Inhaltsverzeichnis I I

Inhaltsverzeichnis   

Inhaltsverzeichnis   I

Abbildungsverzeichnis.   III

Tabellenverzeichnis IV   

Abk  ürzungsverzeichnis.  IV

1  Einleitung  1

1.1  Hintergrund der Arbeit  1

1.2  Zielsetzung und Aufbau der Arbeit  2

2  Analyse des Energieverbrauchs der Haushalte in Deutschland und Europa  

   3

2.1  Anteil der Haushalte am Energieverbrauch  3

2.2  Hohe Heizenergiewerte in deutschen Haushalten  5

2.3  Energieeinsparpotenzial im Gebäudesektor.  7

3  Wichtige Normen, Gesetze und Richtlinien der Gebäudeautomation  9

3.1  Die Europäische Richtlinie 2002/91/EG über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden  

   9

3.2  Die Norm EN 15232  11

3.3  Die Energieeinsparungsverordnung (EnEV) 2009.  14

3.4  DIN V 18599  14

3.5  DIN EN ISO 16484 und VDI 3814.  15

3.6  Studie zur Analyse der DIN V 18599 und EN 15232 bezogen auf deren Anwendbarkeit.  16

4  Gebäudeautomation - Begriffserklärung und Funktion  17

4.1  Bedeutung und Entwicklung der Gebäudeautomation.  17

4.2  Geräteebenen eines Gebäudeautomationssystems  20

Inhaltsverzeichnis II II

4.2.1  Managementebene  21

4.2.1.1  BACnet.  21

4.2.2  Automationsebene  22

4.2.3  Feldebene  22

4.2.3.1  LonWorks.  23

4.2.3.2  KNX.  24

5  Gebäudeautomation - Anwendung in der Praxis  26

5.1  Anforderungen an Gebäudeautomationssysteme in Wohngebäuden.  26

5.1.1  Nutzerakzeptanz  26

5.1.2  Benutzerfreundlichkeit und Funktionalität  28

5.2  Anwendungsfelder der Gebäudeautomation  31

5.2.1  Gebäudesicherheit  31

5.2.2  Komfort und Energieersparnis  32

5.2.2.1  Funktionen zur Einsparung von Beleuchtungsenergie  33

5.2.2.2  Funktionen zur Einsparung von Heiz- und Kühlenergie  35

5.2.3  Multimedia und Entertainment  37

5.3  Amortisation eines Gebäudeautomationssystems  38

6  Zusammenfassung und Ausblick  39

Literaturverzeichnis   VI

Abbildungsverzeichnis   

Abbildungsverzeichnis   

Abbildung  2.1: Energieflussbild 2008 für die Bundesrepublik Deutschland in Petajoule  

Abbildung  2.2: Endenergieverbrauchsanteil der Haushalte am Primärenergieverbrauch  

Abbildung  2.3: Energieverbrauch in deutschen Haushalten im Jahr 2007 unterteilt nach den  

einzelnen  Verwendungsbereichen  

Abbildung  2.4: Endenergieverbrauch aller Mitgliedsländer der EU 2007 in Prozent unterteilt  

nach  Sektoren  

Abbildung  3.1: Zertifizierungsverfahren für die europäische Richtlinie zur  

Gesamtenergieeffizienz  von Gebäuden  

Abbildung  3.2: Parameter und Funktionen der Raum- und Gebäudeautomation in den  

einzelnen  Teilen von DIN V 18599.  

Abbildung  4.1: Funktionsumfang der Gebäudeautomation/ -information.  

Abbildung  4.2: Technologischer Wandel in der Gebäudeautomation.  

Abbildung  4.3: Genormte Bussysteme und Netze in der Gebäudeautomation.  

Abbildung  4.4: LON-Busankoppler (links) mit KNX-Bedienoberteil (rechts)  

Abbildung  4.5: Informationstechnische Vernetzung von Geräten der Gebäudesystemtechnik  

mit  KNX  

Abbildung  4.6: Maximalwerte eines KNX-Diagramms zur Reduzierung des  

Energieverbrauchs  durch den Einsatz von Haus- und Gebäudesystemtechnik.  

Abbildung  5.1: Prinzipielle Struktur eines Energiemonitoringsystems.  

Abbildung  5.2: Touchscreen im Cibek-Musterhaus in Limburgerhof, Rheinland-Pfalz  

Abbildung  5.3: Visualisierungsdesign für Senioren.  

Abbildung  5.4: Wind-, Sonnen-, und Regensensor der Maintronic GmbH  

Abbildung  5 5: Typische Wärmeverluste eines Einfamilienhauses (Baujahr von 1984)  

Tabellenverzeichnis IV   IV

Tabellenverzeichnis   

Tabelle 3.1:  GA-Effizienzklassen gemäß EN 15232  12

Tabelle 3.2:  GA-Effizienzfaktoren zur thermischen Energie in Wohngebäuden  13

Tabelle 3.3:  GA-Effizienzfaktoren zur elektrischen Energie in Wohngebäuden  13

Tabelle 5.1:  Gruppen der Alarm- und Ereignispriorität - Zuordnung zur Netzwerkpriorität  32

Tabelle 5.2:  Funktionen zur Einsparung von Beleuchtungsenergie  34

Tabelle 5 3:  Funktionen zur Einsparung von Heiz-/Kühlenergie  36

IV Abkürzungsverzeichnis IV

Abkürzungsverzeichnis

AGEB

ASHRAE BACnet B-BC BMVBS CEN CEN TC European Committee for Standardization Technical Committee CO2 Kohlenstoffdioxid DDC Direct Digital Control

DIN EEV EG Europäische Gemeinschaft EHA European Home Systems

EIA EIB EIBA European Installation Bus Association EN Europäische Norm EnEV Energieeinsparverordnung EPBD EU eu.bac FIP FNL Normenausschuss Lichttechnik

forsa GA GLT Gebäudeleittechnik HLK Heizung, Lüftung, Klimatechnik

IEC IEU ISO IT KNX KONNEX

LON MSR NABau Normenausschuss Bauwesen NHRS Normenausschuss Heiz- und Raumlufttechnik

V V Abkürzungsverzeichnis

OSI Open Systems Interconnection RLT Raumlufttechnik

TGM VDI ZLT Zentrale Leittechnik ZVEI Zentralverband Elektrotechnik- und Elektroindustrie e.V.

1 Kapitel 1: Einleitung

1 Einleitung

Im Folgenden soll der Hintergrund, sowie die Zielsetzung und der Aufbau der Arbeit kurz vorgestellt werden.

1.1 Hintergrund der Arbeit

Steigende Energiepreise, eine Zunahme des Weltenergieverbrauchs, sowie eine höhere Konkurrenz um knappe Ressourcen haben allgemein zu einem Umdenken in der Klimapolitik geführt. ¹ Die Bundesregierung hat hierzu am 5. Dezember 2007 einen umfassenden Bericht für ein Integriertes Energie- und Klimaprogramm vorgelegt, mit dem Ziel, bis zum Jahr 2020 den Ausstoß von Treibhausgasen gegenüber dem Basisjahr 1990 um 40 % zu senken. ² Das Thema der Gebäudeautomation hat in diesem Zusammenhang auch unter betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkten bereits einen hohen Stellenwert erreicht und wird zukünftig weiter an Bedeutung zunehmen. Unter dem Begriff Gebäudeautomation versteht man allgemein die Vernetzung und Steuerung verschiedener Haustechnikbereiche in Wohngebäuden mit den entsprechenden modernen Kommunikationssystemen. Durch die Automatisierungs-vorgänge im Gebäude soll auf lange Sicht Energie - und damit auch Kosten - eingespart, wie auch ein Mehrwert im Lebenskomfort und persönlicher Sicherheit generiert werden. Somit leistet neben den Komponenten einer optimalen Gebäudegeometrie, der geografischen Ausrichtung der Gebäude, einer hochgedämmten Hülle und einem Anteil an regenerativer Energie, auch die Steuerung und Regelung der Gebäudetechnik einen wichtigen Beitrag zur Energieeffizienz. 3

Die Technologie der Gebäudeautomation hat sich stetig weiterentwickelt und eine Qualität und Performance erreicht, die mit früheren Systemen nicht mehr zu vergleichen ist. ⁴ Im privaten Eigenheim hingegen, ist die Nutzerakzeptanz in der Breite noch vergleichsweise gering. Durch einheitliche Standards, Richtlinien und Normen soll diesem Trend entgegengewirkt werden.

¹ Vgl. Kohler et al., 2006, S. 11.

² Vgl. Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, 2009.

³ Vgl. Staub, 2010, S. 11.

⁴ Vgl. Palensky, Rössler, Dietrich, 2003, S. 104.

2 Kapitel 1: Einleitung

1.2 Zielsetzung und Aufbau der Arbeit

Ziel der Arbeit ist es, die Art und Weise aufzuzeigen, mit denen Energieeinsparungen durch Intelligentes Wohnen erzielt werden können. Dem Leser soll hierdurch ein Verständnis für den Einsatz der Gebäudeautomation vermittelt, sowie Möglichkeiten in dessen Anwendung aufgezeigt werden.

Die nachfolgende Arbeit gliedert sich dabei in 6 Kapitel. Kapitel 1 soll den Leser durch einen einleitenden Überblick langsam an das Thema heranführen. In Kapitel 2 wird der Energieverbrauch in deutschen und europäischen Haushalten vorgestellt, woraus sich erste Schlüsse für den relativ hohen Energiebedarf ziehen lassen. Anhand vieler verschiedener Gesetze und Verordnungen, die in Zusammenhang mit dem Schlagwort Gebäudeautomation genannt werden, sollen in Kapitel 3 die aktuell relevantesten Normen und Richtlinien in übersichtlicher Form dargestellt werden. Hierbei wird zudem eine Studie aufgeführt, die zwei wichtige Normen auf ihre Anwendbarkeit prüft. Kapitel 4 bezieht sich auf die technische Funktionsweise der Gebäudeautomation und stellt die bekanntesten Kommunikationssysteme auf diesem Segment vor. Es wird erläutert, welchen Funktionsumfang die Gebäudeautomation aufweist und inwieweit sich der Stand der Technik verändert hat. In Kapitel 5 werden die Anforderungen an ein Gebäudeautomationssystem vorgestellt, sowie Vorteile im täglichen Umgang mit intelligenter Technik aufgezeigt. Hierbei werden die Automationsvorgänge in drei Anwendungfelder unterteilt und Energieeinsparungspotentiale in den Bereichen Heiz-/, Kühl-/ und Beleuchtungsenergie präsentiert. Darüber hinaus soll die Problematik für die Erstellung einer Amortisationsrechnung für den privaten Wohnungsbau in Bezug auf Gebäudeautomation herausgearbeitet werden. Das letzte Kapitel, das sich mit dem Schluss und Ausblick befasst, greift die Thematik der Arbeit analytisch noch einmal auf und stellt Zukunftsaussichten der Gebäudeautomation dar.

3 Kapitel 2: Analyse des Energieverbrauchs der Haushalte in Deutschland und Europa

2 Analyse des Energieverbrauchs der Haushalte in Deutschland und Europa

Dieses Kapitel dient dazu, dem Leser einen Überblick zu verschaffen, wie viel und vor allem wofür Energie in deutschen und europäischen Haushalten verwendet wird. Der Gebäudesek-tor nimmt hierbei eine wichtige Rolle des Energieverbrauchs ein.

2.1 Anteil der Haushalte am Energieverbrauch

In vielen Zeitungen und Presseberichten wird behauptet, dass der „Gesamtenergieverbrauch der deutschen Haushalte“ bei etwa 30 % liege. Aktuelle Daten hierzu liefert die AGEB, die Arbeitsgesellschaft Energiebilanzen. Abbildung 2.1 zeigt das im September 2009 veröffentlichte Energieflussbild für 2008.

Abbildung 2.1: Energieflussbild 2008 für die Bundesrepublik Deutschland in Petajoule (alle Zahlen

vorläufig geschätzt)

Quelle: [Arbeitsgesellschaft Energiebilanzen, 2009]