Gebäudeautomation im Geschosswohnungsbau

Warum Gebäudeautomation?

Viele Gebäude sind gut gedämmt und mit einer effizienten Anlagentechnik ausgestattet. Doch was nutzt das alles, wenn während der Heizperiode gleichzeitig über die Fenster gelüftet wird? Was nutzt eine hocheffiziente Lüftungsanlage, die permanent lüftet, wenn ein Teil des Gebäudes nicht benutzt wird? Oder wie hilfreich ist eine energieeffiziente LED-Beleuchtung, die den ganzen Tag eingeschaltet bleibt? Trotz effizienter Anlagentechnik wird in Gebäuden immer noch (zu) viel Energie verschwendet. Die Anlagen im Gebäude sollten „bedarfsgeführt“ betrieben werden – d. h. nur in dem Maße, in dem sie auch benötigt werden. Zudem ist es unerlässlich, den Energieverbrauch der wesentlichen Komponenten zu überwachen („Monitoring“) und sich nicht auf die Effizienzwerte von Datenblättern zu verlassen. Von einem ganzheitlich energieeffizienten Gebäude darf man nur sprechen, wenn man mehrere Aspekte gleichzeitig betrachtet (siehe Bild 1).

In modernen Gebäuden ändert sich das, indem der Betrieb der technischen Anlagen mithilfe der Gebäudeautomation optimiert wird. Das hat auch der Gesetzgeber erkannt und verschärft seine Anforderungen an Gebäude: Über das GEG (Gebäudeenergiegesetz) werden Fragen zum Automationsgrad des Gebäudes gestellt und beeinflussen die Berechnung des Jahres-Primärenergiebedarfs, der im Energieausweis ausgewiesen wird.

Parallel erwarten Bewohner von modernen Gebäuden mehr Funktionalität in Bezug auf Beleuchtung, Heizung, Klimatisierung etc. und deshalb verbreitet sich das „Smart Home“. Wer das kennt und nutzt, wird einfache mechanische Lichtschalter für die Beleuchtung bzw. klassische Thermostatventile für die Heizung als rückständig betrachten. Wichtig ist es dabei, nicht aus Prinzip zu automatisieren (d. h. „weil das im Trend liegt“), sondern den Grad der Automation so auszurichten, dass das eigene Umfeld energieeffizienter, sicherer und komfortabler wird.

Gesetzliche Anforderungen

Das GEG legt in Deutschland die Mindestanforderungen an Gebäude in Bezug auf den energieeffizienten Betrieb sowie die Berechnungsmethode für die Ermittlung des Energiebedarfs fest und ist damit die Grundlage für die Erstellung des Energieausweises. Die Bewertungsgrundlagen für den Energiebedarf kommen inhaltlich aus der DIN V 18599. Schon seit der ersten Version wurden dort die Einflüsse von Gebäudezustand und Anlagentechnik berücksichtigt. Im Dezember 2011 wurde diese Norm um einen 11. Teil ergänzt, um dem Einfluss durch die Gebäudeautomation Rechnung zu tragen. Der in diesen 11. Teil geflossene Inhalt stammt größtenteils aus der Europanorm EN 15232, die derzeit in die weltweite Norm ISO 52120 überführt wird. Bild 2 visualisiert den Zusammenhang zwischen diesen Normen und Vorschriften.

Dabei bezieht sich das GEG noch an vielen Stellen auf die EPBD 2010 – d. h. eine frühere Version der aktuell gültigen EU-Gebäuderichtlinie „EPBD 2018“. Nun wurden aber insbesondere mit der EPBD 2018 eine Reihe von zusätzlichen Anforderungen hinsichtlich Gebäudeautomation und der Konnektivität der TGA aufgenommen, die im aktuellen GEG noch nicht ausreichend berücksichtigt sind. Entsprechende Nachbesserungen sind bei zukünftigen Überarbeitungen des Gesetzes zu erwarten. Im Detail wurde für die EPBD bereits eine weitere Novelle angekündigt. Diese erhöht die Anforderungen an Gebäude im Allgemeinen und im Detail auch an Wohngebäude. Für letztere gilt, dass auch Wohngebäude im Bestand einen Mindesteffizienzgrad erreichen müssen (im Detail gibt es Zielvorgaben für 2027 und 2030). Wenn aus diesem Grund Bestandsgebäude nachträglich ertüchtigt werden müssen, sollte beachtet werden, dass auch Maßnahmen der Automation zur Verfügung stehen. Es gibt also noch mehr Möglichkeiten als nur die Dämmung oder der Tausch der Heizungsanlage. Unabhängig davon fordert die Novelle der EPBD für Wohngebäude auch Aspekte wie „Monitoring- und effektive Automationsfunktionen“. Diese Novelle ist zwar noch nicht gültig, aber angesichts der aktuellen Energiekrise ist zu erwarten, dass die verschärften Anforderungen an Gebäude in naher Zukunft verbindlich werden. Sinnvoll ist es somit, sich schon jetzt mit den wesentlichen Anforderungen zu befassen.

Bewertung der Gebäudeautomation

Wie viel Energie lässt sich aber nun mit der Gebäudeautomation einsparen? Zu dieser Ermittlung steht ein kostenloses Online-Tool zur Verfügung, der „Gebäudeeffizienz-Inspektor“ (https://gei.igt-institut.de/). Ohne sich in technischen Details zu verlieren, werden darin Anregungen und Handlungsempfehlungen gegeben, in welchem Rahmen sich die Automatisierung des Gebäudes lohnt. Denn ergänzend kann das Programm das konkrete Einsparpotenzial bei Umsetzung der Maßnahmen ermitteln. Die Ergebnisse können Architekten mit dem Fachplaner diskutieren und ihre Auswertung dem Bauherrn zur Entscheidung vorlegen. Die Bewertungen erfolgen dabei auf Basis der zuvor erwähnten Norm EN 15232.

Ermittlung von Anforderungen aus Nutzersicht

Wie eingangs erwähnt, ermöglicht die Einführung von Gebäudeautomation nicht nur eine höhere Energieeffizienz, sondern auch einen höheren Komfort bzw. die Umsetzung von Sicherheitsaspekten. Aber auch in Bezug auf die Energieeffizienz sollte beachtet werden, ob der Nutzer durch die Automationsfunktionen betroffen ist. Bestes Beispiel dazu ist das Abschalten der Beleuchtung oder das Fahren der Verschattung. In Summe bedeutet das, dass bei der Einführung von Automationsfunktionen immer auch eine weitere Checkliste aus Nutzersicht beachtet werden sollte.

Dort müssen die Anforderungen so formuliert sein, dass ein Laie diese versteht und entscheiden kann, ob eine spezielle Funktion als hilfreich empfunden wird oder nicht. Bild 4 zeigt einen Extrakt einer solchen Checkliste – diese ist als vollständige Excel-Liste oder illustrierter PDF-Fragenbogen unter www.igt-institut.de/smart-home-fragebogen/ kostenlos verfügbar. Es ist empfohlen, diese Liste bei jedem Bauvorhaben oder jeder größeren Renovierung zu bearbeiten. Dabei kann auch jeder Punkt abgelehnt werden. Es gibt kein „Richtig“ oder „Falsch“. Aber es ist fahrlässig, sich zu den Automationsfunktionen gar nicht zu positionieren und die Frage der Umsetzung dem weiteren Verlauf des Projekts zu überlassen.

Besondere Aspekte des Geschosswohnungsbaus

Welche besonderen Aspekte sind bei Mehrparteienhäusern zu beachten? Zum einen verfügen diese über eine größere zentrale ­Anlagentechnik als kleinere Wohngebäude. Deshalb gilt ähnliches wie bei Nichtwohngebäuden: Diese Anlagentechnik samt dem jeweiligen Verteilnetz wie Pufferspeicher, Pumpen, Ventile muss bedarfsgeführt betrieben werden! Zur Bewertung dieser Anlagentechnik eignen sich die Fragen der EN 15232 / ISO 52120 sowie das erwähnte Tool „Gebäudeeffizienz-Inspektor“. Ergänzend zum energieeffizienten Betrieb sind die jeweiligen Verbräuche von Wasser, Wärme und Strom der einzelnen Nutzungseinheiten von besonderer Bedeutung, um Abrechnungen durchzuführen. Diese Aspekte sind bei den Fragen der o.g. Normen bzw. des Tools enthalten und sollten lediglich bei der Bearbeitung eine besondere Beachtung finden.

Etwas trickreicher ist die Planung des Umfangs der Raumautomation. Üblicherweise gibt es zwischen den Nutzern der unterschiedlichen Einheiten sehr deutliche Unterschiede in Bezug auf das, was auf Raumebene automatisiert werden soll. Während manche den Fokus auf Energieeffizienz legen, bevorzugen andere eher Sicherheits- oder Komfortfunktionen. Und es gibt auch Nutzer, die weiterhin eine möglichst manuelle Bedienung bevorzugen. Wie lassen sich diese unterschiedlichen Wünsche vereinen? Dazu gibt es unterschiedliche Ansätze:

Die schlechteste Variante ist zugleich die übliche. Es wird gar nichts geplant und das Thema komplett den Nutzern überlassen. Damit müssen diese alles selbst nachträglich umsetzen, das führt dann meist dazu, dass aufgrund des Aufwands keine ganzheitliche Raumautomation installiert wird. Womöglich kaufen sich einige Bewohner ein paar „Smarthome-Gadgets“ und können dann das eine oder andere Gerät mit einer App steuern – das ist aber in keiner Weise eine ganzheitlich sinnvolle Raumautomation.

Eine bessere Variante wäre es, den nachträglichen Einbau einer Raumautomation vorzubereiten. Beispielsweise sollten Leerrohre eingeplant (in die man später ein BUS-Kabel einziehen kann) oder statt einer dreiadrigen eine fünfadrige Verkabelung verwendet werden. Ergänzend sollte auf tiefere/weitere Unterputz-Dosen sowie leere Reihen im Verteilerkasten geachtet werden (um den zusätzlichen Platzbedarf von Sensoren, Aktoren oder Steuerungen zu berücksichtigen). Wenn diese und ein paar weitere Aspekte berücksichtigt werden, lässt sich die Einheit als „Smart Home Ready“ bezeichnen. Der Aufwand dazu ist recht gering und der Nutzen groß.

Letztlich könnten Planer eine Vorauswahl eines konkreten Systems und entsprechender Ausstattungspakete durchführen. Ähnlich dem Vorgehen beim Autokauf könnten Nutzer passende Grundpakete auswählen und individuell Features hinzubuchen. Die Kosten müssten von den einzelnen Nutzern getragen werden. Durch die Schaffung einer einheitlichen Lösung ist jedoch eine Umsetzung deutlich günstiger und einfacher, als wenn jeder Nutzer sich selbst um seine Raumautomation kümmert. Auch ist es bei einer einheitlichen Plattform möglich, übergreifende Quartiersdienste einzubinden (Hausinformationen, Statusmeldungen, Termine, etc.) und die Plattform effizient zu betreiben und verbessern.

Sowohl zum Thema „Smart Home Ready“ als auch zur Festlegung von Ausstattungspaketen wurden bereits unterschiedliche Studien und Ausarbeitungen an der Technischen Hochschule Rosenheim durchgeführt. Diese haben gezeigt, dass es keine einheitliche universelle Vorlage gibt, aber mit überschaubarem Aufwand lässt sich ein individuelles Konzept für eine konkrete Liegenschaft erstellen. Weitere Information dazu sind auf der Webseite www.igt-institut.de zu finden.

Fazit/Schlussfolgerungen

Die Gebäudeautomation hat auch den Geschosswohnungsbau erfasst. Dies gilt zunächst in Bezug auf den energieoptimierten Betrieb der Anlagentechnik im Keller sowie die vereinfachte Bereitstellung von Verbrauchsdaten. Besondere Anforderungen und Flexibilität bei der Gestaltung gelten für die Raumautomation: Als Mindestanforderung sollte eine Immobilie für eine nachträgliche Installation durch den Nutzer vorbereitet werden; im besseren Fall werden Ausstattungsvarianten festgelegt, um eine übergreifende Plattform zu ermöglichen.