TEK2GO
Erweiterung und Verbesserung der Bedienbarkeit einer Berechnungsmethode (Teilenergiekennwert-Methode) für die energetische Bilanzierung von Nichtwohngebäuden im Bestand
Ausgangslage
Das Institut Wohnen und Umwelt hat in Zusammenarbeit mit anderen Experten aus Wissenschaft und Praxis im Rahmen des bereits abgeschlossenen Projekts Teilenergiekennwerte von Nichtwohngebäuden eine Methodik zur vereinfachten, energetischen Bilanzierung von Nichtwohngebäuden im Bestand entwickelt. Die Algorithmen wurden in einem Excel-basierten Tool (TEK-Tool) umgesetzt, mit dessen Hilfe bereits viele Gebäude aus verschiedenen Gebäudekategorien energetisch analysiert und dokumentiert wurden. Das TEK-Tool steht der Öffentlichkeit seit 2012 kostenfrei zur Verfügung. Mit dessen Hilfe kann u. a. eine Energiebedarfs- bzw. Verbrauchsanalyse durchgeführt werden. Zudem können durch Auswertung der berechneten Teilenergiekennwerte Empfehlungen zu den Modernisierungsmaßnahmen für die eingesetzten Technologien (Heizung, Lüftung, Beleuchtung, Klimatisierung, usw.) und den Baukörper unterbreitet werden. Aus bisherigen Untersuchungen mit der TEK-Methode sind einige Ideen entstanden, wie die Methodik weiter optimiert bzw. erweitert werden kann. Im Rahmen des laufenden Forschungsprojekts werden diese Überlegungen auf ihre Plausibilität und Umsetzbarkeit untersucht und softwaretechnisch in einer neuen Version des Tools TEK2GO implementiert.
Ziele und methodisches Vorgehen
Ein wesentlicher Bestandteil des Projektes besteht u. a. in der Entwicklung von Methoden zur vereinfachten Bestimmung und Verteilung von Raumzonen, da der Arbeitsaufwand zur Zonierung und Bestimmung der Zonenflächen bzw. Hüllflächen, insbesondere bei komplexen Gebäudekonfigurationen, erfahrungsgemäß relativ viel Zeit beansprucht. Für die Ermittlung der Hüllfläche wurde bereits eine vereinfachte Methode im TEK-Tool umgesetzt. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes wurden daher drei methodische Vorgehensweisen zur Bestimmung und Verteilung von Raumzonen wie folgt entwickelt, um den benötigten Zeitaufwand zu minimieren.
- Entwicklung eines mathematischen Ansatzes:
Die Methodik basiert auf der statistischen Auswertung der primär und sekundär zur Verfügung stehenden Gebäudedaten für unterschiedliche Nichtwohngebäudetypen. Hierbei wird von dem Grundsatz ausgegangen: Bestimmte Gebäudetypen weisen mit höherer Wahrscheinlichkeit eine systematische Aufteilung ihrer Nettogrundfläche in einigen wenigen Nutzungszonen (Standardzonen) auf, z. B. die Existenz der Nutzungszone „Büro“ in den Verwaltungsgebäuden. Hierzu wurden elf Hauptgebäudekategorien aus dem Bauwerkszuordnungskatalog herangezogen, um die Vielfalt des Nichtwohngebäudebestands durch geeignete Gebäudetypen einzugrenzen. Bisher konnte für fünf Hauptgebäudekategorien ein mathematischer Ansatz aus den vorhandenen Daten entwickelt werden. Diese Hauptkategorien wurden zudem, soweit erforderlich, in Unterkategorien spezifiziert. Anschließend wurden für beide die Häufigkeitsverteilungen der Nutzungszonen berechnet. Die entwickelte Methodik wurde mittels Fallstudien validiert bzw. ihre Abweichungen quantifiziert.
- Bestimmung und Verteilung von Raumzonen mittels eines Raumbuches:
Nicht selten existieren für Nichtwohngebäude Raumbücher mit den Angaben von Raumbezeichnungen und Raumflächen (z. B. für die Abrechnung der Gebäudereinigung). Da die Raumbezeichnungen häufig mit deren Nutzung in Verbindung stehen, können sie softwaretechnisch gruppiert und ihre Nettogrundfläche durch die Summation der einzelnen Räume berechnet werden. Werden anschließend diese Raumgruppen einem Nutzungsprofil (gemäß DIN V 18599 Teil 10) zugeordnet, ergeben sich dadurch die erforderlichen Nutzungszonen mit exakten Zonenflächen. Hierbei sind ggf. weitere Angaben notwendig, z. B. ob sich ein Raum außerhalb der thermischen Gebäudehülle befindet.
- Ermittlung der Gebäudedaten aus anderen Programmen:
Stehen Pläne des zu bewertenden Gebäudes in Form von CAD-Dateien zur Verfügung, können mittlerweile die darin enthaltenen Informationen in ein plattform-übergreifendes Format wie Green Building XML (gbXML) überführt werden. Die CAD-Dateien verfügen über die Raumbezeichnungen und Raumflächen hinaus über weitere relevante Informationen wie Hüll- und Fensterflächen, Raumhöhen, bauphysikalische Gegebenheiten usw. Der Umfang solcher Daten ist jedoch von der jeweiligen CAD-Software abhängig. Daher können aus Kompatibilitätsgründen zu diversen CAD-Softwarelösungen leider nur wenige Gebäudedaten mit Hilfe einer entwickelten gbXML-Schnittstelle für das Tool TEK2GO breitgestellt werden. Dazu zählt u. a. die Bildung der Nutzungszonen aus den importierten Daten analog zur Raumbuch-Methode.
- Implementierung einer Datenbank zu Baukonstruktionen und Anlagentechnik:
Die TEK-Methodik basiert auf der einfachen und schnellen Erfassung bzw. Komplementierung der fehlenden Gebäudedaten. Eine Datenbank (DB) mit typischen Baukonstruktionen und technischen Anlagen des Bestands und für die Sanierung) beschleunigt diesen Prozess. Hierzu wurde die bereits entwickelte Schnittstelle zu einer Access-DB mit relevanten Daten erweitert. Zudem wurden die Wärmeschutzstandards durch die vordefinierten Baukonstruktionen und technischen Anlagen in der DB implementiert, um eine zügige Berechnung eines Wärmeschutzniveaus für das betrachtete Gebäude ermöglichen.
- Umsetzung auf tragbare Tablet-Computer:
Bei der energetischen Bilanzierung und zur Ermittlung der Sanierungsmaßnahmen von Bestandsgebäuden fehlen häufig die notwendigen Gebäudedaten. Eine Vor-Ort-Gebäudebegehung kann in diesen Fällen nötig sein. Zur Beschleunigung der Datenaufnahme sowie zur Verbesserung der Benutzerfreundlichkeit werden momentan einerseits die Benutzeroberflächen von TEK2GO überarbeitet, andererseits wird das Tool zum direkten Einsatz bei den Begehungen mittels eines Tablet-Computers softwaretechnisch optimiert.
Bearbeitungszeitraum
2017 - 2020
Projektteam IWU
- Behrooz Bagherian, Prof. Dr. Volker Ritter, Stefan Swiderek, Desirée Kaufmann, Kornelia Müller
Kontakt
Behrooz Bagherian
06151 2904-33
b.bagherian(at)iwu(dot)de
Fördermittelgeber
- Bundesinstituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) im Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR)
Gefördert mit Mitteln der Forschungsinitiative ZukunftBau
Ein Forschungsprogramm des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB)
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