TGA Meinung

TGA Ausgabe 02-2011
Gebäudebewertung

Qualitätssicherung von TGA-Anlagen


 Abb. 1 Ohne sorgfältige Grundlagenermittlung und ohne Inbetriebnahmemanagement bzw. ein begleitendes Monitoring können auch perfekt geplante und ausgeführte TGA-Anlagen die Erwartungen des Betreibers / Nutzers an einen minimalen Energieverbrauch
Abb. 1 Ohne sorgfältige Grundlagenermittlung und ohne Inbetriebnahmemanagement bzw. ein begleitendes Monitoring können auch perfekt geplante und ausgeführte TGA-Anlagen die Erwartungen des Betreibers / Nutzers an einen minimalen Energieverbrauch in der Nutzungsphase, an maximale Behaglichkeit und an niedrige Lebenszykluskosten nicht erfüllen.

Die TGA-Branche weist zu Recht auf den Einfluss ihres Verantwortungsbereichs bezüglich des Energieverbrauchs und der Nachhaltigkeit von Gebäuden hin. Um die vorhandenen Potenziale systematisch zu erschließen, muss einerseits die Planung früher beginnen und andererseits die Anlagentechnik während der Nutzung optimiert werden. Für diese Qua­litätssicherung muss die Branche selbst in die Offensive gehen.

Die (Problematik der) Qualitätssicherung von der Planung bis zum Betreiben eines Gebäudes inklusive der Anlagentechnik wird künftig immer mehr an Bedeutung gewinnen. Denn sowohl aus Sicht der Investitionskosten als auch der Betriebskosten – speziell der Energiekosten – und durch ökologische Aspekte ist sie für den Auftraggeber und/oder Nutzer ein logischer und sinnvoller Ansatz. Die durchschnittliche Praxis ist davon jedoch noch weit entfernt. Thesen zur gegenwärtigen Realität:

Gebäude und Sanierungen werden heute vor allem aus energetischer Sicht auf der Grundlage aktueller gesetzlicher Regelungen [1, 2], preisrechtlicher nationaler Regeln [3], nationaler und europäischer Normen [4, 5, 6…] sowie nationaler Regeln der Technik [7, 8…] geplant und errichtet.

Insbesondere prägt die HOAI [3] mit ihren verpreisten Leistungsbeschreibungen die Planung und wird deshalb von fast allen Auftragnehmern und auch den Auftragnehmern als „Leistungskatalog“ (miss)verstanden. So wird häufig einer sorgfältigen Grundlagenermittlung zu wenig oder überhaupt keine Beachtung geschenkt. Mitunter fällt sie gar Sparbemühungen zum Opfer.

Da der beauftragte „Leistungskatalog“ der HOAI im Allgemeinen mit der Bauüberwachung (Leistungsphase 8) bzw. Objektbetreuung und Dokumentation (Leistungsphase 9) abschließt, werden trotz existierender Regeln zum Inbetriebnahmemanagement [14] ein längerfristiges Monitoring bzw. eine Optimierung der TGA-Anlagen in der Nutzungsphase nur selten zusätzlich beauftragt. Auch weil dies von den Planungsbüros zu selten eingebracht wird. Diesen Zeitraum mit einer (Ingenieur)Leistung zu begleiten – im amerikanischen Qualitätssicherungsmodell „Commissioning“ als Phase 10 (Betriebs- und Nutzungsphase) deklariert [9] – ist für die Realisierung anspruchsvoller Ziele eine unabdingbare Notwendigkeit.

Eine dauerhafte energetische und betriebswirtschaftliche Optimierung der technisch komplizierten, regelungstechnisch und nutzungsabhängig verknüpften TGA-Anlagen scheitert heute u.a. an Gewährleistungsregelungen, den eingeschränkten Möglichkeiten, den Anlagenersteller oder eine unabhängige Institution zu beauftragen – oder letztlich an Kosten. In der Folge werden die geplanten Werte, z.B. bezüglich Behaglichkeit und Energieeffizienz, oft nicht erreicht.

Realisierte Bauvorhaben, die nachträglich zertifiziert werden – ob nach LEED, BREAM, DGNB oder mit anderen Nachhaltigkeitskriterien [9, 10, 11, 12] – erhalten nur eine Ist-Zustandsbeschreibung, aus der jedoch kaum entsprechende Schlussfolgerungen abgeleitet werden. Eine Planung von Gebäuden nach den genannten Verfahren ist heute vor allem aus investiven Gründen die Seltenheit.

Eine Qualitätssicherung im direkten und im übergeordneten Maßstab findet bei der TGA in der Regel nicht statt, obwohl es eine Reihe von Instrumentarien dazu gibt. Sie kommen oft aus Kostengründen nicht zur Anwendung, bzw. werden aus (einer falschen) Angst vor einer möglichen Überprüfbarkeit bzw. Kontrolle nicht angeboten.

Qualitätsbewertung und -kontrolle

Grundsätzlich ist davon auszugehen, dass die Zielvorgaben des Bauherrn die primären Beurteilungskriterien für die Qualität sind. Dazu müssen sie bereits bei den Wettbewerbsverfahren, der Projektentwicklung und der Grundlagen­ermittlung dokumentiert werden.

Wichtige Aspekte bei den Beurteilungskriterien stellen die Nutzungsrandbedingungen, die grundsätzlich schriftlich detailliert zu vereinbaren sind – da die Regeln der Technik im Allgemeinen nur Standardwerte, Kategorien oder Richtwerte vorgegeben – sowie gesetzlichen Rahmenbedingungen dar. Zur Erfassung der Randbedingungen gibt es verschiedene Möglichkeiten, z.B. spezielle Checklisten [7 und modifiziert in 13] oder ein Raumbuch. Die Zielvorgaben dürfen jedoch nicht statisch betrachtet werden, sondern müssen im Planungsprozess aktualisiert und fortgeschrieben werden.

Für eine Qualitätsbewertung und -kontrolle in der Planung, Ausführung, Übergabe, Betriebs- und Nutzungsphase können sich zwei Grenzfälle unter Beachtung von vorgegebenen Zielfunktionen ergeben:

Bewertung und Kontrolle einzelner Planungsschritte auf der Basis von Regeln der Technik (ISO, DIN, VDI…) oder gesetzlichen Vorgaben (HOAI, EnEV, EPBD…) durch die Planungsbeteiligten oder

Bewertung und Kontrolle auf der Basis eines komplexen Bewertungsverfahrens (z.B.: Nachhaltigkeitskriterien, Zertifizierungskritierien) durch ein den Planungsbeteiligten übergeordnetes Gremium, wie der Commissioning-Prozess (Cx-Prozess, siehe Info-Kasten) in den USA.

Regeln der Technik

Die Regeln der Technik dokumentieren im Allgemeinen den Stand der Technik. Dieser ist dynamisch und wird kontinuierlich fortgeschrieben bzw. europäisch harmonisiert. Durch die zunehmende Komplexität der Technischen Gebäudeausrüstung ufert ihr Regelwerk aus. Wenngleich die einzelnen Regeln von der Abgrenzung gut aufeinander abgestimmt sind – erschweren unterschiedliche Aussagen und Definitionen ihre verzahnte Anwendung; [9, 13] dokumentieren dies exemplarisch für raumluft- und kältetechnische Anlagen.

Diese Komplexität erschwert eine durch­gehende Aktualisierung der Eingangsdaten und ihre Kontrolle im Planungsgeschehen. Die Anwendung des Regelwerks innerhalb des Planungsprozesses ist jedoch auch erforderlich, wenn ein komplexer Bewertungs­mechanismus zur Qualitätsbewertung und -kontrolle vorgenommen wird und somit kein Systemnachteil.

Zertifizierung

Der zweite „Grenzfall“ der Qualitätsbewertung und -kontrolle stützt sich auf die zur Senkung des Energieverbrauches und zur Ermittlung der Nachhaltigkeit von Gebäuden (inklusive TGA-Anlagen) seit den 1990er-Jahren angewendeten Zertifizierungsverfahren BREEAM (Großbritannien) und LEED (USA, gekoppelt an den Cx-Prozess). Neuerdings gewinnt auch das deutsche DGNB-Gütesiegel an Bedeutung. Bei ihm spielt die Bewertung der technischen und funktionalen Qualität aber bisher nur eine untergeordnete Rolle [15].

Den Zertifizierungsverfahren unter Beachtung der Nachhaltigkeit scheint gemeinsam zu sein, dass die Bewertung der Nachhaltigkeit überwiegend für realisierte Gebäude vorgenommen wird. Beweggründe für die Zertifizierung finden sich zumeist in kommer­ziellen Aspekten (Vermarktung der Immobi­lien). Würden die Regularien zur Bewertung der Nachhaltigkeit Bestandteil des Planungsprozesses, ließe sich zumindest in der Theorie die Qualität(sverbesserung) steuern. Für eine breite Anwendung in der Praxis sind jedoch die Bewertungsverfahren viel zu aufwendig.

Weitere Instrumentarien

Weitere mögliche Instrumentarien, welche auch in technischen Regeln oder planungsrelevanten Vorschriften dokumentiert sind und teilweise gewisse Analogien zum Commissioning-Prozess aufweisen sind z.B.:

Wettbewerbsvorgaben (siehe Info-Kasten),

Konformitätsbewertung von gebäude­technischen Anlagen und Komponenten,

Projektsteuerung,

Facility Management,

Qualitätsmanagement,

Energiemanagement,

Integrale Planung und

Inbetriebnahmemanagement (allgemein) bzw.

Inbetriebnahmemanagement nach [14] mit qualitätssichernden Anforderungen an den gesamten Entstehungsprozess eines Gebäudes.

Aspekte zur Verbesserung der Qualität

Aus einer Analyse der unterschiedlichen Qualitätssicherungsmodelle und den Realitäten der Planungs- und Ausführungspraxis kristallisieren sich drei „Phasen“ mit maßgeblicher Aussicht auf die Qualitätsverbesserung von TGA-Anlagen heraus:

Bessere Grundlagenermittlung

Begleitendes Monitoring

Instandhaltung

Bessere Grundlagenermittlung

Im realen Planungsgeschehen wird die Grundlagenermittlung häufig stiefmütterlich behandelt. Gründe können u.a. sein, dass der Leistungsphase in der HOAI nur 3 % des Gesamthonorars zugeordnet sind. Unter Kostengesichtspunkten macht dies ein sorgfältiges Zusammentragen von Daten für die Vorentwurfsplanung und energetische und wirtschaftliche Variantenuntersuchungen fast unmöglich, insbesondere bei kleinen Bausummen.

Ein sinnvoller Lösungsansatz wäre, der Grundlagenermittlung eine Phase 0 analog zum Cx-Prozess vorzuschalten. Sie kann in etwa einer Projektentwicklung bzw. den notwendigen Aktivitäten zur Auslobung eines Wettbewerbs im Rahmen eines VOF-Verfahrens gleichgesetzt werden. Die Auslobung eines Wettbewerbes erfordert definierte Basisdaten und Vorgaben bzw. Vorstellungen für ein Bauvorhaben. Mit diesen können frühzeitig die Qualität der Planung und des Bauens sowie Energieeffizienz, Nachhaltigkeit und Lebenszykluskosten positiv beeinflusst werden.

[17] ermöglicht dazu durch seine Modularisierung eine einheitliche Prüfung und Bewertung mit vertretbarem Aufwand (siehe Info-Kasten). In den Berechnungsmodulen können Kriterien, wie Energiearten und deren Kosten, Einsatz regenerativer Energien, Vorgaben zur Anlagentechnik, Flächen, Nutzungsrandbedingungen fest vorgegeben werden, um Aussagen zum Energiebedarf nachvollziehbar und vergleichbar zu machen.

Ein wichtiger Vorteil dieses Ansatzes könnte der sein, dass für die Phase 0 ein gesonderter Auftrag mit einem Honorar entsprechend des tatsächlichen Aufwands auszulösen wäre. Zudem könnten zu erwartende Anforderungen und Entwicklungstendenzen, beispielsweise Strategien zur Nutzung bestimmter regenerativer Energien, prognostizierte Preisentwicklungen, Limitierung der CO2-Emissionen oder Plusenergiehaus-Vorgaben in die Aufgabenstellung integriert werden, um die Nutzungsphase des Gebäudes besser abzubilden.

Begleitendes Monitoring

Bei jedem Gebäude und jeder TGA-Anlage handelt es sich um ein Unikat. Die Auslegung der Anlagen muss auf einen zu gewährleistenden Maximalfall erfolgen. Da die Anlagen in Abhängigkeit der Nutzung und des Außenklimas aber nahezu immer im Teillastbetrieb gefahren werden (können) und in der Regel die Anlagensysteme vielfältig miteinander verknüpft sind, ist es nahezu unmöglich, in der Planungsphase und in der Inbetriebnahmephase alle relevanten Betriebsregularien vorzudenken bzw. voreinzustellen oder gar testweise zu überprüfen. Bestimmte Contracting-Modelle zeigen erfolgreich, dass die energetische Optimierung bestehender Anlagensysteme wirtschaftlich ist und sich meistens auch noch der Komfort verbessert.

Ein begleitendes Monitoring nach der Inbetriebnahme über einen Zeitraum von ein bis drei Jahren erscheint somit ein wirkungsvolles Instrument zu sein, um einerseits den Nachweis über vereinbarte nutzungsspezifische und energetische Kriterien und andererseits Erfahrungen aus dem praktischen Betrieb für zukünftige Planungsaufgaben und die Fortschreibung des Regelwerks zu gewinnen.

Diese Leistung könnte in Anlehnung an den Cx-Prozess als Planungsphase 10 deklariert werden, wobei die notwendige Leistungsbeschreibung nicht Bestandteil der HOAI sein sollte bzw. nicht ihrem Honorierungssystem unterworfen sein darf, sondern die tatsächlich notwendigen Aufwendungen berücksichtigen muss.

Durch den Autor wurden und werden mehrere Objekte, beispielsweise VRF-Technik mit Gaswärmepumpe in einem Hotel, Lüftungs- und Heizungsstrategie in einer Bibliothek, energetische Bewertung in einem Passivhauskindergarten, Erdwärmenutzung mit Wärmepumpen in Kombination von Heizungs- und RLT-Anlagen einem begleitenden Monitoring unterzogen. Das ist aufwendig und kann gegenwärtig nur durch Nutzung von studentischen Arbeiten bzw. Diplomaufgaben kostenminimal gelöst werden. Die erreichten Zwischen- und Endergebnisse haben zu einer Optimierung der Anlagenfahrweise oder der Gebäudeautomatisierung geführt und auch bei Abweichungen die Ursachen lokalisiert und die erforderlichen Änderungen identifiziert.

Ein bestehendes Hindernis für das Monitoring ist die nach VOB bzw. BGB geregelte Gewährleistung, um zeitnah durch „Unabhängige“ erkannte Fehler beheben zu können. Ein möglicher Lösungsansatz wäre, dass durch die anlagenrealisierende Firma neben einem Wartungsvertrag auch ein begleitendes Monitoring angeboten wird. Dieser Ansatz erscheint aber nur dann möglich und sinnvoll, wenn das Unternehmen für die komplette TGA-Anlage einschließlich der Gebäudeautomation in der Verantwortung steht.

Instandhaltung

Neben der ordnungsgemäßen Inbetriebnahme entscheidet über die Energieeffizienz und die Qualität von gebäudetechnischen Anlagen vor allem die Instandhaltung. Nach [20] wird die Instandhaltung in die Grundmaßnahmen Wartung, Inspektion, Instandsetzung und Verbesserung unterteilt.

Insbesondere die (energetische) Inspektion gewinnt mit der Neufassung der EPBD 2010 (Neufassung der EU-Gebäuderichtlinie) und der daraus abgeleiteten EnEV 2012 wesentlich an Bedeutung [21] und kann erheblich dazu beitragen, die energetische Qualität zu beeinflussen [22, 23]. Nach dem Energieeinsparungsgesetz (EnEG) ist die Instandhaltung bezüglich eines energiesparenden Betriebs eine gesetzliche, über Rechtsverordnungen geregelte (EnEV) Betreiberpflicht.

Schlussfolgerungen

Ein Qualitätsmanagement für TGA-Anlagen ist notwendig und sinnvoll. Es sollte grundsätzlich zuerst bei den einzelnen Komponenten bzw. einfachen und überschaubaren Systemstrukturen erfolgen, um dies kostenminimal, fachlich beeinflussbar und bewertbar (überprüfbar) gestalten zu können. Ein effizientes Qualitätsmanagement für komplexe Systeme bzw. Systemabläufe für die breite Anwendung ist zurzeit nicht realistisch.

Für den in Deutschland gegebenen ­Planungsprozess mangelt es nicht an ­geeigneten gesetzlichen Regelungen, ­Normen, Richtlinien und Zertifizierungen, um die Planung, Realisierung und den Anlagenbetrieb qualitätsgerecht durch­führen zu können.

Entscheidende Grundlage dafür sind eine sorgfältige Grundlagenermittlung mit ­standardisierten Checklisten und eine dem jeweiligen Planungsstand entsprechende Fortschreibung eines Raumbuchs.

Eine Etablierung des Inbetriebnahmeprozesses oder eines begleitenden Monitorings über einen längeren Zeitraum ist dringend erforderlich. Dies steht auch im Einklang mit dem Energieeinsparungsgesetz (bzw. der umsetzenden EnEV) mit der gesetzlichen Verpflichtung zum energiesparenden Betrieb von Anlagen – sie dürfen nicht mehr Energie verbrauchen, als zu ihrer bestimmungsgemäßen Nutzung erforderlich ist. Die noch umzusetzende Neufassung der EU-Gebäuderichtlinie mit verschärften Regeln bezüglich der energetischen Inspektion von Heizungs- und Klimaanlagen weitet die vorhandenen Verpflichtungen (zumindest organisatorisch) aus.

Die Planungsphase 0 (Projektvorbereitung) und die Planungsphase 10 (begleitendes Monitoring) sind die wichtigsten zusätz­lichen Maßnahmen, um die Qualität der ­Planung und des Betreibens von TGAAnlagen signifikant zu verbessern.

Hindernisse für die Etablierung der Planungsphasen 0 und 10 sind insbesondere die HOAI, die VOB und das BGB. Eine Initiative des Gesetzgebers ist momentan nicht zu erwarten, hier ist die Branche gefordert, einen ganzheitlichen Ansatz zu entwickeln bzw. vor­handene Ansätze zusammenzuführen.  

Literatur

[1] Richtlinie 2010/31/EU über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden des Europäischen Parlaments und Rates der Europäischen Union (Neufassung) vom 19. Mai. 2010. Brüssel: Amtsblatt der Europäischen Union L 153/13 vom 18. Juni 2010. Download über: Webcode 296893

[2] EnEV 2009 Verordnung über energiesparenden Wärmeschutz und energiesparende Anlagentechnik bei Gebäuden – Energie­einsparverordnung (EnEV). BGBl. I S. 954 vom 29. April 2009

[3] Verordnung über die Honorare für Architekten- und Ingenieur­leistungen (Honorarordnung für Architekten und Ingenieure – HOAI). BGBl. I S. 2732 vom 11. August 2009

[4] DIN V 18599 Energetische Bewertung von Gebäuden – Berechnung des Nutz-, End- und Primärenergiebedarfs für Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung, Teile 1 bis 10, Teil 100 und Beiblatt 1 mit Änderungen der Teile 1 bis 10. Berlin: Beuth Verlag, Februar 2007 bis Januar 2010

[5] DIN EN 15251 Eingangsparameter für das Raumklima zur Auslegung und Bewertung der Energieeffizienz von Gebäuden – Raumluftqualität, Temperatur, Licht und Akustik. Berlin: Beuth Verlag, August 2007

[6] DIN EN ISO 7730 Ergonomie der thermischen Umgebung – Analytische Bestimmung und Interpretation der thermischen ­Behaglichkeit durch Berechnung des PMV- und des PPD-Indexes und Kriterien der lokalen thermischen Behaglichkeit. Berlin: Beuth Verlag, Mai 2006

[7] VDI 6028 Bewertungskriterien für die Technische Gebäude­ausrüstung – Blatt 1: Grundlagen; Blatt 2: Anforderungsprofile und Wertungskriterien für die Sanitärtechnik; Blatt 3 Anforderungs­profile und Wertungskriterien für die Heiztechnik; Blatt 4.1: Anforderungsprofile und Wertungskriterien für die Raumlufttechnik; Blatt 4.2: Anforderungsprofile und Wertungskriterien für Kälte­anlagen (zu Kostengruppe 430 Raumlufttechnik). Blatt 6: Gebäudeautomation. Berlin: Beuth Verlag, Februar 2002 bis April 2007

[8] The building commissioning guide. Washington, U.S. General Services Administration (GSA), 2005

[9] Trogisch, A,; Dose, St., Käppler, A: Planungs- und Qualitäts­management von RLT-Anlagen – Leitfaden für die Planungspraxis. Heidelberg: C.F. Müller-Verlag, 1. Auflage, 2010

[10] Dose, St.; Käppler, A.; Trogisch, A.: Zur Zertifizierung von Gebäuden und TGA-Anlagen

[11] Hegner; H.-D.: Nachhaltiges Bauen – Zertifizierung als nationale Regel, Vortrag consense Kongress, 2008

[12] Gertis, K, u.a.: Was bedeutet „Platin“? – Zur Entwicklung von Nachhaltigkeitsverfahren, Bauphysik 30 (2008)

[13] Dose, St., Käppler, A: Commissioning – Qualitätssicherung von RLT-Anlagen, Erfurt: FH Erfurt Masterarbeit (unv.), November 2008

[14] VDI 6039 (E). Facility Management – Inbetriebnahmemanagement für Gebäude – Methoden und Vorgehensweise für gebäudetechnische Anlagen. Berlin: Beuth Verlag, Januar 2010

[15] Trogisch, A.: Nachhaltigkeitsbewertung – TGA kommt zu kurz. Stuttgart: Gentner Verlag, TGA 5-2010

[17] AMEV-Richtlinie (Entwurf): Energieeffizienz, Lebenszykluskosten und Nachhaltigkeit bei Planungswettbewerben für öffentliche Gebäude (nachhaltige Wettbewerbe 2010). Berlin: AMEV, April 2010

[16] Richtlinien für Planungswettbewerbe RPW 2008. Berlin: ­Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Stadtentwicklung, ­September 2008

[18] ANSI/ASHRAE/IESNA (2007): Standard 90.1. Energy Standard for Buildings Except Low-Rise Residential Buildings. Atlanta

[19] Rotermund, U.: Berechnung Nutzungs-/Lebenszykluskosten in Architekturwettbewerben; Power-Point-Präsentation. FH Münster, 2010

[20] DIN 31051 Grundlagen der Instandhaltung. Berlin: Beuth Verlag, Juni 2003

[21] Schädlich, S.; Trogisch, A.: Energetische Inspektion von Klimaanlagen. Karlsruhe: CCI Promotor Verlags- und Förderungsgesellschaft, 1. Aufl., 2011

[22] Trogisch, A.: EU-Gebäuderichtlinie (EPBD) – Geschäftsfeld Klimaanlagen-Inspektion. Stuttgart: Gentner Verlag, TGA 10-2010

[23] Trogisch, A.: Zur Inspektion und Wartung von RLT-Anlagen. ­Heidelberg: Hüthig, KI 11-2007

Mehr Infos zum Thema in den TGAdossiers Regelwerk und HOAI: Webcode 723 bzw. 717

Inhaltsübersicht

  1. Teil: Qualitätssicherung von TGA-Anlagen
  2. Teil: Commissioning-Prozess
  3. Teil: Wettbewerbsvorgaben
  4. Teil: Kommentar
  5. Teil: Prof. Dr.-Ing. Achim Trogisch
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