2.4 Warum haben zwei benachbarte Systeme im Diagramm exakt dieselben Kosten und Energiewerte?

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Die Möglichkeit, dass der Optimierungsalgorithmus einzelne Produkte innerhalb eines Systems eliminieren kann (siehe oben) hat als Nebeneffekt, dass dasselbe Optimum auf zwei verschiedenen Wegen erreicht werden kann. Ein Beispiel:

System 1 : Ventilatorkonvektor + Induktionsgerät+ Überströmdurchlass
System 2 : Induktionsgerät+ Überströmdurchlass

Wenn der Optimierungsalgorithmus für System 1 ermittelt, dass es hinsichtlich der Gesamtkosten am günstigsten wäre, auf den Ventilatorkonvektor zu verzichten und dafür das Induktionsgerät zu vergrößern, dann wären die Optima von System 1 und System 2 identisch. Das kann in seltenen Fällen zu zwei Systemen mit identischem Optimum führen.

2.3 Warum sind einzelne Produkte bei der Systembeschreibung eliminiert?

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Der KI-Optimierungsalgorithmus hat keinerlei Vorgaben hinsichtlich der Lösung, sofern die technischen Randbedingungen eingehalten werden. Besteht die Möglichkeit, die Vorgaben einzuhalten und die Gesamtkosten zu minimieren, ist es auch möglich, einzelne Produkte zu eliminieren.

2.2 Welche Kostenarten werden berücksichtigt?

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Folgende Kosten werden bei dem Vergleich der Systemlösungen betrachtet und in den Diagrammen aufgeführt:

  • Investitionskosten für Produkte im Raum (Schwarz)
    Kosten aller Produkte, die im Raum installiert werden, mit Preisen gemäß der individuell erforderlichen Baugrößen, die der Auslegung zugrunde liegen, z. B. Ventilatorkonvektoren, Induktionsgeräte, Luftdurchlässe; aber auch Flächenkühlsysteme und Konvektoren.
  • Investitionskosten für das System im Raum (Dunkelgrau)
    Systemkosten, die für die Implementierung der Produkte erforderlich sind: z. B. Kosten für die Erhöhung des Doppelbodens, eine abgehängte Decke, Brüstungsverkleidungen oder einen Deckenkoffer. Zusätzlich die Kosten für den Verlust an Nutzungsfläche durch Brüstungsgeräte nach dem Baukostenindex BKI 2018 (Gebäude mit mittlerem Standard), Kosten für vertikale Schächte im Gebäude oder auch den Verlust an Raumhöhe.
  • Investitionskosten für die Gebäudeleit-/Lüftungszentrale (Hellgrau)
    Kosten für die Lüftungszentrale, die Kälteversorgung, die Wärmeversorgung, Kanalnetze für Zu- und Abluft, ein Kondensatnetz und die Wasserleitungen im Gebäude zum Anschluss von Heiz- und Kühlsystemen, soweit erforderlich.
  • Energiekosten für Strom (Gelb)
    Kumulative Stromkosten für die Lüftung des Raumes und der angeschlossenen Medien, z. B. die Stromkosten der einzelnen Produkte sowie anteilige Stromkosten der Lüftungszentrale.
  • Energiekosten für Kälte (Blau)
    Kumulative Energiekosten für die Kühlung des Raumes, d. h. entstehende Aufwände für die Kühlung im Jahresverlauf, zzgl. des Lüftungskältebedarfs je nach System.
  • Energiekosten für Wärme (Rot)
    Kumulative Energiekosten für die Heizung des Raumes, d. h. entstehende Aufwände für die Heizung im Jahresverlauf, zzgl. des Lüftungswärmebedarfs je nach System.
  • Kosten für Wartung (Dunkelgrün)
    Summe aller Wartungskosten von Lüftungszentrale, Kanalnetz und aller verbauten Produkte.
  • Kosten für Instandhaltung (Hellgrün)
    Summe aller Instandhaltungskosten von Lüftungszentrale, Kanalnetz sowie aller verbauten  Produkte.

2.1 Wie wird natürliche Lüftung berechnet?

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Die natürliche Lüftung (Fensterlüftung) stellt unter all den Systemen eine Ausnahme dar. Die Fensterlüftung kann keine konstanten Bedingungen/Temperaturen garantieren, sondern kann z. B. durch Windsituation im Winter stark schwanken. Ebenso wenig sind die Schalldruckpegel im Raum konstant. Der Außenschall dominiert bei geöffnetem Fenster die Akustik im Raum. Trotzdem wurde die Fensterlüftung als System implementiert, um eine Einordnung der Technik hinsichtlich Kosten und Energieaufwand vorzunehmen. Sie dient sozusagen als Vergleichs- bzw. Referenzmodell.

Das Modell Fensterlüftung wird wie folgend berechnet:
Es wird eine Fensteröffnung definiert, die bei 2 K Temperaturdifferenz zwischen Außen- und Innentemperatur den gewünschten Luftaustausch gewährleistet. D. h. bei einer Außentemperatur im Winter von 19 °C (21 °C – 2 K) und   einer Außentemperatur  im Sommer von 28 °C (26 °C + 2 K) wird exakt die gewünschte Luftmenge ausgetauscht. Dazwischen ist die Luftmenge geringer, außerhalb des Temperaturbereichs erhöht sie sich. Das Fenster ist nur während der Nutzungszeit geöffnet. Windeinflüsse, die sich negativ auf den Wärmeverlust auswirken, sind nicht berücksichtigt. Die Fensterlüftung wird hier sehr positiv bewertet. Die Begründung, im Winter das Fenster geschlossen zu halten, um dem Wärmeverlust entgegenzuwirken, wäre für den Systemvergleich nicht zielführend, da ein Vergleich ohne Anforderung an die Innenluftqualität überflüssig ist.

2.0 Was ist ein System?

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Wenn ein Raum klimatisiert werden soll, müssen vier grundlegende Aufgaben von der Gebäudetechnik erfüllt werden:

I.     Zufuhr frischer Luft für die Personen
II.    Abfuhr der verbrauchten Luft
III.  Heizung
IV.  Kühlung

Die technische Lösung, die diese Aufgaben erfüllt, ist eine Systemlösung. Die Lösung ist meist eine Kombination verschiedener Produkte und erfordert kostenrelevante Randbedingungen, wie das Vorhandensein einer zentralen Lüftungsanlage, einen aufgeständerten Doppelboden, einen Deckenkoffer, u.v.a.m.