Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Gebäude mit einem hohen Eigenversorgungsgrad mit erneuerbarer Energie sind oft mit Gebäudetechniksystemen ausgestattet, die eine hohe Komplexität an möglichen Lastfällen und Betriebszuständen aufweisen. Leistungsprüfungen und Abnahmeverfahren für Teilsysteme sind in Normen geregelt und etabliert. Eine gute Performance der einzelnen Teilsysteme ist aber kein ausreichender Nachweis für einen optimalen Betrieb des gesamten Systems resp., ob ein Performance-Gap besteht. Es soll ein gewerkübergreifender energetischer Test für den Leistungs- und Funktionsnachweis des Gesamtsystems entwickelt werden. In der hier beantragten ersten Stufe (Vorprojekt) werden eine Situationsanalyse durchgeführt, mögliche Massnahmen entwickelt und ein Vorschlag für das weitere Vorgehen erarbeitet.
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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Buildings with a high degree of self-sufficiency with renewable energy are often equipped with building technology systems that have a high complexity of possible load cases and operating states. Performancetests and acceptance procedures for subsystems are regulated and established in standards. However, satisfactory performance of each subsystem is not sufficient proof for optimal operation ofthe entire system or whether a performance gap exists. The aim is to develop a comprehensive energytest for the performance and functional verification of the entire system. In the first stage (preliminary project) requested here, a situation analysis will be carried out and possible measures developed.
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Kurzbeschreibung
(Französisch)
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Les bâtiments ayant un taux élevé d'auto-approvisionnement en énergie renouvelable sont souvent équipés de systèmes de gestion technique des bâtiments qui présentent une grande complexité de cas de charge et de conditions de fonctionnement possibles. Les tests de performance et les procédures de réception des sous-systèmes sont réglementés et établis dans des normes. Une bonne performance des différents sous-systèmes n'est toutefois pas une preuve suffisante d'un fonctionnement optimal de l'ensemble du système ou de l'existence d'un écart de performance. Il s'agit donc de développer un test énergétique inter-métiers pour prouver la performance et le fonctionnement de l'ensemble du système. La première étape proposée ici (avant-projet) consiste à effectuer une analyse de la situation, à développer des mesures possibles et à élaborer une proposition pour la suite de la procédure.
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Schlussbericht
(Deutsch)
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Damit ein Gebäude optimal betrieben werden kann müssen alle Teilsystem aufeinander abgestimmt sein. Um eine gute Performance des Gesamtsystems zu erreichen, sollte ein gewerkeübergreifender energetischer Test (GEST) entwickelt werden. Im Rahmen dieses Vorprojekts wurden verschiedene Schritte und Massnahmen im Zusammenhang mit einem GEST eruiert. Zunächst wurde der Umfang der zu prüfenden Systeme mit einem GEST definiert und abgegrenzt. Des Weiteren erfolgte eine eingehende Analyse der aktuellen Normen und Prozesse, um deren Relevanz und Schnittstellen für den GEST zu bewerten. Es wurde herausgearbeitet, welche Aspekte in den gegenwärtigen Tests und Abnahmeprüfungen vernachlässigt werden, jedoch für die Beurteilung von Gesamtsystemen von entscheidender Bedeutung sind. In Bezug auf Solarthermie sind die internationalen Normen auf Komponentenebene gut entwickelt, um den sicheren Betrieb von Kollektoren und Speichern zu gewährleisten. Diese Normen ermöglichen die Simulation von Systemverhalten und Ertragsprognosen. Im Bereich der Heizungstechnik, Lüftungstechnik und Photovoltaik fehlt es jedoch an Normen, die das Zusammenspiel mit anderen Gewerken und die Systemoptimierung angemessen berücksichtigen. Normen zur Gebäudeautomation bieten hingegen eine ganzheitliche Herangehensweise an die Energieeffizienz durch die Integration verschiedener Gewerke und Bedürfnisse.
Die gewerkeübergreifenden energetischen Systemtests sollten darauf abzielen, sämtliche Gewerke gemeinsam zu prüfen, wobei die gegenseitigen Abhängigkeiten berücksichtigt werden. Diese Abhängigkeiten wurden im Vorprojekt auf hoher Flughöhe analysiert und in einer Matrix dargestellt. Die pauschale Bestimmung und Bewertung von Abhängigkeiten zwischen den Komponenten gestalteten sich schwierig. Nach mehreren Iterationen wurde festgestellt, dass Gebäude sehr individuell sind und nicht alle Komponenten abgebildet werden konnten. Starke Abhängigkeiten innerhalb der Gewerke Heizung, Lüftung, Elektro und Automation wurden festgestellt, während Sanitär eher isoliert war. Dies macht die Definition und Durchführung eines gewerkeübergreifenden Systemtests komplex und schwer fassbar, da auch äussere Faktoren wie Umgebungsbedingungen und Nutzerverhalten eine Rolle spielen.
Im Vorprojekt wurde ebenso die Erfahrung der Teammitglieder genutzt, um Fallbeispiele aus der Praxis aufzulisten, bei denen das gewerkeübergreifende Zusammenspiel fehlschlug. Die vorgelegten Fallbeispiele verdeutlichen die in den Normen bestehenden Defizite hinsichtlich Schnittstellendefinition und gewerkeübergreifenden Tests.
Im Anschluss wurden potenzielle Stakeholder interviewt. Aus diesen Interviews kristallisierte sich heraus, dass ein dringender Bedarf an einem ganzheitlichen, gewerkeübergreifenden Ansatz für die Prüfung und Inbetriebnahme gebäudetechnischer Systeme besteht, um optimale und nachhaltige Lösungen zu gewährleisten. Dieser Ansatz steht jedoch vor verschiedenen Herausforderungen, darunter der Mangel an Fachkräften mit breitem Fachwissen und die unklare Kommunikation und Planung. Die Möglichkeit von Technik, Wartung, Monitoring und Gebäudeautomation, unterstützt durch KI und Fernzugriff, ist entscheidend für einen reibungslosen Betrieb, erfordert jedoch angemessene finanzielle Mittel und eine entsprechende Betreiberverantwortung.
Mit den Erkenntnissen der Gap-Analyse der Normen, der Abhängigkeitsmatrix, den Fallbeispielen und den Stakeholder-Interviews wurden sowohl inhaltliche als auch prozessorientierte Empfehlungen erarbeitet. Diese Empfehlungen umfassen die Entwicklung gewerkeübergreifender Checklisten, einen längerfristigen Stakeholder Dialog, Sensibilisierungsaktivitäten, Aus- und Weiterbildung, Förderung der energetischen Ziele im Betrieb, Nutzung eines digitalen Zwillings für Simulationen, intelligente EMS mit KI-Analyse, Feldmessungen, Einführung von Labels und Gütesiegeln sowie KI-basiertes Gebäudemonitoring.
Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Englisch)
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In order for a building to operate optimally, all subsystems must be coordinated with each other. In order to achieve a good performance of the entire system, a cross-trade energy test (GEST) should be developed. Within the framework of this preliminary project, various steps and measures were elicited in connection with a GEST. First, the scope of the systems to be tested with a GEST was defined and delimited. Furthermore, an in-depth analysis of current standards and processes was carried out in order to assess their relevance and interfaces for the GEST. It was worked out which aspects are neglected in the current tests and acceptance tests, but are of crucial importance for the assessment of overall systems. With regard to solar thermal, international standards are well developed at the component level to ensure the safe operation of collectors and storage tanks. These standards enable the simulation of system behaviour and yield predictions. In the area of heating technology, ventilation technology and photovoltaics, however, there is a lack of standards that adequately take into account the interaction with other trades and system optimisation. Standards for building automation, on the other hand, offer a holistic approach to energy efficiency by integrating different trades and needs.
The cross-trade energy system tests should aim to test all trades together, taking into account the mutual dependencies. These dependencies were analysed at high altitude in the preliminary project and presented in a matrix. The blanket determination and evaluation of dependencies between components proved difficult. After several iterations, it was determined that buildings are very individual and not all components could be mapped. Strong dependencies were found within the trades heating, ventilation, electrical and automation, while sanitation is rather isolated. This makes the definition and implementation of a cross-trade system test complex and difficult to grasp, as external factors such as environmental conditions and user behaviour also play a role.
The preliminary project also used the experience of the team members to list case studies from practice in which the interdisciplinary interaction failed. The case studies presented illustrate the deficits in the standards with regard to interface definition and cross-trade testing.
Subsequently, potential stakeholders were interviewed. From these interviews it emerged that there is an urgent need for a holistic, cross-trade approach to the testing and commissioning of building services systems in order to find optimal and sustainable solutions.
However, this approach faces several challenges, including the lack of professionals with broad expertise and unclear communication and planning. The capability of engineering, maintenance, monitoring and building automation, supported by AI and remote access, is critical for smooth operations, but requires adequate funding and operator responsibility.
Using the findings of the standards gap analysis, the dependency matrix, the case studies and the stakeholder interviews, both content and process-oriented recommendations were developed. These recommendations include the development of cross-trade checklists, a longer-term stakeholder dialogue, awareness-raising activities, education and training, promotion of energy goals in operations, use of a digital twin for simulations, intelligent EMS with AI analysis, field measurements, introduction of labels and quality seals, and AI-based building monitoring.
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Schlussbericht
(Französisch)
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Pour qu'un bâtiment fonctionne de manière optimale, tous les sous-systèmes doivent être coordonnés les uns avec les autres. Afin d'obtenir une bonne performance de l'ensemble du système, un test énergétique interprofessionnel (GEST) devrait être développé. Dans le cadre de cet avant-projet, plusieurs étapes et mesures ont été définies en rapport avec un GEST. Tout d'abord, le champ d'application des systèmes à tester à l'aide d'un GEST a été défini et délimité. En outre, une analyse approfondie des normes et processus actuels a été réalisée afin d'évaluer leur pertinence et leurs interfaces pour le GEST. Il a été déterminé quels aspects sont négligés dans les essais et les tests d'acceptation actuels, mais sont d'une importance cruciale pour l'évaluation de l'ensemble des systèmes. En ce qui concerne le solaire thermique, les normes internationales sont bien développées au niveau des composants pour garantir la sécurité de fonctionnement des collecteurs et des réservoirs de stockage. Ces normes permettent de simuler le comportement des systèmes et de faire des prévisions de rendement. En revanche, dans le domaine des techniques de chauffage, de ventilation et du photovoltaïque, il n'existe pas de normes qui tiennent compte de manière adéquate de l'interaction avec d'autres corps de métier et de l'optimisation du système. Les normes relatives à l'automatisation des bâtiments, en revanche, offrent une approche globale de l'efficacité énergétique en intégrant les différents métiers et besoins.
Les essais de systèmes énergétiques interprofessionnels doivent viser à tester tous les métiers ensemble, en tenant compte des dépendances mutuelles. Ces dépendances ont été analysées à haute altitude dans l'avant-projet et présentées dans une matrice. La détermination et l'évaluation globales des dépendances entre les composants se sont avérées difficiles. Après plusieurs itérations, il a été déterminé que les bâtiments sont très individuels et que tous les composants ne peuvent pas être cartographiés. De fortes dépendances ont été trouvées dans les métiers du chauffage, de la ventilation, de l'électricité et de l'automatisation, alors que le sanitaire est plutôt isolé. Cela rend la définition et la mise en oeuvre d'un test de système interprofessionnel complexe et difficile à appréhender, car des facteurs externes tels que les conditions environnementales et le comportement des utilisateurs jouent également un rôle.
L'avant-projet s'est également appuyé sur l'expérience des membres de l'équipe pour dresser une liste d'études de cas pratiques dans lesquels l'interaction interdisciplinaire a échoué. Les études de cas présentées illustrent les lacunes des normes en ce qui concerne la définition des interfaces et les essais interprofessionnels.
Les parties prenantes potentielles ont ensuite été interviewées. Il ressort de ces entretiens qu'il est urgent d'adopter une approche holistique et interprofessionnelle des essais et de la mise en service des systèmes de gestion technique des bâtiments afin de trouver des solutions optimales et durables.
Toutefois, cette approche se heurte à plusieurs difficultés, notamment le manque de professionnels disposant d'une vaste expertise et le manque de clarté de la communication et de la planification. La capacité d'ingénierie, de maintenance, de surveillance et d'automatisation des bâtiments, soutenue par l'IA et l'accès à distance, est essentielle pour un fonctionnement harmonieux, mais nécessite un financement adéquat et la responsabilité de l'opérateur.
Sur la base des résultats de l'analyse des lacunes en matière de normes, de la matrice des dépendances, des études de cas et des entretiens avec les parties prenantes, des recommandations axées à la fois sur le contenu et sur les processus ont été élaborées. Ces recommandations comprennent l'élaboration de listes de contrôle interprofessionnelles, un dialogue à plus long terme avec les parties prenantes, des activités de sensibilisation, l'éducation et la formation, la promotion d'objectifs énergétiques dans les opérations, l'utilisation d'un jumeau numérique pour les simulations, un système de gestion de l'environnement intelligent avec analyse de l'intelligence artificielle, des mesures sur le terrain, l'introduction d'étiquettes et de labels de qualité, et la surveillance des bâtiments basée sur l'intelligence artificielle.
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