Methodological approach for calibration of building energy performance simulation models applied to a common "measurement and verification" process

Methodologische Herangehensweise für die Kalibrierung von Gebäudesimulationsmodellen im "Measurement M&V Verification"-Prozess.

Eine große Herausforderung bei Energiespar-Contracting-Projekten ist die transparente und zuverlässige Bestimmung der Energieeinsparung vor und nach der Sanierung. Der sogenannte "Measurement & Verification" (M&V)-Prozess kann mittels der Kalibrierung von Simulationsmodellen mit gemessenen Daten, z. B. den Berechnungsdaten von Energieversorgern, durchgeführt werden. Es gibt mehrere Leitfäden für die Vorgehensweise bei solchen M&V-Prozessen, Projektberichten von Fallstudien zufolge wird die Kalibrierung der Gebäudesimulationsmodelle jedoch mit recht unterschiedlichen Ansätzen bewerkstelligt. Ziel dieser Arbeit ist es, einen einheitlichen, praxistauglichen methodischen Ansatz für den M&V-Prozess zu entwickeln. In dem hier vorgestellten neuen Ansatz können sowohl Methoden der visuellen Untersuchung, parametrische Studien als auch Optimierungsverfahren angewendet werden. Die Methoden der visuellen Untersuchung können in erster Linie dazu beitragen, Eigenschaften eines bestimmten Gebäudes zu verstehen. Der große Nachteil dabei ist, dass sie auf einer "Trial and Error"-Vorgehensweise beruht. Somit ist sie mit hohem Zeitaufwand verbunden und die Qualität des Ergebnisses hängt stark von der durchführenden Person ab. Automatisierte parametrische Studien werden bislang in erster Linie für Sensitivitätsanalysen durchgeführt. Eine Übertragung dieser Methode auf die Modellkalibrierung erscheint jedoch im genannten Kontext vielversprechend. Die große Herausforderung für eine praktische Anwendung ist hierbei, einen hohen Automatisierungsgrad zu erreichen, da eine sehr große Anzahl von Simulationsfällen ausgewertet werden muss. Darüber hinaus erfordert sie vom Anwender vertiefte Fachkompetenzen im Bereich Statistik. Optimierungsverfahren erlauben es, schnell zu quantitativ besseren Lösungen zu gelangen. Deren Nachteil ist jedoch, dass sie keine Analyse des Systems vornehmen und dadurch kaum zu einem besseren Systemverständnis beitragen. Zudem sollten die Ergebnisse eines Optimierungsprozesses sorgfältig geprüft werden, da daraus zwar mathematisch korrekte, aber unter Umständen physikalisch bedeutungslose Systemvarianten resultieren können. Aufgrund der bekannten Vor- und Nachteile dieser Methoden wäre ein Kalibrierungswerkzeug wünschenswert, welches alle drei Verfahren in der Praxis nutzbar macht, um die Wirkung energieeffizienter Sanierungsprojekte besser vorhersagen zu können.