Vereinfachung zur geometrischen und technischen Datenaufnahme im Nichtwohngebäudebestand (LOS 3)

Die geometrische Datenaufnahme erfordert ca. 60% des Zeitaufwandes und damit auch der Kosten bei der Erstellung von Energiebedarfsausweisen im Nichtwohngebäudebestand. Das Forschungsvorhaben zeigt, wie der Aufwand reduziert werden kann.

Die Erfahrungen bei der Erstellung von Energiebedarfsausweisen im Nichtwohngebäudebestand belegen, dass mehr als die Hälfte des Zeitaufwandes für die Aufnahme der geometrischen Daten benötigt wird. Der damit zwangsläufig verbundene Kostenaufwand erschwert die Markteinführung der Ausweise als Instrument für die Energieeffizienzsteigerung von Gebäuden.

Das Vorhaben hat Vereinfachungsansätze bei der geometrischen Datenaufnahme identifiziert, um einerseits durch die so erzielbaren Zeit- und Kostenvorteile die Bereitschaft zur Erstellung von Bedarfsausweisen zu erhöhen und andererseits die vorhandenen Budgetmittel für die eigentlichen ingenieurmäßigen Arbeiten zu nutzen.

Die Ausarbeitung belegt anhand validierter Ergebnisse für Einzonenmodelle eindeutige mathematische Zusammenhänge zwischen den energierelevanten Bezugsflächen und der Nettogrundfläche. Bei geringsten Genauigkeitsdefiziten um die 5% kann bei Anwendung dieser Algorithmen der Arbeitsaufwand für die geometrische Datenaufnahme bei den untersuchten Gebäudetypen Schule und Verwaltung um 90% reduziert werden. Für den Mehrzoner wurden statische Auswertungen in Bezug auf Zonenanzahl und deren spezifische Flächenanteile durchgeführt.

Auftragnehmer war die Schmidt Reuter Intergrale Planung und Beratung GmbH.

Konzept

Dem Forschungsvorhaben lag die Idee zugrunde zu untersuchen, inwieweit einfache geometrische Abhängigkeiten zwischen der Brutto- bzw. Nettogrundfläche und den energierelevanten, für die Bedarfsausweiserstellung notwendigen Flächen bestehen. Auf diese Weise sollte es möglich werden, ohne nennenswerten Zeitaufwand, anhand rudimentärster Angaben von Bruttogrundfläche (BGF) oder Nettogrundfläche (NGF), die für die Berechnung erforderlichen geometrischen Daten unmittelbar ermitteln zu können.

Die Zusammenhänge sollten an den häufig im kommunalen Bereich vorkommenden Gebäudetypen Schule und Verwaltung untersucht werden. Als Bewertung sollten die Ergebnisse bereits erstellter Energiebedarfsausweise als Validierungsgrundlage für diese Gebäudetypen herangezogen werden.

Ergebnisse

Basis für die Ergebnisse war die Auswertung von 96 durch Schmidt Reuter erstellte Energiebedarfsausweise für kommunale Schul- und Verwaltungsgebäude. Es handelte sich dabei um repräsentative Gebäude unterschiedlicher Baujahre und Größen zwischen 1.000 bis 20.000 m² NGF im Bereich Schule und 1.000 bis 60.000 m² NGF im Bereich Verwaltung.

Die Erstellung der vorhandenen Energiebedarfsausweise erfolgte im Zeitraum zwischen 2007 und 2009.

Für die einzelnen Gebäudetypen wurden die Flächenabhängigkeiten ermittelt. Diese bezogen sich auf die Nettogrundfläche für die Flächen

• opake Außenwandfläche ohne Fenster,
• Fensterfläche,
• Dach- und Fußbodenfläche.

Die Ergebnisse wurden grafisch aufbereitet und statistisch in Bezug auf Gebäudebesonderheiten oder Ausreißer bereinigt. Am Ende ergab sich eine Abhängigkeitsrange zwischen der Nettogrundfläche und den oben genannten energierelevanten Flächen.

Nach Vorlage der Berechnungsalgorithmen erfolgte eine Validierung dahingehend, dass exemplarisch für typische Gebäude unter Anwendung der Rechenansätze die Energiebedarfsausweise neu berechnet wurden. Die so auf Basis der vereinfachten geometrischen Abhängigkeiten gewonnenen Ergebnisse wurden mit dem nach den genauen Eingabedaten gewonnenen Ergebnissen verglichen.

Die Beurteilung erfolgte als:

• Einzel-Validierung für jedes Bauteil,
• Gruppen-Validierung für alle Bauteile.

Die entscheidende Größe für die Beurteilung der Vereinfachungssätze ist dabei der Einfluss auf die Energiebedarfswerte. Dort ist die Abweichung niedriger als bei den Flächenbezügen. Bei der Untersuchung der Verwaltungsgebäude zeigte sich, dass bei der Anwendung der entwickelten Funktion für Außenwände eine Abweichung von lediglich ± 2,8% auftritt, bei Fenstern liegt die Abweichung bei ± 4,4%. Bei Dachflächen bei ± 1,5%. Bei der Gruppen-Validierung, also der Anwendung aller Rechenansätze für die Flächenfaktoren können mit Abweichungen ± 5,2% Genauigkeiten von 94,8% im Mittel erzielt werden.

Im Bereich Schulgebäude sind die Abweichungen noch niedriger. Bei der Außenwand liegen sie bei ±2,6%, bei Fenstern im Bereich von ± 4% und beim Dach bei ± 1,9%. Bei Anwendung der Funktionen für alle Bauteile liegt die durchschnittliche Abweichung im Bereich ± 3,8%.

Aus Erfahrung des Anwenders liegt das quantifizierte Fehlerpotential wesentlich unter dem, was durch lückenhafte Unterlagen oder unvollständige Angaben zu erwarten ist. Aus Sicht des Forschungsnehmers rechtfertigen die geringen Abweichungen die Anwendung der vereinfachten Ansätze für die geometrische Datenaufnahme für die validierten Schul- und Gebäudetypen. Damit eröffnet sich die Chance unter Anwendung der Formeln den Zeit- und Kostenaufwand für die Erstellung von Bedarfsausweisen ohne Zeitverlust deutlich zu reduzieren.