IEA EBC Annex 71: Bewertung der Gebäudeenergieeffizienz mit Hilfe optimierter in situ Messverfahren

Ziel des Projekts war es, die methodischen Grundlagen für eine vor-Ort (in situ) Bewertung der tatsächlichen Energieeffizienz zu schaffen. Das Projekt baute dabei auf den Ergebnissen des bereits abgeschlossenen IEA EBC Annex 58 auf. Mit Hilfe von möglichst „ohnehin" verfügbaren Messdaten aus bewohnten Gebäuden sollten datengetriebene Gebäudemodelle identifiziert werden, um daraus thermisches Verhalten prognostizieren und Energieeffizienz-Kenngrößen für die Qualitätssicherung ableiten zu können. Dafür wurden die Arbeiten in fünf Subtasks (ST) unterteilt:

• Subtask 1 widmete sich der Erhebung der erforderlichen Eingangsdaten. Hier untersuchte der österreichische Beitrag die Möglichkeit zur Sammlung und Zusammenführung von "ohnehin" vorhandenen Daten aus evtl. installierter Heimautomation, Smart Meter Geräten und baulich relevanten Datenbanken.
• In Subtask 2 wurden Methoden zur Identifikation von Modellen für die Prognose des thermischen/energetischen Verhaltens von Gebäuden getestet und weiterentwickelt. Damit sollen Anwendungen wie Fehlererkennung und modell-prädiktive Regelung verbessert werden. Auf Basis von Messdaten aus Begleitforschungsprojekten untersuchte der österreichische Beitrag die Eignung verschiedener Modellansätze.
• In Subtask 3 wurde untersucht, inwieweit die aus Messdaten identifizierten Gebäudemodelle für die Charakterisierung der Qualität der Gebäudehülle eingesetzt werden können. Anhand von diversen Fallstudienobjekten wurden im Rahmen des internationalen und österreichischen Projektteils verschiedene Modellansätze und deren Eingangsdaten untersucht und auf ihre Praxistauglichkeit überprüft.
• Subtask 4 ging der Frage nach inwieweit bzw. unter welchen Voraussetzungen sich diese Methoden für die Qualitätssicherung von Gebäuden in der Praxis eignen könnten. Dazu wurde u.a. eine Stakeholder -Umfrage durchgeführt.
• Subtask 5 widmete sich der Verbreitung der Ergebnisse und der Vernetzung von Akteuren.

Zusätzlich zu den fünf Subtasks wurden weitere „Aktionen" durchgeführt, um die Tauglichkeit und Genauigkeit der diversen Modellierungsmethoden zu testen und zu vergleichen. So wurde, wie schon im Annex 58, eine „blinde" Validierungsaufgabe für Gebäudesimulationsprogramme durchgeführt. Die dafür eigens generierten Messdaten sind umfänglich dokumentiert und öffentlich zugänglich. Diese Daten bilden auch in Zukunft eine wertvolle Basis für Modellvalidierungen.

Für das Anwendungsfeld „Identifikation des thermischen/energetischen Verhaltens" wurden verschiedene datengetriebene Gebäudemodelle (von Blackbox bis Greybox) getestet und bewertet. Dabei wurde auch der Einfluss der verfügbaren Datenbasis (Datenqualität und Anzahl von Merkmalen) bewertet. Die Prognosegüte konnte meist durch Hinzufügen von Merkmalen verbessert werden, wobei sich die Datenqualität und das Daten-Preprocessing in vielen Fällen als wichtig herausstellte. Das Potential verschiedener Modellansätze konnte anhand von gemeinsamen Aufgaben für die beiden Anwendungen „Fehlererkennung" und „modelprädiktive Regelung" gezeigt werden. Aufbauend auf den gewonnenen Erkenntnissen und Methoden könnten und sollten diese Anwendungen weiterentwickelt und in der realen Nutzung erprobt werden. Sie stellen ein vielversprechendes Werkzeug für eine datengetriebene energetische Optimierung des Gebäudebetriebs und/oder für eine vermehrte Nutzung von erneuerbaren Energien dar.

Für das Anwendungsfeld „Identifikation von physikalischen Parametern" wurde versucht, den Gebäudeleitwert (HTC) diverser Fallstudienobjekte zu ermitteln. Der Einfluss der verschiedenen Eingangsgrößen wurde systematisch untersucht. Es zeigte sich, dass die untersuchten Methoden prinzipiell in der Lage wären den Gebäudeleitwert aus in-situ Messdaten ausreichend genau (z.B. +/-15%) zu bestimmen, aber die Robustheit der Methode (noch) nicht sichergestellt werden kann um eine datengetriebene Gebäudecharakterisierung für die Anwendung „Qualitätssicherung" in der Praxis einzusetzen. Weitere Untersuchungen wären erforderlich, um detaillierte Richtlinien unter Berücksichtigung fallspezifischer Eigenheiten zu erarbeiten. In dieser Richtung, arbeitete u.a. der österreichische Beitrag. Hier wurden z.B. Gebäudemodelle entwickelt, welche auch die gemessene CO₂-Konzentration der Raumluft nutzen um das reale Lüftungsverhalten im Modell besser abbilden zu können.

• 2-Seiter: IEA-EBC Annex 71

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Endberichte aus den Subtasks

Die vier Endberichte des IEA EBC Annex 71 "Building energy performance assessment based on in-situ measurements" sind hier zusammengefasst.

• Challenges and general framework (2021)
• Building Behaviour Identification (2021)
• Physical Parameter Identification (2021)
• Description and results of the validation of building energy simulation programs (2021)

Belgien, Dänemark, Deutschland, Estland, Frankreich, Italien, Niederlande, Norwegen, Österreich, Spanien, Vereinigtes Königreich

AB Energieeffizientes Bauen, Universität Innsbruck
Gabriel Rojas
Technikertr. 13
A-6020 Innsbruck
E-Mail: gabriel.rojas-kopeinig@uibk.ac.at

Institut für Rechnergestützte Automation, TU Wien
Treitlstraße 3
A-1040 Wien
Susanne Metzger

AIT - Austrian Institute of Technology GmbH
Giefinggasse 4
A-1210 Wien
Miloš Šipetić