontakt
Michael Hörner
m.hoerner(at)iwu(dot)de

Die Methodik und das TEK-Tool wurden - in seiner Zeit als Mitarbeiter am IWU - federführend erarbeitet von
Prof. Dr.-Ing. Jens Knissel
Universität Kassel, Fachbereich Architektur, Fachgebiet Technische Gebäudeausrüstung

Projektteilnehmer

Unterstützung

Nutzung der Ergebnisse von:
Lichtmeß, Markus
(Goblet Lavandier & Associés):
Vereinfachung für die energetische Bewertung von Gebäuden; Dissertation an der Bergischen Universität Wuppertal, 2010

Das ZUB unterstützt uns durch Energieberater-Software für EnEV 2009 und DIN V 18599
ZUB — Institut für Energieberater, DIN V 18599, Software und EnEV

Ein Projekt von

Gefördert vom

Weitere Informationen

ENOB Info

BINE News

BINE Info

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Zum Download

Das TEK-Tool steht zusammen mit dem Tool Lastganganalyse, dem Tool Hochrechnung von Kurzzeitmessungen und dem TEK-Wirtschaftlichkeitstool als Freeware zur kostenfreien Nutzung zur Verfügung. Die Verwendung der Tools und der hinterlegten Algorithmen zu Erstellung kommerzieller Software-Produkte bedarf der Genehmigung durch die Institut Wohnen und Umwelt GmbH.

TEK-Tool
(Version 6.3-DB-4.34)
Handbuch
Berechnungsgrundlagen

Vorlage Standardbericht

Tool Lastganganalyse
(Version 54)
Handbuch
Leitfaden

Tool Hochrechnung
(Version 2.1)
Bedienungsanleitung
Leitfaden

TEK-Wirtschaftlichkeitstool
(Version 2.5.1)
DB-Kosten-2.5.1
TEK-EingabeDBKosten-2.5
Anwenderhinweise

TEK-QSA

Querschnittsanalyse
Bericht aus der Feldphase

TEK-DB

Auswertungen in
der TEK-Datenbank
(in Kürze)

Das TEK-Tool, das TEK-WiBe-Tool und das TEK-Lastgangtool basieren auf MS-EXCEL und nutzen Makros. Sie sind unter den folgenden Umgebungen getestet und lauffähig:

  • Betriebssystem WINDOWS XP

    • Office 2007 (32 bit mit oder ohne Access Installation)

  • Betriebssystem WINDOWS 7

    • Office 2007 (32 bit und 64 bit, mit oder ohne Access Installation)
    • Office 2010 (32 bit und 64 bit, mit oder ohne Access Installation)
    • Office 2013 (32 bit und 64 bit, mit oder ohne Access Installation)
    • gemeinsame Installation von Office 2007 und 2010

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Projektbeschreibung

Bei Nicht-Wohngebäuden existieren große wirtschaftliche Einsparpotenziale. Neben dem Heizenergieverbrauch liegen sie insbesondere beim elektrischen Energieverbrauch für Beleuchtung, Lüftung, Klimatisierung und Arbeitshilfen. Für bestehende Gebäude fehlen bisher befriedigende Lösungen für die Betrachtung der Gesamtenergieeffizienz. Die Bilanzierung nach DIN V 18599 ist aufgrund der erforderlichen detaillierten Eingabedaten nur in Ausnahmefällen anwendbar. Die Aussagekraft des für bestehende Nicht-Wohngebäude seit der EnEV 2007 geforderten Energieverbrauchsausweises ist begrenzt.

In dem Forschungsprojekt Teilenergiekennwerte von Nichtwohngebäuden (TEK) wird diese Lücke geschlossen, indem eine speziell auf die energetische Analyse von bestehenden Nichtwohngebäuden zugeschnittene Methodik mit zugehörigem EXCEL-Tool - TEK-Tool - entwickelt und erprobt wird.

Die Bilanzierung ist angelehnt an die DIN V 18599, es werden jedoch im Rechenkern vereinfachte Algorithmen in der Zonenbilanz aus dem Programm EnerCalc angewendet. Auch die Anlagen der Beleuchtung und der technischen Gebäudeausrüstung werden vereinfacht und unter Nutzung von im Gebäude ablesbaren technischen Daten abgebildet. Grundlage für eine realistische Berechnung von Einsparpotenzialen ist ein Bedarfs-Verbrauchs-Abgleich im Ist-Zustand. Um diesen sinnvoll durchführen zu können, werden auch nutzungsspezifische Stromverbräuche von Dienstleistungsgebäuden in die Analyse einbezogen. Außerdem können Nutzungsparameter in zwei Berechnungsmodi eingegeben werden: Im Modus "DIN V 18599" werden die Standardnutzungsprofile der DIN V 18599-100:2009-10 zugrunde gelegt, im Modus "Objektspezifisch" können z.B. Nutzungszeiten, Raumtemperaturen und interne Wärmequellen, wie im Objekt vorgefunden, eingegeben werden. An welchen Stellen vereinfacht und/oder objektspezifisch gerechnet werden kann bzw. der Bilanzraum erweitert wurde, zeigt folgende Abbildung in der Übersicht.


Die Analyse mit TEK bildet die Struktur des Energieverbrauchs differenziert nach Nutzungszonen und Gewerken ab und bewertet diese Teilenergiebedarfe mit tabellierten Referenz-Teilenergiekennwerten in 5 Energieaufwandsklassen. Energetische Schwachstellen können so leicht identifiziert werden. Ausgehend von der Ist-Analyse können nach dem Bedarfs-Verbrauchs-Abgleich und unter Nutzung der Ergebnisse der Schwachstellenanalyse Modernisierungsmaßnahmen zur energetischen Verbesserung bilanziert werden. 

Ergänzend hierzu wurde ein "Leitfaden zur Durchführung und Interpretation von Lastgangmessungen" an Haupt- oder Unterzählern durch das Fachgebiet Bauphysik und Technischer Ausbau des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT fbta) erstellt. Das zugehörige EXCEL-Tool erleichtert die Verarbeitung von entsprechenden Messdaten und stellt Standardauswertungen und Diagramme bereit. Die Frage, wie Kurzzeitmessungen von 3 bis 5 Wochen an möglicherweise vorhandenen Unterzählern oder mit mobilen Messeinrichtungen zur Einschätzung des Jahresverbrauchs herangezogen werden können, wird in einem separaten "Leitfaden Hochrechnung von Kurzzeitmessungen" des Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) behandelt.

Die Wirtschaftlichkeit von Maßnahmenpaketen wird nach der Methodik aus dem "Leitfaden Energie im Hochbau"des IWU auf der Grundlage der jährlichen Gesamtkosten bewertet. Die verbrauchsgebundenen Kosten werden mit Hilfe der Endenergiebedarfe aus dem TEK-Tool bestimmt, die kapitalgebunden Kosten über eine Grobkostenschätzung und die Kosten für Instandhaltung aus üblichen Prozentsätzen der Investition pro Jahr. Dazu wurde im Projekt eine Datenbank mit typischen Modernisierungsmaßnahmen aufgebaut und ein EXCEL-Tool zum Wirtschaftlichkeitsvergleich von Modernisierungsvarianten erstellt.

Projektstatus
Das Projekt gliedert sich in mehrere Phasen, die zeitlich und inhaltlich ineinander greifen.
In Phase 1 wurden die methodischen Grundlagen für die energetische Gebäudebewertung geschaffen. Die methodischen Arbeiten der Phase 1 sind in weiten Teilen abgeschlossen. Die neuen Analysewerkzeuge – das TEK-Tool, Lastganganalyse, Leitfaden Hochrechnung von Kurzzeitmessungen, Wirtschaftlichkeitstool, Maßnahmen-Datenbank – liegen vor und werden derzeit anhand der Erfahrungen aus der Feldphase intensiv überarbeitet.
Alle Werkzeuge wurden in Phase 2 auf Praxistauglichkeit getestet, indem sie an 75 Nicht-Wohngebäuden angewendet wurden. Unter Koordination des IWU arbeiteten sieben Projektpartner in der Feldphase des Projekts.
Phase 3  beinhaltete die Querschnittsanalyse der Ergebnisse aus den 75 Gebäudeanalysen mit dem TEK-Instrumentarium. Die Teilenergiekennwerte wurden validiert und überarbeitet Erkenntnisse zum Abgleich von Verbrauch und Bedarf gewonnen.
Phase 4 wurde als Ergebnis der bisherigen Erfahrungen im Projekt TEK konzipiert und ist derzeit in Bearbeitung. Sie beinhaltet die Fortschreibung des TEK-Instrumentariums in Anlehnung an die novellierte DIN V 18599:2011-12. Berechnungsverfahren für viele innovative Effizienztechniken werden in das TEK-Tool aufgenommen.

Aus der Methode der Teilenergiekennwerte werden weitere, vereinfachte Werkzeuge zur schnellen, überschlägigen Bewertung der Energieeffizienz von Nichtwohngebäuden in ganzen Gebäudeportfolios bzw. zur Szenarienanalyse von regionalen bzw. nationalen Gebäudebeständen abgeleitet. Dazu dienen die vom Hessischen Umweltministerium geförderten Projekte Verbrauchsstrukturanalyse und Nichtwohngebäudetypologie.

Produkt
Das TEK-Tool und die anderen im Projekt erstellten Tools stehen als Freeware zur kostenlosen Nutzung zur Verfügung. Die Verwendung zur Erstellung kommerzieller Softwareprodukte bedarf der Genehmigung durch die Institut Wohnen und Umwelt GmbH bzw. KIT-fbta oder ISE für die jeweils erstellten Tools.
Das TEK-Tool und die anderen im Projekt erstellten Tools basieren auf MS-EXCEL und nutzen Makros. Alle Tools sind nur unter den oben angegebenen Softwareumgebungen gesichert lauffähig.

Ein Anwender-Support durch das IWU oder andere Projektteilnehmer ist leider nicht möglich, wir bitten um Ihr Verständnis. Wir verweisen auf die Handbücher bzw. Kommentare in den Tools.

Die Institut Wohnen und Umwelt GmbH oder andere Projektteilnehmer des Forschungsprojekts "Teilenergiekennwerte von Nichtwohngebäuden" haften nicht für eventuelle Schäden infolge der Benutzung des TEK-Tools oder anderer im Projekt TEK erstellter Tools. Insbesondere ist jede Haftung für Schäden (z.B. durch entgangene Einsparung etc.) ausgeschlossen, die durch die Verwendung von Berechnungsergebnissen oder von Daten oder Informationen aus den Tools verursacht werden. Die Rechenwerkzeuge wurden sorgfältig programmiert und getestet, die Referenz-Teilenergiekennwerte unter plausiblen Annahmen berechnet. Es wird keine Gewährleistung oder Haftung dafür übernommen, dass die Tools fehlerfrei betrieben werden können bzw. dass die hinterlegten Formeln oder Berechnungen fehlerfrei sind.

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