5.11.15 ERFA MINERGIE 1
Energetische Betriebsoptimierung - Monitoring
Pierre Schoeffel
Leiter Geschäftsstelle
Fotolia
5.11.15 ERFA MINERGIE
Was ist Monitoring?Was ist heute in einer breiten Anwendung möglich und sinnvoll?In welchen Bandbreiten?Motivation, Chancen Nutzen aus der Sicht des Betreibers?Stolpersteine?
• Allgemeine Betrachtungen und Feststellungen
• Kontext• Vorschriften• Voraussetzungen• SIA 2048
Nutzen
Mögliche StolpersteineAnregungen, Überlegungen zum Monitoring
Ein Paar Inputs aus dem reellen Leben
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Inhalt
5.11.15 ERFA MINERGIE
GNI Gebäude Netzwerk Initiative
Mitglieder: 180 Firmen / Verbände
National führende Verband für Gebäudeautomation und Intelligentes Wohnen. Zusammenarbeit national und international mit Verbänden. Förderung der qualitativen Gebäudevernetzung
Promotion von StandardsInformationAusbildungSeminarePresseNetworkingArbeitsgruppenPlattform für Bauherren
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5.11.15 ERFA MINERGIE
Wie lange braucht das Natursystem der Erde um das Naturkapital das jedes Jahr benutzt wird, zu ersetzen?Heute nutzt die Menschheit Ressourcen von 1,5 Planeten. Das bedeutet, dass die Erde über ein Jahr und sechs Monate braucht, um den Verbrauch der Menschheit eines Jahres zu decken.
46 % des Gesamtenergieverbrauchs der Schweiz wird in Gebäuden verbraucht.
Lebenszyklus der Gebäude:
Erstellungskosten?Betriebskosten?
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1,5 46 80
Quelle: footprintnetwork.org
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Wie lange braucht das Natursystem der Erde um das Naturkapital das jedes Jahr benutzt wird, zu ersetzen?Heute nutzt die Menschheit Ressourcen von 1,5 Planeten. Das bedeutet, dass die Erde über ein Jahr und sechs Monate braucht, um den Verbrauch der Menschheit eines Jahres zu decken.
46 % des Gesamtenergieverbrauchs der Schweiz wird in Gebäuden verbraucht.
Lebenszyklus der Gebäude:
Erstellungskosten?Betriebskosten?
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1,5 46 80
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MuKen– Stand 9.1.2015
Art. 5.2 Pflicht / betroffene Gebäude (V)
Neubauten der Kategorien III bis XII (SIA 380/1) mit mindestens 5000 m2 EBF sind mit Einrichtungen zur Gebäudeautomation auszurüsten, die folgende Überwachungsfunktionen aufweisen: a. Erfassung der Energieverbrauchsdaten getrennt nach Hauptenergieträger; b. Ermittlung der Energieeffizienz-Kennzahlen der Wärmepumpen und Kältemaschinen; c. Ermittlung der Energieeffizienz-Kennzahlen von Wärmerückgewinnungs- und Abwärmenutzungsanlagen; d. Erfassung der Betriebszeiten der Hauptkomponenten für die Aufbereitung und Verteilung der Wärme, Kälte und Luft; e. Erfassung der wichtigsten Vor- und Rücklauftemperaturen, sowie einiger repräsentativen Raumtemperaturen und der Aussentemperatur; f. benutzerfreundliche Darstellung der in a. bis e. erwähnten Daten an einer zentralen Stelle, für mindestens folgende Zeitperioden: Jahr, Monat (oder Woche), Tag, und für jeden Tag mindestens eine Periode während und eine ausserhalb Nutzungszeit; g. benutzerfreundliche Vergleichsmöglichkeiten mit aussagekräftigen Vorperioden in der Darstellung nach Buchstabe f.
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MuKen – Stand 9.1.2015
Modul 8: Betriebsoptimierung «Worum geht es?»
Durch die Vorschriften zur Betriebsoptimierung sollen die Gebäudetechnikanlagen in bestehenden Gebäuden - ausgenommen sind Wohnbauten - auf dem jeweils aktuellsten Stand der höchsten Energieeffizienz betrieben werden. Die Betriebsoptimierung umfasst die Gewerke Heizung, Lüftung, Klima, Kälte, Sanitär, Elektro und Gebäudeautomation (HLKKSE + GA). Die Gebäudehülle ist nicht Teil der Betrachtung. Damit werden die Verbräuche von Elektrizität und Wärme optimiert. Gebäude bzw. Eigentümer, die als Grossverbraucher eine Zielvereinbarung abgeschlossen haben, im KMU-Modell integriert sind oder nachweisen können, dass sie bereits eine mehrjährige systematische Betriebsoptimierung durchführen, sollen von diesen Vorschriften befreit sein.
Betroffen sind Betriebsstätten mit einem Elektrizitätsverbrauch von mindestens 200‘000 kWh. Die Betriebsoptimierung adaptiert kontinuierlich die Gebäudetechnik an die Nutzerbedürfnisse.
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Die energetische Betriebsoptimierung (eBO) zeigt Massnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz auf, die für Gebäudenutzer keine merklichen Komforteinbussenbewirken, eine kurze Pay-back-Dauer (in der Regel Kürzer als 2 Jahre) aufweisen, kostengünstig sind und in der Regel ohne ordentlichen Planungsprozess umgesetzt werden können. Die eBO stellt ein schrittweise Vorgehen mit strukturierter Planung und Umsetzung einzelner Massnahmen dar. Das Resultat ist die Summe der erfolgreich und dauerhaft umgesetzten Massnahmen.
SIA 2048
Energetische Betriebsoptimierung
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Anwendung der Methoden des Controllings auf die Betriebsphase des Prozesses der Energiebereitstellung, -verteilung und –anwendung im Gebäude.
Umfasst das Energiemonitoring, das Plausibilisieren, das Normalisieren, das Bewerten (u.a. mit Hilfe von Benchmarking) des Energieeinsatzes sowie das Melden an die zuständigen Stellen (Entscheidungsträger, Betreiber, Nutzer usw.), damit diese entscheiden, ob und welche Massnahmen sinnvoll sind.
SIA 2048
Energiecontrolling
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Kontinuierliches Erfassen von Daten, Informationen und Betriebszuständen durch Beobachten und/oder Überwachen eines Vorgangs oder Prozesses. Die erfassten Daten werden langfristig auf einem geeigneten Datenträger gespeichert und archiviert.
SIA 2048
Energiemonitoring
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Strategische Planung
BewirtschaftungRealisierungAusschreibungProjektierungVorstudien
GA-Planer?
Plannungsteam
Anforderungsprofil
der GA
Lösungsstrategien
Kosten
Termine Zeitbedarf
Machbarkeit
Integrale Planung
Bereinigungen
Kosten / Termine
Vorstudien
Bauprojekt
Bewilligung
Werkvertrag
Unterlagen
Ausführung
Inbetriebsetzungen
Kontrolle
u. a.
Monitoring
Projektphasen SIA 112 / SWKI BA 101-01
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Strategische Planung
ProjektierungVorstudien
energetische Betriebsoptimierung / Monitoring
Der Prozess muss so früh wie möglich ins Projekt miteinbezogen werden
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Ziele
Die Hauptziele einer eBO sind, den Betrieb der Anlagen der effektiven Nutzung bzw. dem effektiven Bedarf anzugleichen und darauf abzustimmen sowie die energetisch optimale Betriebsweise zu ermitteln, festzulegen, einzuführen und kontinuierlich beizubehalten.
Vorgaben der Nutzer überprüfen.
Nichteinhalten der Vorgaben erkennen, Toleranzen aufzeigen.
Fehlfunktionen von Anlagen und Systemen erkennen und beheben
Die Erfolgskontrolle der umgesetzten Massnahmen
Risiken für Betriebsunterbrüche verhindern oder reduzieren.SIA 2048
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Wichtige Voraussetzungen seitens Eigentümer
Technische Voraussetzungen
Die Anlagen, Systeme und deren Dokumentation sind aus Sicht der Unternehmer mängelfrei und dem Eigentümer nach vorheriger Prüfung übergeben worden.
Die Anlagen sowie Steuern- und Regel-Konzepte sind übersichtlich dargestellt Die Dokumentationen (auch Revisionsunterlagen) liegen vollständig vor, inkl. Der
Sollwert-Liste und Parameter-Einstellungen. Die Instandhaltung ist geregelt und wird korrekt ausgeführt und dokumentiert. Ein nach wesentlichen Verbrauchergruppen differenziertes Messkonzept ist
erstellt, umgesetzt und in Betrieb. Die Messwerte werden regelmässigausgewertet.
Die Inbetriebsetzung ist vollständig erfolgt und dokumentiert. Im Idealfall ist ein GA-System mit benutzerfreundlicher Bedieneroberfläche
sowie Aufzeichnungen von Trend- und Archivdaten vorhanden. Im Idealfall ist der Fernzugriff auf das Ga-System und die Automationsebene mit
Leserechten möglich.SIA 2048
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Wichtige Voraussetzungen seitens Eigentümer
Regelung Verantwortungen der Betreiber bzw. Eigentümer.
Die Immobilienstrategie ist bekannt.
Unterstützung durch die Geschäftsleitung des Eigentümers und/oder
Betreibers: Es liegen Budget- und/oder Energieziele vor.
Ein Energie-Verantwortlicher des Nutzers ist bestimmt.
Eine (interne) Ansprechperson für Endnutzer ist bestimmt.
Meldungen der Endnutzer werden gesammelt, dokumentiert und weiter
bearbeitet. SIA 2048
Organisatorische Voraussetzungen
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Grundsätze der energetischen Betriebsoptimierung
Bedarf hinterfragen
Systeme zeitlich und mengenmässig anwe-senheits- und bedarfsgerecht betreiben
Anlagen und Systeme im energetisch optimalen Betriebspunkt betreiben
Zusammenwirken der verschiedenen Anlagen aufeinander abstimmen
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MS
Erfolgskontrolle
Massnahmenumsetzung
Entscheidungsfindung
Massnahmenidentifikation
Analyse und Auswertung
Begehung / Messung
Datenerhebung
Auftragsdefinition
Massnahmensicherung
eBO - Phasen nach SIA 2048
WAS ?
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Was wird gemessen?
Energieverbrauch
Energieerzeugung
Temperaturen, innen, aussen
Laufzeiten
Volumenströme Luft und Wasser
Schaltuhrprogramme
Eingestellte Sollwerte
Heizkurven und Heizzeiten, dito Kühlung
CO2 - Werte
Usw.
Tagesverlauf von Temperatur und Leistung
Tagesaggregation von Temperatur und Energie
Quelle: Sauter BC
Ventilaorenenergie: -50%
Luftmenge: -20%
Energiekosten-EinsparungEnergiekosten
Einsparung [CHF]
Quelle: Sauter BC
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Gebäudeautomationssysteme
Gebäudeautomationssysteme, bei denen (in der Regel) die Steuerung und Regelung der verschiedenen Gewerke
zusammenlaufen, spielen bei der eBO aus zwei Gründen eine grosse Rolle:
Durch eine korrekt funktionierende Gebäudeautomation kann sichergestellt werden, dass die verschiedenen
Systeme abgestimmt zusammenwirken.
Gebäudeautomationssysteme können die Erfolgskontrolle innerhalb eines eBO-Projektes und das kontinuierliche
Energie-Controlling wesentlich erleichtern (Messwerterfassung, -speicherung und –darstellung).
Wichtige Punkte zum abgestimmten Zusammenwirken der Gewerke: Ferien / Feiertage als Sonderprogramme
Schaltuhren dem bedarf angepasst
Hei-/Kühlsequenzen, Sequenzen bei Be- und Entfeuchterbetrieb
Gewerksübergreifende Freigaben bzw. Sperren (z.B. Luftkühler bei Nachtauskühlung sperren, Heizventile bei
Kühlbetrieb sperren)
Wichtige Punkte zur Unterstützung der Erfolgskontrolle innerhalb eines eBO-Projektes und des kontinuierlichen Energie-Controllings:
Trendaufzeichnungen programmiert, Trends archiviert
Überwachung der Funktion von WRG- und Abwärmenutzungsanlagen
Betriebszustände massgeblicher Anlagen aufgezeichnet und archiviert
Messkonzept abgestimmt auf Erfolgskontrolle und Energie-Controlling
Redundanz bei Energie- und Energiestrom-Messungen, um grosse Messfehler zu erkennen
Schwellwerte für die Alarmierung SIA 2048
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Nutzen
INFORMATION erschafft bessere Anpassungsfähigkeit, Handlungsfähigkeit usw. Der (direkte und indirekte) Ausstoss von Schadstoffen und Treibhausgasen (wie
CO2) wird reduziert und es kann gegebenenfalls eine Rückerstattung der CO2-Abgabe erwirkt werden.
Steigerung der Energieeffizienz und dauerhafte Umsetzung. Senkung der Kosten für Instandhaltung und Betrieb. Durch den energetisch optimierten Betrieb kann die Lebensdauer der Anlagen
verlängert, können Störungen reduziert und die Betriebssicherheit erhöht werden. Somit trägt eine eBO wesentlich zum Werterhalt und zur Wertsteigerung einer Immobilie bei.
Erhöhung des Komforts für die Gebäudenutzer. Erkennung und Behebung von Mängel an den Anlagen. Kommunikations-und Marketing-Vorteile Erfüllung der gesetzlichen Vorgaben : Grossverbraucher im Sinne der kantonalen
Energiegesetze können entweder eine Zielvereinbarung abschliessen oder sie werden zu einer Energieanalyse aufgefordert.
SIA 2048
Unser VersprechenKennzahlen – Portfolio
-25
0
25
50
75
100
125
150
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
sp
ez. C
O2-E
mis
sio
n
(kg
/m2)
spez. Stromverbauch (kWh / m2)
Gesamtportfolio 2015Strom und CO2 spezifisch
Elektro absolut (kWh)
2015 Fläche VFL: 216'738 m2
absolut spezifisch
Elektro 78'698 MWh 363 kWh/m2
CO2 2'115 To 9.8 kg/m2
Genossenschaft Migros Zürich | Engineering & Services | Energieoptimierung konkret 2014
Unser VersprechenBetriebsoptimierungen: wie gehen wir vor ?
Genossenschaft Migros Zürich | Engineering & Services | Energieoptimierung konkret 2014
Betriebsoptimierung und
Anlagen noch in Garantie
Die ersten 2 Jahre
Tägliche Beobachtung im
MSR
Periodischer Check der
Anlage
Ziele:
Kennenlernen der Systeme
Infos von Nutzern
(Reklamationen)
Gezielte Tests
(Möglichkeiten ausloten)
Optimierung von Funktionen
und Energiebedarf
Wir haben ein konkretes
Problem erkanntGesamtverbrauch ist zu
hoch (Kennzahlen)
Standardreport-Analyse
Aufgabenbeschrieb / Ziele
Grobabschätzung
Aufwand/Ertragsabschätzung
Detailanalyse mit MSR und EDMS
Optimierung der Funktion
Allenfalls auch Nachrüstung
Unser VersprechenBsp. ZH-Affoltern
Genossenschaft Migros Zürich | Engineering & Services | Energieoptimierung konkret 2014
Beispiel: ZH-Affoltern
Abwärme für Warmwasser erfüllte
Erwartungen nicht.
> Analyse der Situation
> Steuerung Gaskessel und
Warmwasser-Zirkulation wurde
verbessert
Einsparung 80’000 kWh über AWN
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Herausforderungen & Stolpersteine
Die Kostenverrechnung des eBO-Projektes muss klar geregelt sein.
Den verantwortlichen Betreiber ausfindig machen.
Die Verantwortungsabgrenzung zwischen Betreiber, Eigentümer und
Nutzer klären.
Der Betreiber stellt keine personellen Ressourcen zur Verfügung.
Fachkompetenzen fehlen vor Ort.
ein Messkonzept fehlt und/oder die Messdatenaufzeichnung und -
auswertung ist ungenügend.
Anlagen sind mit Mängeln behaftet.
SIA 2048
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Herausforderungen & Stolpersteine
Energiepreise
Unterschiedliche Auffassungen / Temperatur
Wahrnehmung der Gebäudeautomation
Wahrnehmung der Terminsituation
De Telegraaf
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www.orbiterballoon.com
Changing altitude
Au lieu d‘un ballon stable, construire un ballon instable, qui ne conserverait son altitude de croisière qu‘avec des interventions constantes des pilotes. Cela devait permettre, sans perte de gaz ni diminution d‘autonomie, de laisser le ballon monter et descendre spontanément pour explorer régulièrement toutes les couches de l‘atmosphère, de façon à toujours trouver la plus favorable. C‘est ainsi que le Breitling Orbiter 3 est devenu le meilleur aérostat jamais construit, simplement parce qu‘il était conçu, comme tout être humain devrait l‘être, avec la capacité de changer sans cesse d‘altitude pour changer de trajectoire. Bertrand Piccard
Statt eines stabilen wurde ein instabiler Ballon entwickelt, dessen Flughöhe die Piloten ständig regulieren mussten. Dies hatte den Vorteil, dass nicht unnötig Gas verbraucht wurde und die Piloten jederzeit die Kontrolle über den Ballon hatten. Sie konnten ihn spontan aufsteigen oder absinken lassen, um die verschiedenen Schichten der Atmosphäre zu prüfen die jeweils optimale für ihre Fahrt zu finden.So war die Breitling Orbiter 3 der beste Ballon aller Zeiten, weil sie so gebaut war, wie auch jeder Mensch sein sollte: jederzeit in der Lage, die Flughöhe anzupassen, um auch die eingeschlagene Richtung korrigieren zu können. Übersetzung PS Bertrand Piccard