Die Arbeitspakete werden entsprechend der schrittweisen Algorithmen- und Sensorentwicklung und unter Berücksichtigung einer schrittweisen Inbetriebnahme zeitlich abgestimmt, sind eindeutig in der Projektverantwortung zugeordnet und dienen dem (zeitlichen) Projektmanagement.

AP 1 :: Algorithmen

Entwicklung von BIM-kompatiblen Datenmodellen auf Basis bekannter Algorithmen zur automatisierten Fehlererkennung mit dem Ziel, die Inbetriebnahmephase zielgerichtet, kostengünstig und transparent zu gestalten und die betriebsbegleitende Optimierung zu unterstützen.

• Entwicklung einer Methodik für die Erfassung und die Strukturierung von Bestandsinformationen in einem für die Inbetriebnahme und den Betrieb von TGA-Anlagen sinnvollen BIM-Datenmodell.
• Digitales Abbild der Funktionsbeschreibung auf Basis einer heterogenen Dokumentationsgrundlage erstellen.
• BIM-Methoden für die Inbetriebnahme individueller Betriebsführungsstrategien (insb. modellprädiktive Betriebsführung).
• Analyse von Teilprozessen bei der Inbetriebnahme und dem Betrieb auf ihre BIM-Eignung.
• Erfassung und automatisierte Strukturierung der generierten Informationen bei Inbetriebnahme-Teilprozessen in das BIM-Datenmodell.
• Verwendung der digitalisierten Informationen für die Prüfung der Einstellungen von MSR-Komponenten und für die Qualitätssicherung des energetischen Gebäudebetriebs mittels Fehlerdiagnosemethoden.
• Entwicklung eines vereinfachten BIM-Modells für einen konkreten Anwendungsfall (hier: RIZ Energie).
• Interviews bei MSR-Firmen und Gebäudenutzern (Facility Manager, Nutzer).

Ergebnisse / Output: BIM-Datenmodell mit digitalem Abbild der Funktionsbeschreibung. Anwendung auf Teilprozesse der Inbetriebnahme. Qualitätssicherung des energetischen Gebäudebetriebs mittels Fehlerdiagnosemethoden. Bereitstellung eines vereinfachten BIM-Modells.

AP 2 :: BIM/Strukturdaten

Konzeption der Erstimplementierung der Weboberfläche. Datenstrukturierung und Bereitstellung von Metadaten. (Wird drei Mal durchgeführt: Inbetriebnahme des Gebäudes, Inbetriebnahme des netzdienlichen Energieverbundsystems und Einbindung in das Energienetz der Hochschule Offenburg mit der Weiterentwicklung zum Zero Energy Campus 2025.)

• Konzeption und Implementierung der Datenstrukturierung und -analysen auf Basis der vorhandenen Webplattform (insb. Zeitreihenmanagement).
• Entwicklung und Implementierung einer Schnittstelle zum automatischen Auslesen der relevanten Strukturdaten aus den vorhandenen IFC-Modellen.
• Implementierung einer Schnittstelle zum automatischen Auslesen der Daten aus der GLT des RIZ Energie (voraussichtlich Siemens /BACnet) inkl. der dazu notwendigen Hardware.
• Entwicklung eines Metadatenkonzepts / Datenstrukturierung für a) Messdaten und b) Strukturdaten (BIM).
• Implementierung des Metadatenmodells.
• Initiale Konzeption und Konfiguration der Mondas-Weboberfläche für das Inbetriebnahmemanagement und technische Monitoring nach VDI 6039 bzw. VDI 6041: Aufbau von Dashboards / Widgets, inkl. der in Mondas bereits verfügbaren Module für die automatisierte Fehlererkennung.
• Test und Implementierung von BIM-Methoden zur automatischen Generierung von Strukturdaten, insb. automatisierte Bereitstellung von Strukturdaten für das Gebäudemonitoring aus BIM-Dokumenten. Hierfür testweise Implementierung für einzelne Komponenten mit Aufbau einer BIM-Schnittstelle zur Überführung in eine Strukturdatenbank.
• Implementierung / Anbindung weitergehender Analyseverfahren aus dem Konsortium.
• Bereitstellung der Daten / Analysen über die Webplattform.
• (Weiter-)Entwicklung von regelbasierten Methoden zur automatisierten Fehlererkennung und von Alarmmodulen mit konkreten Handlungsanweisungen für den Betreiber sowie Vermeidung von „Alarmflut“ unter Einbezug von Nutzerfeedback.
• Evaluation und Weiterentwicklung der Usability, um die spätere Weiterverwendung auf möglichst breitem Feld zu ermöglichen.

Ergebnisse / Output: BIM-Schnittstelle zum Auslesen von Strukturdaten aus IFC-Modellen. Metadatenkonzept / Datenstrukturierung für Mess- und Strukturdaten.

AP 3 :: Gebäudemonitoring und Datenanalyse

Aufbau des Gebäudemonitorings unter ausschließlicher Nutzung der Daten aus der zentralen Gebäudeleittechnik entsprechend eines vereinbarten BIM-Standards. Mit Datenbereitstellung.

• Strukturierte Abfrage und Dokumentation (kommentierte Datenpunktliste) der verfügbaren Messdaten aus dem RIZ Energie.
• Aufbau der erforderlichen Messtechnik, inkl. Datenerfassung und -übertragung. Bereitstellung der Daten aus dem Gebäudeleitsystem SIEMENS desigo über B-Con von ICONAG (für BacNet, EIB, knx und M-Bus)

Ergebnisse / Output: Planung, Aufbau und Betrieb eines Monitoringsystems am RIZ Energie. Evaluation des Gebäudebetriebs unter den Aspekten Energieeffizienz und Arbeitsplatzqualität. Im Projektverlauf mit zunehmender Komplexität von Gebäude über Micro Grid bis zum netzdienlichen Betrieb im Energieverbund, jeweils unter Nutzung von BIM-Modellen.

AP 4 :: Inbetriebnahme Gebäude | 2020

Inbetriebnahme der Anlagentechnik, insb. Grundwasserbrunnen, Wärmepumpe, Lüftungsanlage, Solaranlage sowie der Übergabesysteme. Besondere Berücksichtigung der gebäudeintegrierten Speicherfähigkeit der Bauteilaktivierung in Mittellage und der Regelbarkeit der oberflächennahen Bauteilaktivierung.

• messtechnische Evaluation von Energieeffizienz und Arbeitsplatzqualität
• betriebsbegleitende Optimierung im ersten Betriebsjahr

Ergebnisse / Output: Inbetriebnahme der Anlagentechnik.

AP 5 :: Inbetriebnahme Smart Grid | 2021

Erweiterte Inbetriebnahme unter Berücksichtigung des bestehenden Micro Grids am RIZ Energie mit zusätzlicher Windenergie, Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung, thermischen Speichern und diversen elektro-chemischen Speichertechnologien. Netzdienlicher Betrieb der Komponenten mit einer kaskadierten modell-prädiktiven Regelung bzw. Betriebsführung mit besonderer Berücksichtigung einer regenerativen Energieerzeugung und verschiedenartiger Energiespeicher.

• messtechnische Evaluation von Energieeffizienz, Arbeitsplatzqualität und Leistungsbilanz.
• betriebsbegleitende Optimierung im zweiten Betriebsjahr

Ergebnisse / Output: Inbetriebnahme des Micro Grids.

AP 6 :: Inbetriebnahme Energienetz | 2022

Einbindung des optimierten Gebäudes in den Campus der Hochschule Offenburg. Wechselwirkung und Sektorkopplung im netzdienlichen Betrieb mit netzpunktspezifischem Strompreis, wobei die Übergabe auf Ebene der Mittelspannung als Schnittstelle zum örtlichen Stromnetz definiert wird.

• messtechnische Evaluation von Energieeffizienz, Arbeitsplatzqualität, Leistungsbilanz und Sektorkopplung.
• betriebsbegleitende Optimierung im dritten Betriebsjahr

Ergebnisse / Output: Inbetriebnahme des Gebäudes (mit Micro Grid) im Energieverbund.

AP 7 :: Energieeffizienz

Evaluation der Energieeffizienz mit Hilfe eingeführter Bilanzmethoden (insb. DIN 18599) und dynamischer Verfahren mit Fokus auf einer energiewirtschaftlichen Bewertung im Einzelsystem, auf Campus-Ebene und im übergeordneten Energieversorgungssystem.

• Recherche und Dokumentation verfügbarer BIM Modelle (IFC) der TGA-Komponenten im RIZ Energie.
• Identifizierung und Dokumentation der für die Betriebsführung und -analyse sowie für die Fehlererkennung prinzipiell sinnvollen Informationen, die in den Modellen enthalten sind.

Ergebnisse / Output: Jahresenergiebilanz, Evaluation der Energieeffizienz mit stationären und dynamischen Methoden unter Berücksichtigung der Arbeitsplatzqualität. Verwendung von BIM-Modellen zur standardisierten energiewirtschaftlichen Analyse des Gebäudebetriebs.

AP 8 :: Arbeitsplatzqualität

Entwicklung und algorithmische Implementierung einer Methodik zur Bewertung der Konzentrationen von VOC und Feinpartikeln in der Raumluft. Entwicklung einer neuartigen Messtechnik zur Messung von Feinpartikeln und VOC-Konzentrationen zum Einsatz in mobilen Messgeräten und in stationären Anlagen. Die Entwicklung der Messtechniken erfolgt auch unter Anbindung und Datenintegration von Sensortechnologien externer Partner, die dem Stand der Technik entsprechen oder sich in Entwicklung befinden.

• Systemintegration von Sensoren für Feinpartikel und VOCs zu einer IAQ-Messeinheit
• Integration der IAQ-Messeinheit in die bestehende Klimamesstechnik (Testo 400)
• Entwicklung von Verfahren zur Erhöhung der Selektivität auf einzelne Substanzen bei VOC (z.B. durch Filter)
• Entwicklung von Verfahren zur Erhöhung der Messgenauigkeit auf einzelne Substanzen durch Einbindung von Informationen über die Umgebung mit Hilfe von probabilistischen Modellen
• Ermittlung von Messgenauigkeiten und anderen relevanten Parametern des Gesamtsystems unter Berücksichtigung von applikationstypischen Umgebungseinflüssen (Temperatur, Anströmung, Feuchte)
• Optimierung des Energiebedarfs der IAQ-Messeinheit (v.a. von VC-Halbleitersensoren und optischen Partikelsensoren)
• Analyse des Einflusses von Feinpartikeln und VOC auf das menschliche Behaglichkeitsempfinden in Ergänzung zu den klassischen Einflüssen (Temperatur, Strömung, Feuchte)
• Entwicklung von BIM-basierten Datenmodellen für die digitale Beschreibung von Luftqualitätsparametern und -sensoren
• Erarbeitung eines ganzheitlichen Regelwerks für die Bestimmung der Behaglichkeit
• Erarbeitung von Standards im Rahmen der COST Action Indoor Air Pollution Network und verwandten Gremien

Ergebnisse / Output: Messtechnik zur Messung von Feinpartikeln und VOC-Konzentrationen zum Einsatz in mobilen Messgeräten und in stationären Anlagen.

AP 9 :: Netzdienlichkeit

Energiewirtschaftliche Bewertung der Netzdienlichkeit des Gebäudebetriebs im Laufe der drei Ausbaustufen.

• digitaler Zwilling zur Inbetriebnahme als Alternative zu einer aufwendigen Emulation oder Vor-Ort-Kalibrierung
• vorbereitende Anwendungstests von BIM-Methoden an Laboranlagen, insb. Doppelklimakammer mit Wärme/Kälte/Stromversorgung über Energieverbundsystem

Ergebnisse / Output: Energiewirtschaftliche Optimierung der (netzdienlichen) Betriebs­führung im Energieverbund mit einem digitalen Zwilling unter Verwendung von dynamischen BIM-Modellen. Darin werden die Energieeffizienz des Gebäudebetriebs als separate Zielgröße und die Gewährleistung einer hohen Arbeitsplatzqualität als weiteres Optimierungskriterium berücksichtigt.