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Fachartikel: Nachhaltigkeit und intelligentes Energiemanagement in Gebäuden

Energiemanagement
Energiemanagement (Quelle: www.fotolia.com/mast3r)

Klimaschutz und die Verringerung von Treibhausgasen sind dringende Aufgaben unserer Gesellschaft. Ein Schlüssel für die Bewältigung dieser Herausforderungen ist eine effiziente und nachhaltige Energienutzung. Dabei kommt eine herausragende Rolle der Steigerung der Energieeffizienz in Gebäuden zu. Denn der größte Anteil am primären Energieverbrauch entfällt noch vor Verkehr und Industrie auf die Versorgung von Gebäuden. In Deutschland zum Beispiel gibt es 21 Millionen Gebäude. Der Anteil dieser Gebäude am gesamten deutschen Energieverbrauch beträgt 35 Prozent. Um 80 Prozent soll nach den Plänen der Bundesregierung der Primärenergiebedarf von Gebäuden bis Ende 2050 reduziert werden. Der größte Anteil des Energieverbrauchs in Gebäuden entfällt auf Wohnhäuser: In Ein- und Zweifamilienhäusern werden 39 Prozent der gesamten Energie genutzt, Mehrfamilienhäuser schlagen mit 24 Prozent zu Buche. Die restlichen 37 Prozent am Gebäudeenergieverbrauch gehen auf das Konto der Nichtwohngebäude.

Eine schonende Energienutzung lässt sich neben Maßnahmen an der Gebäudehülle durch den Einsatz intelligenter Gebäudesystemtechnik verwirklichen. Durch eine smarte und vernetzte Raum- und Gebäudesteuerung von Beleuchtung, Sonnenschutz, Heizung, Lüftung und Klimatechnik sowie der übrigen haustechnischen Systeme kann viel Energie gespart und die CO2-Emission verringert werden. Dabei liegen die größten Energieeffizienzpotenziale aufgrund ihrer Größe, ihres Zustands sowie der jeweiligen Nutzung bei Nichtwohngebäuden wie Büro-, Schul- und Industriegebäuden, Krankenhäusern, Einkaufszentren, Kongresszentren, Hotels oder Banken.

Die Energie, die in ein Gebäude geliefert wird, teilt sich in thermische Energie für Heizung, Warmwasser und Kühlung sowie die elektrische Energie für Beleuchtung und elektrische Verbraucher auf. Die Maßnahmen und Technologien für eine effiziente Energieverwendung in Gebäuden sind vielfältig. Eine gut abgestimmte Gebäudeautomation sorgt dafür, dass die jeweilige Menge an Wärme, Kälte, Luft sowie Licht an den aktuellen Bedarf angepasst wird. Dies erfordert zum einen eine intelligente Vernetzung der verschiedenen Gewerke wie HLK-Anlagen (Heizungs-, Lüftungs-, Klima- und Kälte-Anlagen), Licht, Einzelraumregelungen, Sonnenschutz und Zugangskontrolle. Zum anderen ist systematisches Energiemanagement und eine kontinuierliche Anpassung von Nutzung, Betrieb und Verbrauch Voraussetzung für mehr Energieeffizienz im Gebäude.

Wird die intelligente Gebäudesystemtechnik mit der Nutzung erneuerbarer Energien kombiniert, fällt die Energiebilanz noch günstiger aus. Erneuerbare Energie aus Wind, Sonne, Wasser und Erdwärme sind nachhaltig und dauerhaft zur Verfügung stehende Ressourcen. Eine Photovoltaikanlage ist z.B. eine gute Möglichkeit, umweltfreundlichen Strom aus Sonnenenergie zu erzeugen. Um den Solarstrom flexibel nutzen zu können, bedarf es der Kopplung des PV-Systems mit einer Speicherlösung. Somit kann die selbst produzierte Energie zu Spitzenverbrauchszeiten verfügbar gemacht werden. Eine optimale Ausbeute der Energie erfährt der Nutzer aber erst dann, wenn das PV-System in die Gebäudeautomation integriert ist.

Einsparungen im Heizenergieverbrauch lassen sich durch Einzelraumregelungen erzielen. Sensoren überwachen die Anwesenheit, die Raum- oder die Außentemperatur. In Abhängigkeit dieser Einflussgrößen wird nun die Temperatur angepasst. Lohnenswert ist der Einsatz der Einzelraumregelung vor allem in wenig oder nur zeitweise genutzten Räumen. Zu beachten ist, dass die Raumfühler geschützt vor Umgebungseinflüssen, wie Sonneneinstrahlung, Fremdwärmequellen, Zugluft usw. montiert werden müssen, damit sie richtig arbeiten können. Moderne Einzelraumregelsysteme besitzen zusätzlich praktische Aktionsprogramme, die sich schnell aktivieren und wieder deaktivieren lassen. So sorgt zum Beispiel die Funktion „Abwesend” dafür, dass eine vorher festgelegte Absenktemperatur für alle Räume in Gang gesetzt wird.

Lichtregelung
Lichtregelung (Quelle: www.fotolia.com/marog-pixcells)

Erhebliche Stromeinsparungen lassen sich durch die Modernisierung der lichttechnischen Anlage erzielen. Hier sorgen die Umrüstung auf LED- oder Energiesparlampen, der Einbau von Helligkeitssensoren oder die Steuerung durch Anwesenheitsmelder für den Spareffekt. Die entsprechende Verknüpfung der Lichttechnik mit einem übergeordneten Gebäudeautomationssystem sorgt für die optimale Ausschöpfung der Energieeffizienzpotenziale. So kann mit Tageslicht- und präsenzabhängigen Lichtregelungen z.B. in Bürogebäuden erheblich Energie eingespart werden: Präsenzmelder dimmen die Leuchten am Arbeitsplatz nach einer wählbaren Zeit der Abwesenheit, schalten sie dann automatisch aus und bei erneuter Anwesenheit wieder ein. Oder eine tageslichtabhängige Regelung wird aktiviert. Hier erfolgt eine Zuschaltung von Kunstlicht nur, wenn die Beleuchtungsstärke nicht ausreicht. Darüber hinaus können auch individuelle Lichtszenarien gespeichert und auf Knopfdruck abgerufen werden.

Die Einzelraumregelung und das Lichtmanagement sind nur zwei Beispiele, wie Gebäudeautomation die Energieeffizienz von Gebäuden verbessern kann. Die notwendigen Technologien hierfür werden durch die Industrie bereits heute bereitgestellt.

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