KI-basierte, kontinuierliche und automatische Zustandserfassung und Optimierung der Hydrauliksysteme von Gebäuden zur Wärmeversorgung

Die Wärmewende erfordert eine deutlich effizientere Ausnutzung der mittels Fernwärme an ein Gebäude übergebenen Wärme. Weiterhin gilt es, ein insgesamt niedrigeres Temperaturniveau zu erreichen, um erneuerbare Quellen effektiv für die Erzeugung von Raumwärme sowie Trinkwarmwasser nutzbar zu machen sowie die Kapazitäten von Fernwärmeleitungen möglichst maximal auszunutzen. Der gesetzlich vorgeschriebene hydraulische Abgleich ist hierfür ein wichtiger Schritt. Dieser wird durch Fachpersonal in einem händischen und sehr kleinteiligen Verfahren ausgeführt. Ziel des Vorhabens »KIDra« ist es, ein Verfahren zu entwickeln, welches mittels Messdaten kontinuierlich die Gebäude ermittelt, in denen tatsächlich ein Handlungsbedarf besteht. Damit soll gewährleistet werden, dass die für die Umsetzung der Wärmewende relevanten Ressourcen an SHK-Fachpersonal gezielter eingesetzt werden können. 

Ausgangslage

Der hydraulische Zustand von Gebäuden wird heute in der Regel nicht kontinuierlich erfasst. Eine belastbare Einordnung, welche Gebäude tatsächlich Optimierungsmaßnahmen benötigen, fehlt meist – Entscheidungen basieren auf Einzelbegehungen oder pauschalen Vorgaben statt auf Messdaten. Der gesetzlich vorgeschriebene hydraulische Abgleich (GEG §60) adressiert das nur einmalig und ausschließlich manuell durch SHK-Fachkräfte, die dem Markt absehbar nicht in ausreichendem Umfang zur Verfügung stehen. Eine Qualitätskontrolle nach der Durchführung findet in der Praxis kaum statt, und die Trinkwassererwärmung bleibt bei der Betrachtung meist unberücksichtigt, obwohl sie insbesondere bei Mehrfamilienhäusern erheblichen Einfluss auf die hydraulische Qualität der Anlagentechnik hat.

Ziel

Ziel des Projekts ist im ersten Schritt die Entwicklung eines intelligenten digitalen Verfahrens, welches den hydraulischen Zustand von Gebäuden automatisiert anhand von Messdaten bewertet und so den tatsächlichen Optimierungsbedarf erkennt. Darauf aufbauend soll in einem zweiten Schritt ein datengetriebenes Verfahren zur kontinuierlichen, automatischen Optimierung der gesamten Gebäudehydraulik inklusive Trinkwassererwärmung und automatischer Parameteranpassung entwickelt werden. Die Verfahren sollen Ansätze für eine Überarbeitung des bestehenden regulatorischen Rahmens zum hydraulischen Abgleich bieten und diesen zur kontinuierlichen messdatenbasierten qualitativen Sicherstellung des hydraulischen Systems in der Wärmeversorgung von Gebäuden erweitern.

Lösungsansatz

Digitale, messdatengetriebene Verfahren können automatisiert erkennen, welche Gebäude tatsächlich Optimierungsbedarf haben, und die Verbesserung des Systems gezielt unterstützen. So lassen sich Fachkräfte effizienter einsetzen, die Kapazitäten von Fernwärmesystemen effizienter ausnutzen und damit CO₂-Emissionen sowie Heizkosten reduzieren.

Das Fraunhofer ISE entwickelt die konzeptionellen und methodischen Grundlagen für die automatisierte hydraulische Zustandserkennung: Dazu zählen Kriterien und Klassifikationen, um Gebäude nach ihrem hydraulischen Zustand einzuordnen, sowie semantische Datenmodelle, die Gebäude- und Anlagentechnik für digitale Verfahren nutzbar machen. Auf Basis historischer Zeitreihen werden Benchmarks entwickelt, anhand derer der Einsatz von KI-Algorithmen bei den Projektpartnern bewertet wird. Ergänzend entsteht ein digitales Berichtssystem, das den hydraulischen Zustand kontinuierlich dokumentiert, sowie ein vereinfachtes Rechenschema, das den Personalaufwand für Fehlerbehebung den erzielten Effekten gegenüberstellt.

Das Projekt »KIDra«  wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) gefördert.