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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Verbesserung einer Energieeffizienz eines in Planung befindlichen Gebäudes. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Systems ist die Energieeffizienz insbesondere eines in Planung befindlichen Gebäudes verbesserbar. Ferner wird die Auswahl geeigneter Anlagentechnikmodule für das Gebäude erleichtert.
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Im Umfeld von Gebäuden hat die Digitalisierung bereits umfänglich Einzug gehalten. Für die Gebäudeplanung, Gebäudeoptimierung, Gebäudebewirtschaftung und dergleichen existiert mittlerweile eine Vielzahl unterschiedlicher digitaler Werkzeuge. Durch den Einsatz moderner Technik sowie intelligenter Systeme kann im Bereich von Gebäuden ein hohes Sparpotenzial realisiert werden. Die Gebäudeautomation stellt in diesem Rahmen eine zunehmend populäre Möglichkeit zur Steigerung der Energieeffizienz sowie Erhöhung des Komforts dar.
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Während die Hülle eines Gebäudes bei der Verbesserung der Energieeffizienz stets im Fokus stand, spielt eine vernetzte sowie intelligente Gebäudetechnik aufgrund des großen Einsparungspotenzials eine zunehmende Rolle. Die meisten in einem Gebäude installierten Gewerke gehen heutzutage über eine einfache Automatisierung hinaus. Mittels intelligenter Algorithmen sind Trends auswertbar sowie Gebrauchs- und Verhaltensmuster erkennbar und mit zunehmender Genauigkeit prognostizierbar. Somit sind vorausschauende Regelstrategien, eine Optimierung von Sicherheitsmaßnahmen sowie eine Reduzierung des Energieverbrauchs bzw. eine Verbesserung der Energieeffizienz bewirkbar.
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Die EN15232 stellt zwei Methoden zur Abschätzung einer durch Gebäudeautomation (GA) und eines technischen Gebäudemanagements (TGM) erzielbaren Energieeffizienz des Gebäudes bereit. Gemäß einer ersten Methode kann die Energieeffizienz faktorbasiert berechnet werden. Nach einer zweiten Methode erfolgt die Ermittlung der Energieeffizienz durch ein detailliertes Berechnungsverfahren für welches eine genaue Kenntnis der vorhandenen bzw. eingeplanten Anlagentechnik sowie Automation nötig ist. Mittels der zweiten Methode ist eine höhere Genauigkeit der Bestimmung der Energieeffizienz erzielbar.
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Spezielle Tools ermöglichen eine raumweise stündliche Berechnung und Optimierung des Energie- und Leistungsbedarfs von geregelten Gebäuden für Heizung, Lüftung, Klima, Beleuchtungen und Betriebseinrichtungen. Das Berechnungsverfahren zielt auf die gesamtheitliche Optimierung des Energie- und Leistungsbedarfs dieser Gebäude ab. Dabei werden die komplexen Zusammenhänge zwischen Nutzung und Komfort-Diensten, wie z.B. Heizung, Lüftung, Kühlung oder dergleichen, Fassadengestaltung, Sonnenschutz, Baukonstruktionen, Haustechnik sowie Gebäudeautomation realitätsnah, beispielsweise im Stundenschritt, abgebildet. Auf diese Weise können ein Energie- sowie Leistungsbedarf von Gebäuden leicht ermittelt werden. Ferner sind ein sommerlicher Wärme- und Blendschutz sowie ein zu erwartender thermischer und Luftqualitäts-Komfort bestimmbar. Schließlich wird hierdurch die Berechnung eines benötigten statischen sowie dynamischen Energiebedarfs für die vorgesehenen bzw. vorhandenen Gebäudedienste ermöglicht.
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Vorhandene Methoden zur Bestimmung sowie zur Verbesserung der Energieeffizienz von Gebäuden haben den Nachteil, dass die Bestimmung der Energieeffizienz stets anhand konkreter Gebäudeanlagen bzw. -technik erfolgt. Zum Anwenden dieser Methoden ist demnach eine Auswahl der Gebäudeanlagen bzw. -technik erforderlich. Im Rahmen einer Verbesserung der Energieeffizienz ist somit eine Vielzahl von Berechnungen auf Basis unterschiedlicher Gebäudeanlagen bzw. -technik notwendig. Diese zahlreichen Varianten erfordern einen großen Rechenaufwand und führen zu hohen Planungskosten.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Verbesserung einer Energieeffizienz eines Gebäudes zu schaffen, welches die Nachteile des Stands der Technik behebt oder zumindest teilweise behebt. Es ist insbesondere die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Verbesserung einer Energieeffizienz eines Gebäudes bereitzustellen, das mit einfachen Mitteln sowie kostengünstig die Bestimmung der Energieeffizienz des Gebäudes sowie die Auswahl geeigneter Gebäudeanlagen bzw. -technik ermöglicht.
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Voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Verbesserung einer Energieeffizienz eines in Planung befindlichen Gebäudes gemäß Anspruch 1 sowie ein System zur Verbesserung einer Energieeffizienz eines in Planung befindlichen Gebäudes gemäß Anspruch 8 gelöst. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- - Bereitstellen eines digitalen Grundmodells des Gebäudes mittels einer Recheneinheit,
- - Festlegen einer Mehrzahl unterschiedlicher funktionsbezogener Raumkategorien mittels der Recheneinheit,
- - Zuordnen bestehender technischer Gebäudeautomationsfunktionen, die in einer mit der Recheneinheit gekoppelten Speichereinheit gespeichert sind, zu den unterschiedlichen Raumkategorien mittels der Recheneinheit,
- - Anordnen von funktionsbezogenen Räumen im digitalen Grundmodell des Gebäudes durch Zuordnen der festgelegten funktionsbezogenen Raumkategorien zum digitalen Grundmodell des Gebäudes auf Basis eines Belegungsplans des Gebäudes mittels der Recheneinheit,
- - Virtuelles Koppeln der funktionsbezogenen Räume mit Versorgungssträngen eines virtuellen Gebäudeautomationssystems auf Basis der zugeordneten technischen Gebäudeautomationsfunktionen mittels der Recheneinheit,
- - Bestimmen einer Energieeffizienz des virtuellen Gebäudes auf Basis der mit den Versorgungssträngen gekoppelten funktionsbezogenen Räume mittels der Recheneinheit, und
- - Auswahl geeigneter Anlagentechnikmodule für die Gebäudeautomation aus einer in einer Speichereinheit gespeicherten Liste verfügbarer Anlagentechnikmodule auf Basis der bestimmten Energieeffizienz und der mit den Versorgungssträngen gekoppelten funktionsbezogenen Räume mittels der Recheneinheit.
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Die Recheneinheit kann beispielsweise als PC, Laptop, Tablet, Smartphone oder dergleichen ausgebildet sein. Das digitale Grundmodell und/oder die funktionsbezogenen Raumkategorien und/oder die Zuordnung der technischen Gebäudeautomationsfunktionen und/oder die Anordnung der funktionsbezogenen Räume im digitalen Grundmodell und/oder die virtuelle Kopplung der funktionsbezogenen Räume mit den Versorgungssträngen und/oder die Bestimmung der Energieeffizienz und/oder die zur Verfügung stehenden Anlagentechnikmodule und/oder die Auswahl der geeigneten Anlagentechnikmodule werden vorzugsweise in einer Cloud abgelegt und sind somit von unterschiedlichen Orten abrufbar.
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In dem digitalen Grundmodell werden eine Ausbildung sowie Eigenschaften des Gebäudes digital abgebildet. Ein solches digitales Abbild wird auch als „Digitaler Zwilling“ bezeichnet. Das digitale Grundmodell zeigt beispielsweise die Ausbildung sowie Anordnung von Raumfenstern, Raumwänden, Raumböden, Raumdecken und dergleichen. Eigenschaften von Raumfenstern sind beispielsweise Rahmenmaterial, -größe, -dicke, -form, - querschnitt und dergleichen sowie Verglasungsart, z.B. Doppel- oder Dreifachverglasung, Scheibendicke, Scheibenmaterial und dergleichen. Ferner werden im digitalen Grundmodell vorzugsweise Merkmale, wie z.B. Außenwandaufbau, -material, sowie -stärke, Raumhöhe, Deckenstärke und dergleichen berücksichtigt. Das digitale Modell bildet einen Soll-Zustand des Gebäudes nach dessen Errichtung oder Renovierung möglichst genau ab. Das digitale Grundmodell wird mittels der Recheneinheit, insbesondere in einer Cloud, bereitgestellt.
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Eine funktionsbezogene Raumkategorie definiert im Rahmen der Erfindung eine Verwendung bzw. einen Zweck eines Raums. In Abhängigkeit der funktionsbezogenen Raumkategorie können eine Ausbildung sowie Anforderungen an Gebäudetechnik bzw. Raumversorgung sowie Automation von Räumen unterschiedlicher Raumkategorien variieren. Die Raumkategorien werden vorzugsweise als Templates festgelegt und in einer Cloud abgespeichert. Ferner können funktionsbezogene Raumkategorien durch spezifische Nutzungszeiten sowie unterschiedliche Klimaanforderungen gekennzeichnet sein. Die unterschiedlichen Raumkategorien werden mittels der Recheneinheit festgelegt.
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Beim Zuordnen bestehender technischer Gebäudeautomationsfunktionen zu den unterschiedlichen Raumkategorien wird qualitativ eine Art des Versorgungsbedarfs von Räumen der jeweiligen Raumkategorien bestimmt. Der Versorgungsbedarf umfasst technische Funktionen, wie beispielsweise das Heizen, Kühlen, Lüften, Ausleuchten oder Abdunkeln bzw. Abblenden von Sonneneinstrahlung. Da die verschiedenen Raumkategorien jeweils einen bestimmten Zweck erfüllen, können unterschiedliche Raumkategorien einen unterschiedlichen Versorgungsbedarf aufweisen. Ferner ist den unterschiedlichen Raumkategorien vorzugsweise jeweils mindestens eine Regelungsfunktion der technischen Funktionen zugeordnet. Folglich kann es vorgesehen sein, dass einzelne Raumkategorien nur einige dieser Funktionen erfordern. Ferner können in diesem Verfahrensschritt Wechselwirkungen unterschiedlicher technischer Gebäudeautomationsfunktionen berücksichtigt werden, beispielsweise dass ein Kühlen und Heizen nicht gleichzeitig erfolgen oder dass durch Abblenden von Sonnenstrahlen ein zusätzlicher Kühlungsbedarf reduziert sowie ein Beleuchtungsbedarf erhöht werden kann. Das Zuordnen erfolgt mittels der Recheneinheit.
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Das Anordnen der funktionsbezogenen Räume im digitalen Grundmodell erfolgt auf Basis des Belegungsplans des Gebäudes. Durch den Belegungsplan sind anzuordnende Raumkategorien sowie vorzugsweise die Anzahl sowie Ausbildung von Räumen der jeweiligen Raumkategorie bestimmt. Ferner kann der Belegungsplan bereits voraussichtliche Nutzungszeiten der jeweiligen Räume bzw. Raumkategorien berücksichtigen. Beim Anordnen der funktionsbezogenen Räume werden vorzugsweise Synergien zwischen benachbarten Räumen berücksichtigt, um Energieverluste durch Wärmeaustausch zwischen benachbarten Räumen zu minimieren. Raumkategorien, die beispielsweise eine besondere Kühlung oder Heizung erfordern werden demnach vorzugsweise neben gleichen oder ähnlichen Raumkategorien angeordnet. Ferner kann vorgesehen sein, dass Räume von Räumkategorien ohne besondere Anforderungen als Puffer, etwa gemäß einem Isolator, zwischen unterschiedlichen Raumkategorien angeordnet werden. Das Anordnen erfolgt mittels der Recheneinheit.
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Beim virtuellen Koppeln werden die funktionsbezogenen Räume an Versorgungsstränge des virtuellen Gebäudeautomationssystems auf Basis der zugeordneten technischen Gebäudeautomationsfunktionen virtuell gekoppelt. Auf diese Weise werden die Räume beispielsweise mit einzelnen Versorgungssträngen zur Bereitstellung diverser Versorgungsmittel, wie z.B. für Luft, Warmwasser, Kaltwasser und dergleichen, verbunden. Das virtuelle Koppeln erfolgt mittels der Recheneinheit.
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Auf Basis der mit den Versorgungssträngen gekoppelten funktionsbezogenen Räume kann nun die Energieeffizienz des Gebäudes bestimmt werden. Diese Energieeffizienz ist unabhängig von konkreten Anlagentechnikmodulen zur Bereitstellung der technischen Gebäudeautomation sowie der Versorgungsmittel bestimmbar. Das Bestimmen erfolgt mittels der Recheneinheit.
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Auf Basis der bestimmten Energieeffizienz und der mit den Versorgungssträngen gekoppelten funktionsbezogenen Räume erfolgt die Auswahl geeigneter Anlagentechnikmodule für die Gebäudeautomation aus der in einer Speichereinheit gespeicherten Liste verfügbarer Anlagentechnikmodule. Bei der Verfügbarkeit mehrerer zur Auswahl in Frage kommender Anlagetechnikmodule kann erfindungsgemäß das Bestimmen der Energieeffizienz beispielsweise ein- oder mehrmals wiederholt werden, vorzugsweise mit jeweils unterschiedlichen Kombinationen von Anlagentechnikmodulen, um Einflüsse der gewählten Anlagentechnikmodule auf die Energieeffizienz zu ermitteln und somit die Auswahl der Anlagentechnikmodule im Hinblick auf die Energieeffizienz zu optimieren. Die Auswahl der Anlagentechnikmodule erfolgt mittels der Recheneinheit.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Verbesserung einer Energieeffizienz eines Gebäudes hat gegenüber bekannten Verfahren den Vorteil, dass ein zuverlässiges Bestimmen der Energieeffizienz des in Planung befindlichen Gebäudes unabhängig von Anlagentechnikmodulen erfolgen kann. Somit ist erfindungsgemäß die Auswahl geeigneter Anlagentechnikmodule vereinfacht, da die ermittelte Energieeffizienz diesem Verfahrensschritt bereits zugrunde liegt. Durch Iterationsschleifen, also wiederholtes Ermitteln der Energieeffizienz unter Berücksichtigung ausgewählter Anlagentechnikmodule, kann die Energieeffizienz mit einfachen Mitteln weiter verbessert werden. Ferner wird die Auswahl geeigneter Anlagentechnikmodule für das Gebäude erleichtert.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass eine oder mehrere der funktionsbezogenen Raumkategorien aus der folgenden Liste festgelegt werden:
- - Arbeitszimmer,
- - Flur,
- - Konferenzraum,
- - Küche,
- - Labor,
- - Toilette,
- - Technikraum,
- - Rechenzentrum,
- - Lager.
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Durch diese Raumkategorien ist eine Vielzahl unterschiedlicher Räume mit unterschiedlichen Anforderungen sowie Nutzungen bestimmt. Ein Arbeitszimmer kann dabei beispielsweise eine Raumkategorie mit größtem Nutzungsgrad darstellen. Küchen werden beispielsweise zu bestimmten Stoßzeiten regelmäßig stärker frequentiert als zu Nebenzeiten. Ein Labor erfordert in der Regel ein vorgegebenes Klima und wird daher bevorzugt an einer Seite des Gebäudes angeordnet, welche diesem Klima besonders gerecht wird. Ein Rechenzentrum produziert Wärme und erfordert eine Kühlung. Daher wird das Rechenzentrum vorzugsweise auf einer Nord- bzw. einer Schattenseite des Gebäudes angeordnet. Ein Lager kann in Abhängigkeit der zu lagernden Objekte beispielsweise bei temperatursensiblen Objekten eine Kühlung erfordern oder bei temperaturrobusten Objekten frei im Gebäude anordenbar sein. Ebenso können Klimaanforderungen einer Toilette als relativ gering eingestuft werden. Auf Basis dieser funktionsbezogenen Raumkategorien wird eine besonders realitätsnahe Bestimmung der Energieeffizienz eines Gebäudes ermöglicht.
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Weiter bevorzugt werden die technischen Gebäudeautomationsfunktionen in Abhängigkeit von Raumbenutzungszeiten und/oder Raumautomationsgraden und/oder einer Ausbildung und/oder einer Anordnung von Raumfenstern, Raumwänden, eines Raumbodens und/oder einer Raumdecke zu den unterschiedlichen Raumkategorien zugeordnet. Raumbenutzungszeiten sind Zeiten, während denen mit einer Benutzung eines Raums zu rechnen ist. Ein Arbeitszimmer wird entsprechend lange Raumbenutzungszeiten aufweisen, während ein Konferenzraum eher ein geringeres Nutzungszeitfenster aufweist, wobei die regelmäßige Benutzung des Konferenzraums später anfängt und früher aufhört. Eine Toilette weist noch geringere Raumbenutzungszeiten auf. Somit ist beispielsweise einer Klimatisierung eines Arbeitszimmers eine größere Wichtigkeit beizumessen als einer Klimatisierung einer Toilette. Die Klimatisierung, insbesondere Kühlung, eines Konferenzraums kann daher später erfolgen als die Klimatisierung bzw. Kühlung eines Arbeitszimmers und früher beendet werden. Ferner kann beispielsweise ein Stromverbrauch der Toilette durch eine intelligente Lichtsteuerung reduziert werden. Eine Küche wird insbesondere zu Pausenzeiten benutzt. An ein Labor können beispielsweise besondere Anforderungen an ein definiertes Raumklima gestellt werden, beispielsweise zur exakten Regelung von Lufttemperatur, Luftfeuchte und dergleichen. Die Raumautomationsgrade sind erfindungsgemäß vorzugsweise von den funktionsbezogenen Raumkategorien abhängig. Ein Arbeitszimmer oder ein Konferenzraum weist demnach vorzugsweise einen höheren Raumautomationsgrad als ein Flur, eine Küche oder eine Toilette auf. Die Lage sowie Ausbildung von Fenstern, Decken, Böden und Wänden können sich direkt auf die technischen Gebäudeautomationsfunktionen auswirken. Bei relativ kleinen Gebäudefenstern hat eine Sonnenblende beispielsweise einen geringeren Effekt als bei relativ großen Gebäudefenstern. Bei einer relativ großen Raumhöhe ist ein auszutauschendes Luftvolumen größer als bei einer relativ geringen Raumhöhe. Wanddicken bzw. -stärken haben einen direkten Einfluss auf die Wärmedämmung der Räume bzw. des Gebäudes.
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Vorzugsweise erfolgt das Anordnen der funktionsbezogenen Räume im digitalen Grundmodell zur weiteren Verbesserung der Energieeffizienz des Gebäudes in Abhängigkeit einer geographischen Ausrichtung des Gebäudes sowie aufgrund der Raumbenutzungszeiten und/oder des Raumautomatisierungsgrads. Ferner kann erfindungsgemäß die geographische Lage des Gebäudes - insbesondere in Bezug auf die jeweilige Klimazone, berücksichtigt werden. Räume mit einem höheren Kühlungsbedarf oder einem geringeren Lichtbedarf können beispielsweise bevorzugt auf einer Nordseite des Gebäudes angeordnet werden. Räume mit einem hohen Nutzungsgrad am Nachmittag bei hohem Wärmebedarf können beispielsweise vorzugsweise an einer Süd-Westseite des Gebäudes angeordnet werden.
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Ferner ist bevorzugt, dass die Einflüsse der geographischen Ausrichtung des Gebäudes, der Raumbenutzungszeiten und/oder des Raumautomatisierungsgrads auf die Anordnung der funktionsbezogenen Räume im Gebäude mittels Gewichtungsfaktoren gewichtet werden. Durch diese Gewichtungsfaktoren kann ermittelt werden, welche Auswirkungen die einzelnen Merkmale, wie z.B. geographische Anordnung am Gebäude, Raumbenutzungszeiten und Raumautomatisierungsgrad, auf einen funktionsbezogenen Raum haben. Anschließend werden die Räume unter Berücksichtigung dieser Gewichtung vorzugsweise möglichst energieeffizient im Gebäude angeordnet. Eine Gewichtung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die einzelnen Merkmale entgegenwirkende Auswirkungen auf den Raum haben. So wird ein Abblendungsbedarf bei einer Anordnung auf einer Nordseite des Gebäudes geringer als auf der Südseite sein. Der Abblendungsbedarf steht in direktem Bezug zum Kühlungsbedarf des Raums. Ein Beleuchtungsbedarf ist wiederum auch vom Abblendungsbedarf abhängig. Mittels einer Gewichtung der einzelnen Merkmale ist somit eine Anordnung der Räume unter dem Gesichtspunkt einer weiteren Verbesserung der Energieeffizienz der Räume optimierbar.
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Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Anordnen der funktionsbezogenen Räume im digitalen Grundmodell zur weiteren Verbesserung der Energieeffizienz des Gebäudes derart erfolgt, dass funktionsbezogene Räume mit gleichen oder ähnlichen Gebäudeautomationsfunktionen bevorzugt nebeneinander angeordnet werden. Diese Maßnahme trägt insbesondere einer Zwischenwirkung benachbarter Räume Rechnung. Auf diese Weise können beispielsweise Räume mit hohem Kühlungsbedarf vorzugsweise direkt nebeneinander angeordnet werden, um einen Wärmeaustausch zwischen diesen Räumen zu minimieren. Alternativ kann ein Raum mit mittlerem Wärme- bzw. Kältebedarf vorzugsweise zwischen dem Raum mit hohem Kältebedarf und dem Raum mit hohem Wärmebedarf angeordnet werden, um einen Wärmeübergang zwischen den Räumen zumindest einzudämmen. Wäre ein Raum mit hohem Kältebedarf direkt neben einem Raum mit hohem Wärmebedarf angeordnet, träten aufgrund von Wärmeströmen zwischen den Räumen hohe Energieverluste auf, die durch Nachversorgung der Räume mit Kälte bzw. Wärme auszugleichen wäre. Somit können Energieverluste reduziert werden. Ferner hat dieses den Vorteil, dass eine Gesamtlänge der Versorgungsleitungen des Gebäudes reduzierbar ist.
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Es ist bevorzugt, dass Gebäudeautomationsfunktionen aus der folgenden Liste verwendet werden:
- - Heizen,
- - Kühlen,
- - Beleuchten,
- - Lüften,
- - Abblenden,
- - Abschatten.
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Das Heizen und Kühlen kann über eine oder mehrere zentrale Einheiten, welche beispielsweise in einem Betriebsraum des Gebäudes angeordnet sind, oder über dezentrale Einheiten, welche beispielsweise in den jeweiligen Räumen angeordnet sind, erfolgen. Für das Beleuchten wird erfindungsgemäß eine Stromversorgung bereitgestellt. Das Lüften erfolgt vorzugsweise mittels einer zentralen Lüftungseinheit. Die zentrale Lüftungseinheit kann erfindungsgemäß vorzugsweise zusätzliche Gebäudeautomationsfunktionen, insbesondere Heizen und/oder Kühlen, übernehmen. Das Abblenden erfolgt vorzugsweise über entsprechende Jalousien, die manuell und/oder elektrisch verstellbar sind. Gemäß einer bevorzugten Automation erfolgt das Abblenden und/oder Abschatten automatisch mittels einer zentralen Steuereinheit, welche das Abblenden bzw. Abschatten in Abhängigkeit der Tageszeit und/oder der Jahreszeit und/oder der Sonnenintensität regelt. Ferner ist die zentrale Steuereinheit vorzugsweise ausgebildet, die Beleuchtung in den Räumen in Abhängigkeit der vorhandenen Lichtintensität zu regeln.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein System zur Verbesserung einer Energieeffizienz eines in Planung befindlichen Gebäudes gelöst. Das System weist eine Recheneinheit zum Bereitstellen eines digitalen Grundmodells des Gebäudes, zum Festlegen einer Mehrzahl unterschiedlicher funktionsbezogener Raumkategorien, zum Zuordnen bestehender technischer Gebäudeautomationsfunktionen, die in einer mit der Recheneinheit gekoppelten Speichereinheit gespeichert sind, zu den unterschiedlichen Raumkategorien, zum Anordnen von funktionsbezogenen Räumen im digitalen Grundmodell des Gebäudes durch Zuordnen der festgelegten funktionsbezogenen Raumkategorien zum digitalen Grundmodell des Gebäudes auf Basis eines Belegungsplans des Gebäudes, zum virtuellen Koppeln der funktionsbezogenen Räume mit Versorgungssträngen eines virtuellen Gebäudeautomationssystems auf Basis der zugeordneten technischen Gebäudeautomationsfunktionen, zum Bestimmen einer Energieeffizienz des virtuellen Gebäudes auf Basis der mit den Versorgungssträngen gekoppelten funktionsbezogenen Räume sowie zum Auswählen geeigneter Anlagentechnikmodule für die Gebäudeautomation aus einer in einer Speichereinheit gespeicherten Liste verfügbarer Anlagentechnikmodule auf Basis der bestimmten Energieeffizienz und der mit den Versorgungssträngen gekoppelten funktionsbezogenen Räume auf. Ferner weist das System eine Cloud zum Bereitstellen der funktionsbezogenen Raumkategorien und einer Liste für eine Automation des Gebäudes zur Verfügung stehender Anlagentechnikmodule sowie eine digitale Schnittstelle zur Anbindung an ein Building Information Modeling System auf. Das erfindungsgemäße System weist dieselben Vorteile auf, wie bereits voranstehend zu dem Verfahren beschrieben sind. Demnach hat das erfindungsgemäße System zur Verbesserung einer Energieeffizienz eines Gebäudes hat gegenüber bekannten Systemen den Vorteil, dass ein zuverlässiges Bestimmen der Energieeffizienz des in Planung befindlichen Gebäudes unabhängig von Anlagentechnikmodulen erfolgen kann. Somit ist erfindungsgemäß die Auswahl geeigneter Anlagentechnikmodule vereinfacht, da die ermittelte Energieeffizienz diesem Verfahrensschritt bereits zugrunde liegt. Ferner wird die Auswahl geeigneter Anlagentechnikmodule für das Gebäude erleichtert.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
- 1 in einem Ablaufdiagramm eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
- 2 eine Verknüpfung technischer Gebäudeautomationsfunktionen eines Gebäudes.
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In 1 ist das erfindungsgemäße Verfahren in einem Ablaufdiagramm schematisch abgebildet. In einem ersten Verfahrensschritt 100 wird ein digitales Grundmodell eines Gebäudes mittels einer Recheneinheit bereitgestellt. Das digitale Grundmodell weist vorzugsweise Wände, Fenster, Türen, Decken sowie Böden auf. In dem digitalen Grundmodell vorhandene Räume oder Raumflächen sind vorzugsweise zumindest im Wesentlichen funktionsneutral.
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In einem zweiten Verfahrensschritt 200 wird mittels der Recheneinheit eine Mehrzahl unterschiedlicher funktionsbezogener Raumkategorien festgelegt. Die funktionsbezogenen Raumkategorien können beispielsweise ein Arbeitszimmer, einen Flur, einen Konferenzraum, eine Küche, ein Labor, eine Toilette, einen Technikraum oder dergleichen aufweisen.
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In einem dritten Verfahrensschritt 300 werden bestehende technische Gebäudeautomationsfunktionen mittels der Recheneinheit aus einer Speichereinheit ausgelesen und zu den unterschiedlichen Raumkategorien zugeordnet. Technische Gebäudeautomationsfunktionen sind beispielsweise, Heizen, Kühlen, Beleuchten, Lüften, Abblenden oder dergleichen.
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In einem vierten Verfahrensschritt 400 werden funktionsbezogene Räume im Gebäude angeordnet. Dieses Anordnen erfolgt mittels der Recheneinheit durch Zuordnen der festgelegten funktionsbezogenen Raumkategorien zum digitalen Grundmodell des Gebäudes auf Basis eines Belegungsplans des Gebäudes. Im Belegungsplan sind vorzugsweise Raumbenutzungszeiten und/oder Raumautomationsgraden und/oder einer Ausbildung und/oder einer Anordnung von Raumfenstern, Raumwänden, eines Raumbodens und/oder einer Raumdecke berücksichtigt.
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In einem fünften Verfahrensschritt 500 werden die funktionsbezogenen Räume mit Versorgungssträngen eines virtuellen Gebäudeautomationssystems auf Basis der zugeordneten technischen Gebäudeautomationsfunktionen mittels der Recheneinheit virtuell gekoppelt.
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In einem sechsten Verfahrensschritt 600 wird die Energieeffizienz des Gebäudes auf Basis der mit den Versorgungssträngen gekoppelten funktionsbezogenen Räume mittels der Recheneinheit bestimmt.
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In einem siebten Verfahrensschritt 700 werden mittels der Recheneinheit geeignete Anlagentechnikmodule für die Gebäudeautomation aus einer in einer Speichereinheit gespeicherten Liste verfügbarer Anlagentechnikmodule ausgewählt. Die Auswahl erfolgt auf Basis der bestimmten Energieeffizienz und der mit den Versorgungssträngen gekoppelten funktionsbezogenen Räume.
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In 2 ist eine Gebäudeautomation schematisch abgebildet. Die Gebäudeautomation weist eine Vielzahl von Verknüpfungen technischer Gebäudeautomationsfunktionen eines Gebäudes auf. Ein solcher Aufbau ist in Tabelle 4 der EN 15232-1 vom Juli 2016 im detailliert erläutert.
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In einem Raum A ist eine Kühlung 2 mit einer TABS-Kühlungsübergaberegelung 1 sowie einer Kühlungsübergabe- und/oder Verteilungsregelung für den intermittierenden Betrieb 14 angeordnet. Die TABS-Kühlungsübergaberegelung 1 ist einer Regelung der Übergabe für ein technisches Gebäudemanagement F für den Heizungsbetrieb. Das technische Gebäudemanagement F ist auch unter der Bezeichnung „TABS“ bekannt. Ferner ist in dem Raum A eine Heizung 4 mit einer TABS-Heizübergaberegelung 3 sowie einer Heizungsübergabe- und/oder Verteilungsregelung für den intermittierenden Betrieb 13 angeordnet. Die TABS-Heizübergaberegelung 3 ist einer Regelung der Übergabe für ein technisches Gebäudemanagement F für den Kühlungsbetrieb.
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Ferner weist der Raum A zur Regelung des Raumklimas eine variable Volumenstromanlage 5, eine Konstantvolumenanlage 6, einen Umluftgebläsekonvektor 7, einen Frischluftgebläsekonvektor 8, eine Jalousie 9 zum Abblenden von Sonnenlicht sowie eine Beleuchtungsvorrichtung 10 auf. Der Raum A ist an ein Technisches Gebäudemanagement F mit einem Building Automation and Control System 11 sowie ein Warmwassersystem E mit einem Trinkwarmwassersystem 12 angebunden.
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Zur Bereitstellung der Betriebsmittel, weist die Gebäudeautomation ein Kühlsystem B, ein Lüftungssystem C mit einer Lüftungsanlage 27 und ein Heizungssystem D auf. Das Kühlungssystem B weist eine Kühlungsvorrichtung 19 sowie eine Fernkühlung 18 bzw. eine Anbindung an ein Fernkühlungssystem auf. Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass nur jeweils eine dieser Komponenten vorhanden ist. Die Bereitstellung der Kühlung ist über eine Kühlerbetriebsabfolge 17 geregelt. Das Kühlsystem B weist einen optionalen Kältespeicher 16 zum Speichern von Kälte sowie einen Kühlungsverteiler 15 zum Verteilen von Kälte im Gebäude auf. Das Heizungssystem D weist einen Heizkessel 23, eine Fernheizung 24, eine Wärmepumpe 25 und eine Außeneinheit 26 zur Regelung eines Wärmeerzeugers auf. Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass nur jeweils eine dieser Komponenten vorhanden ist. Die Bereitstellung der Wärme ist über eine Wärmeerzeugerbetriebsabfolge 22 geregelt. Überdies weist das Heizungssystem D einen Wärmespeicher 21 zum Speichern von Wärme sowie einen Wärmeverteile 20 zum Verteilen der Wärme im Gebäude auf.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist ein zuverlässiges Bestimmen der Energieeffizienz des Gebäudes unabhängig von konkreten Ausgestaltungen einzelner Komponenten der Gebäudeautomation möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- TABS-Kühlübergaberegelung
- 2
- Kühlung
- 3
- TABS-Heizübergaberegelung
- 4
- Heizung
- 5
- Variable Volumenstromanlage
- 6
- Konstantvolumenanlage
- 7
- Umluftgebläsekonvektor
- 8
- Frischluftgebläsekonvektor
- 9
- Jalousie
- 10
- Beleuchtungsvorrichtung
- 11
- Building Automation and Control System
- 12
- Trinkwarmwassersystem
- 13
- Heizungsübergabe- und/oder Verteilungsregelung für den intermittierenden Betrieb
- 14
- Kühlungsübergabe- und/oder Verteilungsregelung für den intermittierenden Betrieb
- 15
- Kühlungsverteiler
- 16
- Kältespeicher
- 17
- Kühlerbetriebsabfolge
- 18
- Fernkühlung
- 19
- Kühlvorrichtung
- 20
- Wärmeverteiler
- 21
- Wärmespeicher
- 22
- Wärmeerzeugerbetriebsabfolge
- 23
- Heizkessel
- 24
- Fernheizung
- 25
- Wärmepumpe
- 26
- Außeneinheit
- 27
- Lüftungsanlage
- A
- Raum
- B
- Kühlsystem
- C
- Lüftungssystem
- D
- Heizungssystem
- E
- Warmwassersystem
- F
- Technisches Gebäudemanagement
- 100
- erster Verfahrensschritt
- 200
- zweiter Verfahrensschritt
- 300
- dritter Verfahrensschritt
- 400
- vierter Verfahrensschritt
- 500
- fünfter Verfahrensschritt
- 600
- sechster Verfahrensschritt
- 700
- siebter Verfahrensschritt
