Energieeffizienzklassen und Automatisierungsgrade nach GEG

Anforderungen des GEG

Mit dem § 71a des neuen GEG stellt die Politik erstmals verbindliche Anforderungen an den Automatisierungsgrad. Dabei bezieht es sich meist auf die Norm DIN V 18599, welche den internationalen Normen EN 15232 bzw. ISO 52120 ähnlich ist. Die Normen unterscheiden sich aber in einigen Details, was ihre Umsetzung erschwert. Die meisten Anforderungen des GEG betreffen nur Nichtwohngebäude mit einem Energieverbrauch größer als 290 kW. Dort wird eine digitale Energieüberwachung bzw. Protokollierung sowie eine Analyse des Verbrauchs und einstellbare Sollwerte gefordert. Weiterhin müssen standardisierte Schnittstellen verwendet werden. Dies gilt ab 2024 auch für Bestandsgebäude.
Für Neubauten wird zusätzlich ein Gebäudeautomations-System mit einem Automatisierungsgrad B oder besser verlangt. Die internationalen Normen benutzen dafür den Begriff „Energieeffizienzklasse“, wobei die Definitionen für die Klassen bzw. Grade A, B, C und D in allen drei Normen fast gleich sind und die Buchstaben deshalb synonym genutzt werden können. Zusätzlich wird ein Inbetriebnahmemanagement über mindestens eine Heizperiode verlangt; bei vorhandener Kühlung auch über eine Kühlperiode.
Das GEG setzt damit die europaweit gültigen Forderungen der EPBD um (European Directive for the Energy Efficiency of Buildings). Dort plant man künftig weitere  Verschärfungen, z. B. die Senkung der Leistungsgrenze von 290 kW auf 70 kW.

Automatisierungsgrade und Energieeffizienzklassen

Die „Automatisierungsgrade“ (DIN V 18599) bzw. „Energieeffizienzklassen“ (EN 15232, ISO 52120) dienen dazu, die energetische Wirkung der jeweiligen Automationskonzepte in frühen Planungsphasen grob abzuschätzen. Die folgenden Tabellen wurden der ISO 52120 entnommen.
Tabelle 1 zeigt Beispiele, welche Energieeinsparung man mit welcher Effizienzklasse grob erwarten kann. Die Zeilen zeigen unterschiedliche Gebäudetypen, die Spalten die Klassen A bis D. Der Energieverbrauch der Klasse C dient als Referenz, in dieser Spalte steht also der Faktor 1. Will man den Verbrauch in den anderen Klassen schätzen, muss man den Verbrauch der Klasse C mit den jeweiligen Faktoren multiplizieren. Der für Büros der Klasse D rot markierte Faktor 1,51 bedeutet also, dass dort der 1,51-fache Verbrauch zu erwarten ist, also 50 % mehr als in Klasse C. Ebenso kann man für Hörsäle der Klasse A mit dem Faktor 0,5 eine Halbierung des Verbrauchs im Vergleich zur Klasse C erwarten.

Tabelle 1: Beispiele von Effizienzfaktoren für Nicht-Wohngebäude (abgebildet ist die Tabelle A.1 der ISO 52120). Jedes Tabellenfeld enthält den ungefähren Faktor der Energieeinsparung im Vergleich zum Verbrauch der Klasse C. (a Diese Werte hängen stark vom Heizwärme/Kühlbedarf für die Lüftung ab)


Tabelle 2 zeigt am Beispiel einer Heizungsregelung, wie Energieeffizienzklassen üblicherweise in der Norm definiert werden. In den Zeilen links werden grob die Eigenschaften möglicher Regelkonzepte beschrieben. Die Spalten rechts zeigen wieder die Energieeffizienzklassen A bis D, getrennt nach Wohn- und Nichtwohngebäuden. Die Kreuze in den Tabellenfeldern der einzelnen Zeilen stellen dar, welche Klassen mit den jeweiligen Konzepten erreichbar sind. Beispielsweise erfordert die Klasse A eine Einzelraumregelung mit Kommunikation zu anderen Gewerken bzw. einer Meldung an die Primäranlage, damit diese die Vorlauftemperatur bedarfsgerecht einstellen kann. In der Regel muss der Einzelraumregler die Raumtemperatur ungenutzter Räume absenken (Präsenzsensor; Ausnahmen bei trägen Heizsystemen, z. B. Fußbodenheizungen). Man erreicht also umso höhere Klassen, je smarter die Automationskonzepte sind. In der Regel kann die Forderung des GEG nach Klasse B nur mit smarten Technologien (Software) erreicht werden.

Tabelle 2: Beispiel für die Definition von Energieeffizienzklassen (abgebildet ist die Tabelle 5 der ISO 52120): Die Zeilen nennen Automationskonzepte; die Spalten ordnen ihnen entsprechende Klassen von A bis D zu.

Abbildung der Effizienzklassen auf Standardfunktionen

Wie Tabelle 2 zeigt, sind die Anforderungen der Normen an die Automationskonzepte nur sehr grob beschrieben. Praktisch führt das zu unterschiedlichsten Auslegungen und Streitigkeiten. Das „Kleingedruckte“ enthält zwar oft präzisere Hinweise, wie diese Konzepte zu verstehen sind, kann aber nicht alle konkreten Fragen beantworten. Auch gibt es im Detail kleine Unterschiede zwischen den drei o. g. Normen, die ebenfalls zu Streitigkeiten führen können. So verlangt z. B. die DIN V 18599 für die Beschattung der Klasse A eine Lamellennachführung, was in Fachkreisen kontrovers diskutiert wird.
Eine präzisere Definition der für die Energieeffizienzklassen geforderten Automationskonzepte bzw. Automatisierungsgrade wäre möglich, wenn man für ihre Beschreibung bekannte Standardfunktionen (VDI 3813, VDI 3814, EN 17609) nutzen könnte. Dies wurde in den nachfolgenden Tabellen versucht. Sie resultieren einerseits aus einer genaueren Analyse der allgemeinen Formulierungen in den drei Normen (DIN V 18599, EN 15232, ISO 52120), vor allem aber aus den Aussagen ihrer Kommentartexte. Falls diese sich unterscheiden, wurde meist die strengere Auslegung verwendet. Diese Abbildung der Normen aufeinander sollte aber künftig selbst Normungsgegenstand in den zuständigen Gremien sein. Eine derart präzisierte Norm würde dann Planern und Ausführenden deutlich mehr Rechtssicherheit bei der Erfüllung des GEG geben als heute.
Für jede Effizienzklasse zählt eine Tabelle auf, welche Standardfunktionen für die einzelnen Gewerke mindestens implementiert werden müssen. Soll die nächsthöhere Klasse erreicht werden, muss man die Funktionen der nächsthöheren Tabelle meist zusätzlich implementieren. Ausnahmen gibt es dort, wo die Kombination alter und neuer Funktionen zu Widersprüchen führt und beide damit unvereinbar sind. Dort muss man die bisherige Funktion durch die höherwertige ersetzen.

Tabelle 3: Standardfunktionen, die zur Erfüllung der Energieeffizienzklasse C notwendig sind.

Tabelle 4: Standardfunktionen, die zur Erfüllung der Energieeffizienzklasse B zusätzlich notwendig sind.

Tabelle 5: Standardfunktionen, die zur Erfüllung der Energieeffizienzklasse A zusätzlich notwendig sind.

Tabelle 6: Standardfunktionen, die zwar energetisch sinnvoll sind, von den Energieeffizienz-Normen aber bisher nicht erwähnt wurden.

Tabelle 7: Standardfunktionen, die zwar energetisch keine unmittelbare Wirkung haben, aber aus anderen Gründen sinnvoll oder sogar notwendig sind.

Monitoring

Bereits im § 71a des GEG wird für Gebäude über 290 kW eine digitale Energieüberwachung bzw. Protokollierung verlangt, insbesondere eine Analyse des Verbrauchs sowie einstellbare Sollwerte. Auch hier muss man standardisierte Schnittstellen verwenden (auch für Bestandsgebäude).
Für höhere Energieeffizienzklassen gelten in der ISO 52120 noch weitergehende Forderungen an das Monitoring (Tabelle 8).

Tabelle 8: Erkennen von Störungen an gebäudetechnischen Anlagen und Unterstützung bei der Diagnose dieser Störungen (nach ISO 52120). Wie viele und welche Störungen / Warnungen angezeigt werden müssen, ist nicht genau vorgeschrieben.


Höhere Forderungen stellt die ISO 52120 auch zum energetischen Monitoring (Tabelle 9).

Tabelle 9: Melden von Informationen hinsichtlich des Energieverbrauchs und der Bedingungen im Innenbereich (nach ISO 52120). Wie viele und welche Werte historisch gespeichert werden müssen, ist nicht genau vorgeschrieben.

Planung mit Künstlicher Intelligenz

Die neuen GEG-Forderungen (Energieeffizienzklasse, Monitoring) erfordern die Festlegung der Automationskonzepte bereits zu einem frühen Zeitpunkt. Eine zielsichere Planung (Konzepte) und Ausführung (vernetzte Geräte) ist aber kompliziert und vor allem zeitaufwändig. AUTERAS nimmt dem Nutzer diese Arbeit ab. Die KI berechnet automatisch das erforderliche Automationskonzept, alle dafür notwendigen Standardfunktionen und ein Automationsschema (Funktionsblock-Schema). Alles findet unsichtbar im Hintergrund statt. Interessierte Nutzer können sich diese Zwischenergebnisse aber ausgeben lassen. Sichtbar angezeigt wird jedoch die daraus berechnete Energieeffizienzklasse bzw. der Automatisierungsgrad.
Mit AUTERAS kann man also bereits im „Kundengespräch“ die preiswertesten Lösungen finden, die alle Kundenwünsche und das GEG erfüllen. Man spart dabei bis zu 90 % des üblichen Entwurfsaufwandes, reduziert ihn also um eine Zehnerpotenz.



Literatur

Eine ausführliche Darstellung dieser Kurzfassung findet man unter:
Kabitzsch, K. „Normgerechte Planung energieeffizienter Raumautomation nach GEG“. de - das elektrohandwerk, Hüthig Verlag ISSN 1617.1160
Teil 1: Heft 22/2024 (19.11.2024), S. 40 - 43
Teil 2: Heft 23-24/2024 (17.12.2024), S. 40 - 43
https://www.elektro.net/126486/normgerechte-planung-energieeffizienter-raumautomation-nach-geg-1/


[1] Kabitzsch, K. „Energieeffizienz KI-gestützt planen“, de – das elektrohandwerk. Teil 1 Heft 11 2022, S. 47-49, Teil 2 Heft 12 2022, S. 50-51

[2] Gesetz zur Einsparung von Energie und zur Nutzung erneuerbarer Energien zur Wärme- und Kälteerzeugung in Gebäuden (Gebäudeenergiegesetz – GEG in der Fassung vom 16.10.2023)

[3] DIN V 18599-11 Energetische Bewertung von Gebäuden – Berechnung des Nutz-, End- und Primärenergiebedarfs für Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung – Teil 11: Gebäudeautomation, September 2018

[4] DIN EN 15232 Energieeffizienz von Gebäuden – Einfluss von Gebäudeautomation und Gebäudemanagement, November 2007

[5] ISO 52120-1 Energieeffizienz von Gebäuden – Einfluss von Gebäudeautomation und Gebäudemanagement – Teil 1: September 2022

[6] VDI-Richtlinie 3813 Blatt 2 Raumautomationsfunktionen (RA-Funktionen), Verein Deutscher Ingenieure, Mai 2011

[7] DIN EN 17609:2024-06 Systeme der Gebäudeautomation - Steuerungsanwendung; Deutsche Fassung der EN 17609:2022, Juni 2024

[8] ISO / DIS 16484-4 Building automation and control systems (BACS) – Part 4: Control applications, Dezember 2023