Künstliche Intelligenz in der Gebäudesteuerung


Gebäudesteuerung ist heute gemessen an unserem technischen Know-how etwas sehr Archaisches. Algorithmen nudeln WENN/DANN-Beziehungen durch und verschachteln sich so lange, bis niemand mehr den Durchblick hat. Gut funktionierende Bürogebäude gibt es daher sehr selten. Gut funktionierend bedeutet für mich, dass sie zu jeder Zeit ein gutes Raumklima mit minimalem Energieeinsatz liefern. Und das ist bei weitem nicht trivial. Häufig wird geglaubt, dass Bürogebäude effizient sind, da sie über effiziente Technik verfügen, aber ohne die richtige Regelung hilft auch die beste Technik nicht. Bei einem Bürogebäude, das wir vermessen haben, war die Geothermie innerhalb von zwei Jahren gar nicht im Betrieb, da die Regelung falsch programmiert war. Dieses Gebäude wurde mit 100 % fossiler Energie betrieben, was niemand gemerkt hat und was auch die nächsten 20 Jahre nicht aufgefallen wäre. Für erhöhte Energiebedarfe im Bürogebäude gibt es immer so nette Ausreden wie Nutzerverhalten oder die angeblich stromfressende EDV oder Küche. Dem eigentlichen Grund geht selten jemand nach.

Energieeffizienz wird nur dann erreicht, wenn eine perfekte Abstimmung zwischen Nutzer, Bauphysik und Technik mit minimalem Einsatz von Leistung (kleiner Physikexkurs: Leistung * Zeit = Energie) realisiert wird. Kleine Leistung bedeutet auch kleine Technik und genau hier beginnt das Problem. Bei kleiner Technik darf man sich keinen Fehler leisten. Wenn die Außentemperatur nachts sinkt, sollte im Bürogebäude nachgeheizt werden. Wenn allerdings nachmittags die Sonne scheint, dann war die Aufheizung morgens sinnlos und je nach System muss die Wärme jetzt sogar weggekühlt werden, was einer perfekten Energievernichtung entspricht. Dies ist auch die häufigste Ursache für einen deutlich zu hohen Energiebedarf auch bei angeblich energieeffizienten Neubauten.

Kein System funktioniert nämlich nur alleine für sich. Heizfall und Kühlfall kommen sich zeitlich bedrohlich nahe und der Regelalgorithmus muss jeweils entscheiden, wann er was tut. Da auch die Beleuchtung Wärme erzeugt, der Nutzer mit allen Geräten Wärme abgibt und auch die Lüftungstechnik temperierte Luft abgibt, ist es wirklich eine Kunst, die Balance zu halten, zumal Außenklima und Nutzung auch noch dynamisch schwanken. Seit 15 Jahren sammeln wir 17 Mio. Messdaten pro Jahr mit unserem BOB-Prototypen. Und ob Sie es glauben oder nicht, es gibt auch im 16. Jahr noch zahlreiche Fälle, die es so noch nicht gab. So war es Anfang Mai 2017 extrem kalt, um jetzt im Juni plötzlich hoch sommerlich zu sein. Nächten mit 10 °C folgten Tage mit 30 °C. Der Klimawandel scheint sogar noch viel häufiger seltsame Fälle zu erzeugen, als wir dies aus der Vergangenheit kennen. Temperaturstürze nach heftigen Gewittern mit Starkregen sind heute die Regel und nicht mehr die Ausnahme. Und da wir nur in Millimeterschritten zum Thema Energieeffizienz vorangehen, stehen wir erst am Beginn des Klimawandels.

Diese extremen Schwankungen bekommt man nur durch künstliche Intelligenz für die Gebäudesteuerung in den Griff, wenn nicht ständig von Hand nachjustiert werden soll. Wer glaubt die diversen Fälle mit den alten WENN/DANN Algorithmen, die heute zu 100 % in Gebäuden eingesetzt werden, beherrschen zu können, der irrt. Mit künstlicher Intelligenz hingegen wird Daten ein Entscheidungsvermögen eingehaucht und das System lernt sogar selbständig. Wenn auch das Nutzerfeedback Online abgefragt wird, lassen sich die gemessenen Daten sogar mit den Feedbacks kombinieren. Das alles klingt nach Science-Fiction, aber wir sind nicht weit von den ersten Lösungen entfernt.

Was allerdings bleiben wird, ist die Tatsache, dass Bürogebäude im vorhinein per Simulation optimiert werden müssen. Der LKW-Motor (Gebäudetechnik) im PKW (Gebäudehülle) wird auch mit künstlicher Intelligenz nicht effizient funktionieren. Und leider ist auch heute noch der Einsatz der Gebäudesimulation die Ausnahme, so dass die Technische Gebäudeausrüstung um 100 – 300 % überdimensioniert ist. Das kostet nicht nur Investitionskosten, sondern eben auch Energiekosten. Warum auch im Jahr 2017 noch regelmäßig solche Gebäude gebaut werden, ist mir daher ein großes Rätsel.

Bernhard Frohn

"Mich begeistern nachhaltige Lösungen, die langfristig alle zu Gewinnern machen. Einseitiges Wirtschaften zum kurzfristigen Nutzen weniger wird uns auf die Füße fallen. Das ist kein politisches Statement von mir, sondern ich behaupte, dass nur mit konsequenter Nachhaltigkeit langfristig unsere sozialen und wirtschaftlichen Systeme stabil bleiben werden. Die zunehmende Instabilität unserer sozialen und wirtschaftlichen Systeme sind gerade gut zu beobachten. Kann mir jemand erklären, wie in einem der reichsten Länder der Welt, nämlich in Deutschland, die Kinderarmut steigen kann? Hier ist HANDELN angesagt, wie gesagt, zum Wohle Aller und mit dem Blick in die Zukunft!"

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