Energieeffizienz in Grünen Gebäuden optimieren
‚Green Buildings‘ im Vergleich zu ‚Smart Buildings‘
Grüne Gebäude und Energieeffizienz sind aktuelle Themen bei Architekten, Planern und Betreibern von Zweckgebäuden und spielen auch bei privaten Eigenheimen eine immer größere Rolle. Doch worin liegt der Unterschied zwischen einem Grünen Gebäude und einem intelligenten Gebäude, bzw. welches ist energieeffizienter? Während Grüne Gebäude sich auf das Design und die Verwendung von umweltfreundlichen Baumaterialen konzentrieren, geht es bei den intelligenten Gebäuden meist um technische Aspekte.
Bei Grünen Gebäuden liegt der Fokus oft auf der Nutzung erneuerbarer Energien, wie z.B. Sonnenlicht, Solar- und Photovoltaiktechnologien. Sie nutzen Pflanzen und Bäume als grüne Dächer, Regengärten und zur Reduzierung von Regenwasserverlust. Grüne Gebäude bestehen meist aus Materialien, die als umweltfreundlich eingestuft sind und weniger Schadstoffe an die Umwelt abgeben. Während Grüne Gebäude sich also auf das Design und die Verwendung von umweltfreundlichen Baumaterialen konzentrieren, geht es bei den intelligenten Gebäuden meist um technische Aspekte. Hier spielen beispielsweise die Integration von HLK-Anlagen (Heizung, Lüftung und Klima), Beleuchtungs-, Sicherheits- und anderen Systemen eine wesentliche Rolle, um den Energieverbrauch im Gebäude zu reduzieren. Bei Verwendung von ‚grünen‘ Baumaterialien werden zwar höhere Investitionskosten mittelfristig durch Einsparungen beim Energieverbrauch ausgeglichen; jedoch handelt es sich um ein passives Konzept, das langfristig kaum weitere Energieoptimierung zulässt. Deshalb darf die Planung von energieeffizienten Gebäuden nicht bei der Materialauswahl stehen bleiben, sondern muss mit aktiven Elementen der intelligenten Gebäudetechnik kombiniert werden.
Der Nutzen intelligenter Gebäude
Grüne Gebäude können helfen, den Energieverbrauch auf verschiedenste Weise zu reduzieren. Eine häufige Methode ist die Nutzung von natürlichem Sonnenlicht, denn es kann die Abhängigkeit von elektrischen Beleuchtungen verringern. Zusätzlich ermöglicht die Kombination von Sonnenlichtnutzung und einer intelligenten Beleuchtungssteuerung eine signifikante Optimierung des Energieverbrauchs bei gleichzeitig erhöhtem Komfort (Konstantlichtsteuerung). Ähnliche Konzepte lassen sich auch bei HKL-Anlagen unter Nutzung von Sonnenwärme oder Solarthermie in Kombination mit intelligenter Fensterverschattung realisieren. Selbst ein sehr grünes Gebäude kann also hinsichtlich der Energieeffizienz mit einer intelligenten Steuerung von Verbrauchern verbessert werden. Obwohl Grüne Gebäude einen wichtigen Beitrag zur Reduzierung von Treibhausgasen leisten, spielen intelligente Steuerungen im täglichen Einsatz eine mindestens genauso große Rolle. Intelligente Gebäude können außerdem in flächendeckende Energiemanagementkonzepte von Energieversorgern integriert werden (z.B. Demand Response: siehe GD-Titelstory Nr. 11+12 2007). Obwohl aktives Energiemanagement einen wesentlichen Beitrag zur Reduzierung des Energieverbrauches und damit des Co2-Ausstoßes leisten kann, wird es noch zu selten im Konzept der grünen Gebäude berücksichtigt. Man betrachte beispielsweise den US-amerikanischen Markt, mit dem größten pro Kopf Energiebedarf weltweit: Wenn nur 10% der Elektrizität durch den Einsatz von Gebäudeautomation in jedem Bau eingespart werden könnte, hätte dies eine Reduktion der Co2-Emissionen zur Folge, die einem Benzinverbrauch von mehr als 45Mrd. Litern pro Jahr entspricht (laut einer Studie der U.S. Climate Technology Cooperation)!
Anwendungsbeispiel 1
Der Alcampo Supermarkt in Barcelona, Spanien benötigte eine intelligente Gebäudeautomation zur Reduzierung des Energieverbrauchs. Weitere Anforderungen waren eine Verringerung des Wartungsaufwands und eine Verbesserung des Kundenkomforts. Das Unternehmen musste mehrere verschiedene Überwachungs- und Kontrollnetzwerke integrieren und insgesamt 18.000m² mit einem einheitlichen Gebäudemanagementsystem überwachen. Die gewählte Lösung besteht aus einem Kontrollnetzwerk auf der Basis der LonWorks-Technologie von Echelon, das Gebäude-Subsysteme nahtlos integriert. In der Gebäudeleitzentrale werden zentral alle Echtzeitdaten aus allen Subsystem gesammelt und ausgewertet. Dies ermöglicht eine Fernüberwachung und Fehlerdiagnose. Darüber hinaus wird durch den Einsatz von Präsenz-, Einbruch- and Helligkeitssensoren das Klima im Gebäude optimiert und die Sicherheit verbessert. Mit mehr als 250 Lon Geräten integriert das System die Subsysteme nahtlos miteinander, einschließlich HLK, Innen- und Außenbeleuchtung, Feueralarm, Notausgangstüren u.v.m.
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– Senkung der Energiekosten um 20%
– Verbesserung des Raumklimas und der Sicherheit
– Reduzierung von Installations- und 
Intelligentes Lichtmanagement.
Wartungskosten
ROI-Energiemanagement- und Kontrollsysteme
In der Vergangenheit unterlagen Entscheidungen für Energiemanagement- und Gebäudeautomationssysteme häufig separat verantwortlichen Abteilungen. Sie erforderten getrennte Ertrags- und ROI-Berechnungen und unterschiedliche Fachkräfte waren für die Einschätzung und Implementierung zuständig. Die Forderung an Optimierung des Energiebedarfs hat diese Art von getrennten Entscheidungsprozessen überflüssig gemacht. Heute sind energieeffiziente Gebäude allein aus Kostengesichtspunkten ein Muss für viele Unternehmen in verschiedenen Märkten. Wenn man bedenkt, dass intelligente Gebäude nahezu jede Art von elektrischen Geräten enthalten, ermöglicht allein die Integration einer Beleuchtungs- und HLK-Anlage eine Energieeinsparung. Derartige Kombinationen bieten zusätzlich in Form von individuell angepasster Arbeitsbereiche Komfort für Angestellte und Gebäudebetreiber.
Anwendungsbeispiel 2
Das Balanced Office Building (B.O.B.) Aachen wurde als Teil eines Niedrigenergie-Bauprogramms errichtet, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie gefördert wird. Das Solarbau-Programm demonstriert die Möglichkeit, energieeffiziente Bürogebäude auch unter wirtschaftlichen Aspekten (Bau-, Installations-, Betriebskosten, etc.) zu realisieren. Dabei ging es besonders um die optimierte Nutzung von Energie. So werden passive und aktive Solaranlagen, hochmoderne HLK-Systeme und innovative Wärmeisolation kombiniert. Hiermit wurde grünes Bauen durch intelligente Gebäudetechnologien optimiert. Durch die Wahl der Baumaterialien und der Isolation dient allein die Bausubstanz als Wärme- bzw. Kältespeicher, der je nach Jahreszeit Heizung und Kühlung des Gebäudes unterstützt. Der Energieverbrauch wird zusätzlich durch ein Beleuchtungskonzept optimiert (Verschattung & Nutzung von Tageslicht). Die Nutzung von geothermischen Ressourcen (z.B. Erdwärme) wird durch Wärmepumpen und unterirdisch verlegte Sensoren ermöglicht, die über ein LonWorks-System untereinander vernetzt sind. LonWorks gesteuerte Lüftungseinheiten stellen sicher, dass im Gebäude ein ideales Klima herrscht. Ein Wettervorhersagedienst versorgt das Lon-System mit meteorologischen Informationen, die der HLK-Anlage eine automatische Reaktion auf Wetteränderungen ermöglicht. Das gesamte System wird über einen einzigen Webserver gesteuert, der eine 24/7-Fernüberwachung ermöglicht.
Auf einen Blick
– Das Gebäudeleitsystem integriert und automatisiert HLK- und Beleuchtungs-Systeme innerhalb des Gebäudes zu den Investitionskosten eines konventionellen Gebäudes
– HLK- und Beleuchtungskosten liegen 80% unter denen eines vergleichbaren konventionellen Bürogebäudes
– 97% der Nutzer sind mit der Raumautomation des Gebäudes zufrieden
Fazit
Die Kombination von grünen Baumaterialien und intelligenter Steuerung von Energieverbrauchern ermöglicht die Verbesserung der Energieeffizienz selbst bei grünen Zweckgebäuden und Eigenheimen. Ein großes Potential liegt in der ständigen Anpassung des LonWorks-Systems an die sich verändernden Parameter der Gebäudenutzung und Umweltbedingungen. Egal wie ‚grün‘ die Konstruktion eines Gebäudes ist, es kann mit Hilfe eines intelligenten Kontrollsystems nur noch ‚grüner‘ werden.
