Stadt Aachen Gebäudemanagement

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Energie-Monitoring-System

Energie-Monitoring-System

Aufbau eines rechnergestützten Monitoring-Systems

Wofür ist das?
Wie geht das?

Ziel:
•  Energie- und Wasserverluste oder Betriebsstörungen zeitnah erkennen und präzise orten
•  Dem Mieter im Rahmen des Mieter-Vermieter-Modells zeitnah Informationen und Aufschlüsse über Verbräuche und Verbrauchskosten seines Gebäudes/Gebäudeteils zu geben. Verbrauchshochrechnungen zeigen Budgetüber- und Unterdeckungen.

Voraussetzung:
•  kurze Messintervalle (Arbeitsaufwand nur vertretbar durch automatisierte Datenübertragung)

Das System:
•  Das Monitoring-System überträgt Zählerstände mithilfe eines M-Bus- Protokolls
•  Mit dem internetbasierten Monitoring-System e2watch (ehemals E-View), das die Verbrauchsmengen in einem Zeitintervall von einer Stunde darstellt, kann jeder Energie- und Verbrauchscontrolling durchführen
•  Für Fachanwender stehen weitere Auswertungsmöglichkeiten zur Verfügung.

Vorteile:
•  Übertragungsgeschwindigkeit und Messgenauigkeit

Die Zählerstände der Haupt- oder Unterzähler eines Gebäudes werden alle 15 Minuten ausgelesen und vor Ort zunächst in einem Datenlogger zwischengespeichert. Einmal täglich werden diese Daten zum zentralen Datenbankrechner des Energiemanagements übertragen und dort weiter verarbeitet.

Weitergehende Auswertung bzw. Bewertung des Energieverbrauchs: 
•  Bildung von spezifischen Kennwerten erforderlich

Hierzu sind Basisdaten als Bezugsgröße (z. B. Flächen, Rauminhalt, Anzahl Personen) zu ermitteln. Diese Kennwerte sind dann mit Daten anderer Gebäude, Liegenschaften im Sinne eines Benchmarkings vergleichbar. Bei witterungsabhängigen Verbrauchsdaten ist der zusätzliche Witterungseinfluss zu berücksichtigen. Hierzu wurden innerhalb des Stadtgebietes 6 Temperaturmessstationen errichtet.

Ergebnis:
•  Das Monitoring-System hilft dem Betreiber, 7 Tage die Woche und  24 Stunden am Tag alle Verbrauchsmengen aufzuzeichnen und diese für jeden Tagesverlauf sichtbar zu machen.
•  Kontrolle des Grundlastverhaltens bei Strom, des Taktens von technischen Anlagen oder der Aufheizphasen bei Heizanlagen
•  Transparenz bis auf die Ebene der einzelnen Messeinrichtung = einfachen Fehlerdiagnose +  positive Beeinflussung des Nutzerverhaltens. 

Aufbau des Übertragungssystems:
aufbau_des_uebertragungssystems

 

Umfang Überwachung:
• Aktuell werden  200 Gebäude mit insgesamt 1200 Zählern überwacht.

Jeder Zähler ist eindeutig einem Objekt, Objektteil und einer Fläche zugeordnet. Aufgrund der Vielzahl von Verbrauchsdaten erfolgt die tägliche Abfrage der Datenlogger mit zwei parallel arbeitenden Computern. Der Abfragezeitraum beginnt täglich um 17:00 Uhr und endet um 5:00 Uhr morgens. Nach dem Import der Daten in entsprechende Datenbanken erfolgt eine tägliche Verbrauchskontrolle.

Auswertungen
•  Vor der Speicherung in der Datenbank werden die Daten mehreren Plausibilitäts- und Sicherheitsprüfungen unterzogen. Werden Fehler im Übertragungsprotokoll festgestellt oder ein Zähler weist einen Zählerstillstand  auf, wird automatisch ein Fehlerbericht generiert. Durch dieses ständige Prüfverfahren profitiert auch das Versorgungsunternehmen, da Stillstandzeiten unmittelbar gemeldet werden.

Controlling
•   Das implementierte Stör- und  Alarmmanagement ermöglicht, dass alle Verbrauchszähler in Abhängigkeit der Außentemperatur und/oder festgelegten Minimal- bzw. Maximalverbrauchswerte einer Plausibilität unterzogen werden.
•  Bei größeren Abweichungen werden die Ergebnisse objektbezogen per E-Mail  an die Controllingstelle weitergeleitet und analysiert.
•  Alle system-gesteuerten Vorgänge erfolgen automatisiert ohne in das System einzugreifen.
•  Diese Überprüfung erfolgt täglich, sodass für die Objekte, die in das System eingebunden sind, eine optimale energetische Betriebsführung sichergestellt werden kann.

Alle Meldungen sind entsprechend den Kategorien Wasser, Wärme und Strom unterteilt.

Beispiele für typische Fehlerquellen
•   Stromverbrauch bei Tageslicht zu hoch
•   hohe Leistung der Heizung an Sonn- und Feiertagen
•   oder unnormal hoher Wasserverbrauch.

Die nachfolgende Abbildung zeigt einen Ausschnitt der Software, in welcher die täglichen Stör- und Alarmmeldungen abgelegt sind.

Software_Stoer_und_Alarmmeldungen

Störmeldungen
•  Die Störmeldungen erfolgen unter Angabe der Objektbezeichnung, Zählernummer, Medium und der Fehlermeldung. Mithilfe der Symbole auf der rechten Seite der Abbildung ist es möglich, den auffälligen Verbrauchsbereich grafisch darzustellen.

 

Ergebnisse

• Strom
Die untenstehende Abbildung zeigt eine durch das Stör- und Alarmmanagement generierte Fehlermeldung. Der Stromverbrauch während der Nichtbenutzung liegt über dem Sollwert, was in diesem Fall durch eine fehlerhafte  Schmutzwasserpumpe verursacht wurde.
diagramm_stromstoerung

• Wasser
Die ständige Kontrolle der Wasserverbräuche ermöglicht die sofortige Erkennung von Was-serrohrbrüchen. Das nebenstehende Beispiel zeigt einen Wasserverlust von 68 Litern pro Stunde  durch einen Wasserrohrbruch.
diagramm_wasserstoerung

• Wärme
Das untenstehende  Beispiel zeigt eine fehlerhaft eingestellte Heizungsregelung.  Nutzungs- und Nichtnutzungstage sind grafisch so deutlich dargestellt, dass dem Bearbeiter  mögliche Abweichungen verdeutlicht werden. So ist in der dargestellten Abbildung zu erkennen, dass die Heizung  samstags und sonntags mit  einem nicht abgesenkten Betriebsmodus eingestellt ist. Standardmäßig sollte die Heizungssteuerung für den Wochenendbetrieb mit einer reduzierten Raumtemperatur von ca. 15°C betrieben werden, was den Wärme- verbrauch auf ein Minimum reduziert.
diagramm_waermestoerung

 

Vergleich:
•  Im Vergleich zum Medium Wasser ist die Verbrauchsanalyse von Wärme und Strom viel aufwändiger. Zu hoher Wasserverbrauch oder ein Rohrbruch lassen sich schnell erkennen, da klar definierte Zeiten und Mengenangaben in der Regel vorliegen.
•  Die Beurteilung der Fehlererkennung von zu hohem Wärmeverbrauch bedarf fachspezifischer Kenntnisse, da neben den technischen Daten auch Faktoren wie z.B. Gebäudezustand, Gebäudealter und Art der Nutzung mit einbezogen werden müssen. Ein Altbau benötigt verständlicherweise mehr Heizenergie als ein moderner, gut gedämmter Neubau.
•  Noch schwieriger verhält es sich mit der Analyse des Stromverbrauches. Neben Beleuchtungsanlagen und technischen Aggregaten nehmen Computer und Multi-Media-Geräte einen großen Einfluss auf den Verbrauch in einem Gebäude. Mit zunehmender Menge an Verbrauchsdaten ist es möglich, eine gebäudespezifische Betrachtung detaillierter auszuführen und entsprechende Grenzwerte zu ermitteln bzw. festzulegen.

 

Zusammenfassung

•  Die Einführung des Energiemonitoring-Systems im Gebäudemanagement der Stadt Aachen  ist mit Initiative in einem Zeitraum von nur 2 Jahren umgesetzt worden. Alleine im Jahr 2009 betragen die Einsparungen 36 % der Gesamtinvestition.
•  Das größte Einsparpotenzial liegt derzeit im Bereich Wasser, was dadurch begründet ist, dass eine Störungssuche und eine Störungsbehebung sehr einfach sind.


Einsparung_2009

Aachen, 2011

 

 

Energiemonitoring ...auf den Punkt

...ist ein System, dass durch eine automatische Zählerauslese von Wasser, Strom und Wärme die Verbräuche einzelner Gebäude darstellt, Fehlerquellen (z.B. Rohrbrüche) und Optimierungspotential sichtbar macht - die Grundlage eines effizienten Gebäudebetriebes, um Energie und Kosten zu sparen.