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Gebäudeautomation und Energiemanagement – Energieflüsse im Gebäude sichtbar machen

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Gebäudeautomation und Energiemanagement – Energieflüsse im Gebäude sichtbar machen

Einleitung

Wie gelangt Energie ins Gebäude, wo wird sie gespeichert und wer verbraucht sie?

In diesem aiMOOC machst Du Energieflüsse sichtbar, überprüfst Messwerte und löst typische Diagnosefälle aus der Gebäudeautomation.

Zielgruppe: Berufliche Ausbildung in Elektrotechnik, SHK, Mechatronik und Gebäudetechnik.

Lernzeit: 6 Lerneinheiten mit jeweils etwa 10–15 Minuten plus Projektaufgaben.

Dein Lernziel: Du kannst Erzeuger, Speicher, Verbraucher und Messstellen erkennen, Energieflüsse bilanzieren und begründete Verbesserungsvorschläge entwickeln.

Bild: Konzept einer Gebäudeenergiesimulation. Beobachte, wie technische Anlagen und Gebäudeeigenschaften zusammenwirken.

Arbeitsweise: Anschauen → Zuordnen → Berechnen → Diagnostizieren → Begründen.

Sicherheit und Datenschutz: Alle Fallbeispiele verwenden erfundene Gebäude und vollständig fiktive Daten. Arbeite ausschließlich mit lokalen Simulationen, bereitgestellten Beispieldaten oder ausdrücklich autorisierten Testumgebungen. Keine Zugriffe auf fremde Netze, Produktivanlagen, Zugangsdaten oder Kundendaten. Übertrage keine vertraulichen Daten an externe Dienste. Reale elektrische, hydraulische oder hygienerelevante Eingriffe gehören in die Hände entsprechend qualifizierter Fachkräfte.

Lerneinheit 1: Das Gebäude als Energiesystem

Leitfrage: Wo kommt Energie her und wohin fließt sie?

Ein Gebäude benötigt elektrische Energie und Wärme. Die Gebäudeautomation erfasst Zustände und Messwerte und kann technische Anlagen bedarfsgerecht regeln.

Bild: Vereinfachtes System mit Photovoltaik, Hybridwechselrichter, Batterie und Verbrauchern.

Anlagenschema: Zwei Energiepfade

Elektrischer Energiepfad	Thermischer Energiepfad
Photovoltaik → Wechselrichter → elektrische Verbraucher	Umweltwärme + elektrischer Antrieb → Wärmepumpe → Heizkreis
Photovoltaik → Batteriespeicher → elektrische Verbraucher	Wärmeerzeuger → Wärmespeicher → Heizflächen
Stromnetz ↔ Gebäudeanschluss	Raumluft ↔ Lüftungsanlage ↔ Außenluft

Merke: Strom und Wärme sind unterschiedliche Energieflüsse. Sie werden getrennt erfasst. Für eine Gesamtenergiebilanz müssen Systemgrenze, Energieträger und Umwandlungen klar definiert sein.

Basisauftrag: Zeichne für das dargestellte System drei Pfeile und beschrifte jeweils einen Erzeuger, Speicher und Verbraucher.

Feedback: Eine richtige Darstellung zeigt Energiequellen, Speicherrichtung und Verbraucher. Eine Batterie kann laden und entladen; die Pfeilrichtung hängt vom Betriebszustand ab.

Lerneinheit 2: Erzeuger, Speicher und Verbraucher

Leitfrage: Welche Aufgabe übernimmt jedes Gerät?

Bauteil	Funktion
Photovoltaik	Wandelt Licht in elektrische Energie um
Wärmepumpe	Überträgt Umweltwärme mithilfe elektrischer Antriebsenergie auf ein höheres Temperaturniveau
Batteriespeicher	Speichert elektrische Energie elektrochemisch
Pufferspeicher	Speichert thermische Energie
Lüftungsanlage	Fördert und gegebenenfalls konditioniert Luft
Beleuchtung	Nutzt elektrische Energie

Bild: Einfaches Funktionsschema einer Wärmepumpe.

Bild: Beispiel für eine Leistungszahl COP von 4. Dies ist ein Beispielwert, keine allgemeine Anlagenzusage.

Rechenidee: Eine Wärmepumpe benötigt 10 kWh Strom und liefert im selben Messintervall 30 kWh Nutzwärme. Die vereinfachte gemessene Arbeitszahl für dieses Intervall ist 30 / 10 = 3.

Die zusätzliche Wärme stammt überwiegend aus der Umwelt. Die Jahresarbeitszahl wird dagegen über einen längeren Zeitraum und mit definierten Bilanzgrenzen bestimmt.

Video: Kurzerklärfilm der Verbraucherzentrale Energieberatung zur Wärmepumpe.

Anwendungsauftrag: Erkläre mithilfe der Grafik, warum 30 kWh Nutzwärme nicht mit 30 kWh Stromverbrauch gleichzusetzen sind.

Feedback: Die Wärmepumpe nutzt elektrische Arbeit und Umweltwärme. Deshalb darf ihre abgegebene Wärme nicht nochmals als elektrischer Verbrauch in dieselbe Strombilanz eingetragen werden.

Lerneinheit 3: Sensoren und Energiemonitoring

Leitfrage: Wie werden unsichtbare Energieflüsse messbar?

Bild: Beispiel eines intelligenten Messsystems mit Zähler und Kommunikationskomponente.

Messgröße	Typische Einheit	Bedeutung
Elektrische Leistung	kW	Energieumsatz pro Zeit
Elektrische Energie	kWh	Energie innerhalb eines Zeitraums
Heizwärme	kWh	Thermische Energiemenge
Batterieladezustand	%	Geschätzter Speicherzustand
Raumtemperatur	°C	Thermischer Raumzustand
Kohlendioxidkonzentration	ppm	Indikator für die Raumluftqualität

Ein Intelligentes Messsystem besteht in Deutschland aus einer modernen Messeinrichtung und einem Smart-Meter-Gateway. Für Gebäudeautomation werden zusätzlich geeignete Unterzähler, Sensoren und Betriebsdaten benötigt.

Datenweg im Modell:

Sensor oder Zähler → Regler beziehungsweise Datenerfassung → Visualisierung → Diagnose → autorisierte Maßnahme.

Video: Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik – Smart-Meter-Gateway.

Basisauftrag: Warum reicht die Anzeige von 5 kW nicht aus, um einen Energieverbrauch von 5 kWh zu behaupten?

Feedback: kW beschreibt Leistung, kWh die Energiemenge. Erst aus Leistung und Zeitverlauf lässt sich die Energie bestimmen. Bei konstanten 5 kW während einer Stunde wären es 5 kWh.

Lerneinheit 4: Energieflüsse sichtbar machen

Leitfrage: Was verrät eine Energiebilanz?

Ein Sankey-Diagramm stellt Mengenströme durch unterschiedlich breite Pfeile dar.

Bild: Prinzipdarstellung eines Sankey-Diagramms. Die Pfeilbreiten veranschaulichen die Mengenverhältnisse.

Vereinfachte Strombilanz:

Energie aus PV + Netzbezug + Batterieentladung = elektrische Verbraucher + Batterieladung.

Dies gilt für eine festgelegte Systemgrenze und ein gemeinsames Zeitintervall, wenn Umwandlungs- und Leitungsverluste im vereinfachten Modell bereits berücksichtigt beziehungsweise vernachlässigt werden.

Merke: Lade- und Entladeverluste sowie Messungenauigkeiten müssen bei einer realen Anlagenbilanz gesondert berücksichtigt werden.

Ausbildungsfall: Bildungszentrum Lernwerk Nord

Dein Auftrag: Du arbeitest als Auszubildende oder Auszubildender in einem Gebäudetechnikbetrieb. Du erhältst einen vollständig fiktiven Datensatz eines Ausbildungsgebäudes.

Das Modell enthält eine PV-Anlage, einen Batteriespeicher, eine Wärmepumpe, Lüftungsventilatoren, Beleuchtung und weitere elektrische Verbraucher.

Simulierte Energiedaten in kWh:

Energiefluss	08–12 Uhr	18–22 Uhr
PV-Erzeugung	24	0
Stromnetzbezug	0	13
Batterieladung	4	0
Batterieentladung	0	3
Wärmepumpe Strom	10	8
Lüftung	5	3
Beleuchtung	3	3
Sonstige Verbraucher	2	2
Gesamter Verbrauch	20	16

Die beiden Zeitfenster sind getrennte Ausschnitte. Die übrigen Stunden sind nicht dargestellt. Die Werte sind didaktisch gerundet und ohne zusätzliche Umwandlungsverluste modelliert.

Basisfall: Prüfe die Strombilanz zwischen 08 und 12 Uhr.

Anwendungsfall: Prüfe die Strombilanz zwischen 18 und 22 Uhr.

Transferfall: Erkläre, warum die Batterie trotz PV-Erzeugung nicht jederzeit entladen oder geladen werden sollte.

Gestufte Hilfen zum Ausbildungsfall

Hilfe 1 – Orientierung anzeigen

Suche zuerst alle Energiequellen. Unterscheide danach Verbraucher und Energiespeicherung.

Hilfe 2 – Rechenweg anzeigen

Addiere die Energie auf der Eingangsseite. Vergleiche das Ergebnis mit der Summe aus Verbrauch und Batterieladung.

Hilfe 3 – Kontrollwerte anzeigen

Vormittag: 24 = 20 + 4. Abend: 13 + 3 = 16. Beide Strombilanzen sind im vereinfachten Modell geschlossen.

Lösungen und begründetes Feedback

Feedback zu Basis, Anwendung und Transfer öffnen

Basis: 24 kWh PV-Erzeugung werden zu 20 kWh Verbrauch und 4 kWh Batterieladung. Die Bilanz stimmt.

Anwendung: 13 kWh Netzbezug plus 3 kWh Batterieentladung ergeben 16 kWh Verbrauch. Die Bilanz stimmt.

Transfer: Die Batterie sollte abhängig von Ladezustand, Energiebedarf, Erzeugungsprognose, technischen Betriebsgrenzen und Verlusten genutzt werden. Ein höherer Eigenverbrauch allein beweist noch nicht die wirtschaftlich oder energetisch beste Betriebsstrategie.

Lerneinheit 5: Diagnostizieren statt raten

Leitfrage: Ist eine auffällige Anzeige bereits ein technischer Defekt?

Diagnosefall A: Abweichende Verbrauchsanzeige

Im Vormittagsmodell zeigt ein zusätzliches Dashboard plötzlich 22 kWh Gesamtverbrauch statt 20 kWh an. Die PV-Anzeige steht weiterhin bei 24 kWh, die Batterieladung bei 4 kWh.

Dein Auftrag: Berechne die Abweichung und entscheide, welche Prüfung zuerst sinnvoll ist.

Prüfkette:

Zeitfenster vergleichen → Messstellen prüfen → Einheit und Vorzeichen kontrollieren → Datenqualität bewerten → Ursache dokumentieren.

Gestufte Diagnosehilfen öffnen

Hilfe 1: Prüfe, ob alle Zahlen wirklich denselben Zeitraum betreffen.

Hilfe 2: Berechne 24 − 22 − 4.

Hilfe 3: Die Abweichung beträgt −2 kWh. Mögliche Erklärungen sind unterschiedliche Zeitstempel, ein falsch zugeordneter Zähler oder eine fehlerhafte Summenbildung. Daraus allein folgt kein Anlagendefekt.

Begründetes Feedback: Zuerst wird die Datenqualität geprüft. Ohne unabhängige Messung lässt sich nicht entscheiden, welches Signal falsch ist. Unbegründete Stellwertänderungen würden die Diagnose verschlechtern.

Diagnosefall B: Lüftung und Innenraumhygiene

Bild: Gebäudemodell mit thermischen Zonen. Unterschiedliche Räume können verschiedene Nutzungs- und Lüftungsbedingungen haben.

Simulierte CO2-Werte eines Unterrichtsraums:

Zeitabschnitt	CO2-Mittelwert
08:30–09:30	850 ppm
09:30–10:30	1400 ppm

Der gleichgewichtet berechnete Mittelwert beträgt 1125 ppm. Für Unterrichtsräume nennt das Umweltbundesamt 1000 ppm als planerischen CO2-Mittelwert über die Dauer einer Nutzungseinheit.

Anwendungsauftrag: Welcher Schritt ist richtig?

Lüftungssituation, Raumbelegung, Messort und Sensorqualität überprüfen.
Danach geeignete, autorisierte Maßnahmen für ausreichenden Luftwechsel bewerten.
Energieverbrauch und Raumluftqualität gemeinsam betrachten.

Begründetes Feedback: Ein auffälliger CO2-Verlauf spricht für die Prüfung der Lüftungssituation. Er beweist weder eine konkrete Infektionsgefahr noch einen Ventilatordefekt. Einzelne Momentanwerte dürfen nicht mit zeitlichen Mittelwerten verwechselt werden.

Diagnosefall C: Trinkwasserhygiene vor Energieeinsparung

Im fiktiven Gebäude wird in einer angenommenen zentralen Trinkwasser-Großanlage über einen längeren Zeitraum eine Zirkulationstemperatur von 48 °C angezeigt.

Transferfrage: Darf die Temperatur zur Energieeinsparung dauerhaft abgesenkt werden?

Feedback: Nein. Für solche Großanlagen nennen die einschlägigen technischen Regeln grundsätzlich mindestens 60 °C am Austritt des Trinkwassererwärmers und 55 °C im Zirkulationssystem. Der fiktive Messwert erfordert eine fachkundige Prüfung von Messung, Anlagenzustand und Hygiene. Er allein beweist keinen Legionellenbefall. Eine bloße kurzzeitige Aufheizung ersetzt keine hygienisch geeignete Betriebsweise. Eine reale Anlage darf nicht eigenmächtig verändert werden.

Wichtig: Raumluft- und Trinkwasserhygiene unterliegen unterschiedlichen Bewertungsmaßstäben.

Lerneinheit 6: Energie intelligent nutzen

Leitfrage: Wie wird aus Messwerten eine gute Betriebsentscheidung?

Bild: Grundstruktur einer Photovoltaikanlage mit Wechselrichter und Gebäudeanschluss.

Video: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie – Smart Meter und intelligente Stromnutzung.

Beobachtung	Mögliche Maßnahme im Modell	Was muss geprüft werden?
PV-Erzeugung hoch	Verschiebbare Lasten zeitlich anpassen	Betriebsgrenzen und Bedarf
Lüftung läuft ohne Belegung	Bedarfsregelung untersuchen	Luftqualität und Mindestanforderungen
Hoher Wärmepumpenverbrauch	Heizkurve und Betriebszeiten analysieren	Raumkomfort und Wärmebedarf
Batterieverluste auffällig	Lade- und Entladeprofil auswerten	Messgrenzen und Wirkungsgrad

Transferauftrag: Entwickle zwei Verbesserungen für das Lernwerk Nord. Bewerte sie anhand von Energiebedarf, Komfort, Hygiene und Betriebssicherheit.

Begründetes Feedback: Eine gute Lösung senkt nicht einfach jeden Sollwert. Sie überprüft zuerst Messqualität, notwendige Versorgung, Nutzung, Sicherheit und tatsächliche Wirkung.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Welche Anlage erzeugt aus Sonnenlicht elektrische Energie? (Photovoltaikanlage) (!Pufferspeicher) (!Heizkreisverteiler) (!Lüftungskanal)

Welche Aufgabe besitzt ein elektrischer Batteriespeicher? (Elektrische Energie zeitversetzt bereitstellen) (!Wärme direkt aus der Außenluft gewinnen) (!Den Stromverbrauch immer auf null reduzieren) (!Kohlendioxid aus der Raumluft entfernen)

Welche Einheit beschreibt elektrische Energie? (kWh) (!kW) (!ppm) (!Grad Celsius)

Was ist die Funktion eines Sensors in der Gebäudeautomation? (Einen physikalischen Zustand erfassen) (!Jeden Messwert automatisch korrigieren) (!Jede technische Störung selbst reparieren) (!Den Netzbezug grundsätzlich verhindern)

Wie groß ist im Ausbildungsfall die Batterieladung am Vormittag? (4 kWh) (!3 kWh) (!13 kWh) (!20 kWh)

Wie hoch ist der gesamte elektrische Verbrauch am Abend? (16 kWh) (!13 kWh) (!20 kWh) (!24 kWh)

Was bedeutet eine Abweichung in der Energiebilanz zunächst? (Die Messdaten und Bilanzgrenzen müssen geprüft werden) (!Die Wärmepumpe ist sicher defekt) (!Alle Verbraucher müssen ausgeschaltet werden) (!Die Batterie ist immer vollständig entladen)

Welche Darstellung verwendet proportional breite Flusspfeile? (Sankey-Diagramm) (!Stundenplan) (!Raumbelegungsplan) (!Schaltzeitenliste)

Welche Aussage zu erhöhten CO2-Werten im Unterrichtsraum ist fachlich richtig? (Sie geben Anlass zur Prüfung der Lüftungssituation) (!Sie beweisen immer einen defekten Ventilator) (!Sie zeigen unmittelbar den Stromverbrauch) (!Sie machen jede weitere Prüfung überflüssig)

Welche Vorgehensweise ist bei einem hygienekritischen Warmwasserbefund richtig? (Fachkundige Prüfung und hygienisch sichere Betriebsweise) (!Temperatur ohne Prüfung dauerhaft absenken) (!Alle Warnmeldungen dauerhaft deaktivieren) (!Nur den Strompreis betrachten)

Memory

Ordne die zusammengehörenden Begriffe zu.

Photovoltaik	Stromerzeugung aus Licht
Batteriespeicher	Elektrochemische Energiespeicherung
Wärmepumpe	Wärmebereitstellung mithilfe elektrischer Antriebsenergie
Zweirichtungszähler	Erfassung von Netzbezug und Einspeisung
CO2-Sensor	Indikator für die Raumluftqualität
Wärmemengenzähler	Messung thermischer Energiemengen
Sankey-Diagramm	Mengenbezogene Darstellung von Flusspfeilen

Drag and Drop

Ordne den Anlagenfunktionen die technischen Komponenten zu.

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Anlagenkomponente
Elektrischer Erzeuger	Solarmodul
Elektrochemischer Speicher	Lithium-Ionen-Akkumulator
Thermischer Speicher	Heizwasserpuffer
Elektrischer Verbraucher	Lüftungsventilator
Messgerät für Raumluft	Kohlendioxidfühler
Energiewandler	Hybridwechselrichter

Kreuzworträtsel

Batterie	Welches Bauteil speichert elektrische Energie elektrochemisch?
Sensor	Wie nennt man ein Bauteil zur Erfassung physikalischer Größen?
Sankey	Welcher Diagrammtyp zeigt Mengenströme durch proportional breite Pfeile?
Watt	Wie heißt die SI-Einheit der Leistung?
Wechselrichter	Welches Gerät wandelt Gleichstrom in Wechselstrom um?
Ventilator	Welches Gerät fördert Luft mit einem rotierenden Laufrad?

LearningApps

Ergänzende Übungen und vorhandene Lernmaterialien suchen:

Hinweis: Die Suche garantiert nicht, dass bereits passende Lernspiele vorhanden sind. Verwende keine Kunden- oder Anlagendaten auf externen Lernplattformen.

Lückentext

Eine Photovoltaikanlage wandelt Sonnenlicht in elektrische

um.

Der Wechselrichter erzeugt aus Gleichstrom nutzbaren

.

Ein elektrischer Energiespeicher kann überschüssige Energie zeitweise

.

Die Einheit der elektrischen Leistung lautet

.

Die elektrische Energiemenge wird häufig in

angegeben.

Ein Sensor erfasst einen physikalischen

.

Die grafische Darstellung von Energieflüssen kann als

erfolgen.

Im Vormittagsmodell erzeugt die Photovoltaikanlage

kWh.

Der Stromverbrauch im selben Vormittagsintervall beträgt

kWh.

Am Abend liefert die Batterie

kWh.

Eine Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsmengen erfordert eine Prüfung der

.

Eine Wärmepumpe nutzt neben elektrischer Energie auch

.

Die CO2-Konzentration wird häufig in

angegeben.

Für eine sichere Energieoptimierung müssen auch die Anforderungen an die

beachtet werden.

Projektwerkstatt: Basis, Anwendung und Transfer

Basisaufgabe: Energiesystem beschriften

Zeichne das Lernwerk Nord als Blockschema und beschrifte PV, Netz, Batterie, Wärmepumpe, Lüftung, Beleuchtung und Stromzähler.

Erwartung: Mindestens sieben richtig zugeordnete Komponenten und erkennbare Flussrichtungen.

Feedback: Erzeugung, Speicherung und Verbrauch müssen unterscheidbar sein. Prüfe bei der Batterie beide möglichen Flussrichtungen.

Anwendungsaufgabe: Energiebilanz visualisieren

Erstelle auf Papier oder mit einer lokalen Tabellenkalkulation zwei Balkendiagramme für die Zeitfenster des Ausbildungsfalls.

Erwartung: Gleiche Einheiten, beschriftete Zeiträume und rechnerisch passende Summen.

Feedback: Vormittags werden 24 kWh verteilt, abends 16 kWh verbraucht. Batterieenergie muss entsprechend ihrer Lade- oder Entladerichtung eingeordnet werden.

Transferaufgabe: Verbesserungen abwägen

Vergleiche eine optimierte Lüftungsregelung mit dem zeitlichen Verschieben eines geeigneten Stromverbrauchers.

Erwartung: Begründete Auswahl anhand von Energie, Komfort, Hygiene, Messqualität und Sicherheit.

Feedback: Die beste Lösung ist nicht zwingend die mit dem niedrigsten Verbrauch zu einem einzigen Zeitpunkt. Entscheidend sind der tatsächliche Bedarf und die gesamten Auswirkungen.

Offene Aufgaben

Bearbeite die Aufgaben ausschließlich mit fiktiven Daten, Zeichnungen und lokalen, freigegebenen Testmitteln.

Leicht

Energiefluss: Zeichne ein einfaches Haus und markiere drei Energieflüsse mit Pfeilen.
Photovoltaik: Erstelle eine beschriftete Skizze von PV-Modul, Wechselrichter und Stromverbraucher.
Energiespeicher: Gestalte zwei Bildkarten für einen Batterie- und einen Wärmespeicher.
Sensor: Erstelle einen Steckbrief mit Messgröße, Einheit und Zweck eines ausgewählten Sensors.

Standard

Energiebilanz: Berechne beide Zeitfenster des Lernwerks und dokumentiere den Rechenweg.
Sankey-Diagramm: Visualisiere die fiktive Vormittagsbilanz mit proportionalen Pfeilbreiten.
Energiemonitoring: Entwirf ein lokales Dashboard mit den wichtigsten Messwerten und sinnvollen Einheiten.
Fehlerdiagnose: Dokumentiere drei mögliche Ursachen der fiktiven Abweichung von 2 kWh und formuliere geeignete Prüfschritte.

Schwer

Gebäudeautomation: Entwickle ein Anlagenmodell mit Erzeugung, Speicherung, Verbrauch, Messpunkten und Datenschnittstellen ohne Verbindung zu realen Systemen.
Regelungstechnik: Formuliere eine beispielhafte Lastverschiebungsstrategie für hohe PV-Erzeugung einschließlich technischer Grenzen.
Raumluftqualität: Erstelle einen Diagnosebericht zum fiktiven CO2-Verlauf und begründe hygienisch geeignete Maßnahmen.
Energiemanagement: Produziere ein Erklärvideo oder eine Präsentation, die zwei Energieoptimierungen einschließlich Zielkonflikten bewertet.

Lernkontrolle

Hier zählt Deine Begründung, nicht das bloße Erinnern von Begriffen.

Systemgrenze: Erläutere, weshalb dieselbe Wärmemenge nicht als zusätzlicher elektrischer Verbrauch in die Strombilanz aufgenommen werden darf.
Messdatenqualität: Beschreibe, wie unterschiedliche Zeitstempel eine scheinbare Energiebilanzabweichung verursachen können.
Energiespeicherung: Vergleiche zwei unterschiedliche Speicherstrategien und diskutiere Vor- und Nachteile.
Gebäudeautomation: Entwirf ein Diagnoseverfahren, das eine auffällige Anzeige von einer bestätigten technischen Störung unterscheidet.
Raumluftqualität: Begründe, warum Energieeinsparung nicht zu unzureichender Lüftung führen darf.
Trinkwasserhygiene: Erläutere anhand eines fiktiven Großanlagenfalls, warum eine Temperaturabsenkung kein uneingeschränkt zulässiges Energiesparverfahren ist.
Energieeffizienz: Bewerte, welche zusätzlichen Messwerte notwendig wären, um die Wirksamkeit einer vorgeschlagenen Optimierung nachzuweisen.

Bewertungsmaßstab: Fachliche Richtigkeit, nachvollziehbare Bilanzgrenzen, sichere Vorgehensweise, transparente Annahmen und begründete Entscheidungen.

Lernnachweis

Für einen erfolgreichen Lernnachweis erstellst Du ein kleines Energiefluss-Portfolio.

Ein beschriftetes Gebäudemodell mit Erzeugern, Speichern, Verbrauchern und Messpunkten.
Ein Stromflussschema mit eindeutig gekennzeichneten Richtungen.
Zwei korrekt berechnete Energiebilanzen des fiktiven Ausbildungsfalls.
Ein Diagramm mit Einheiten, Zeiträumen und einer erklärten Systemgrenze.
Eine Diagnose mit mindestens zwei überprüfbaren Fehlerhypothesen.
Einen Verbesserungsvorschlag mit Betrachtung von Energie, Komfort und Hygiene.
Eine kurze Reflexion zu Datensicherheit, zulässigen Testumgebungen und fachlichen Verantwortlichkeiten.

Nachweisregel: Nutze keine vertraulichen Betriebs- oder Kundendaten. Reale Anlagenänderungen sind nicht Teil des Lernnachweises.

OERs zum Thema

Wikipedia: Gebäudeautomation

Wikipedia: Energiemanagement

Fachlich geprüfte Grundlagen

ISO 52120-1:2021: Beitrag von Gebäudeautomation, Regelung und Gebäudemanagement zur Energieeffizienz. Eine Überarbeitung ist in Entwicklung.
Umweltbundesamt – Energiemanagementsysteme: Energieflüsse erfassen, Einsparpotenziale analysieren und Maßnahmen bewerten.
AMEV – Gebäudeautomation: Hinweise für Planung, Ausführung und Betrieb öffentlicher Gebäude.
Bundesnetzagentur – Intelligentes Messsystem: Aufbau moderner intelligenter Strommesssysteme.
Verbraucherzentrale – Wärmepumpe: Grundlagen von Funktion und Effizienz.
Umweltbundesamt – Lüftung in Bildungseinrichtungen: Anforderungen und CO2-Zielwerte.
Umweltbundesamt – Warmwasser: Energieeinsparung unter Beachtung hygienischer Anforderungen.
BSI – Gebäudeautomation: Sicherheitsanforderungen und Schutzbedarf von Gebäudeautomationssystemen.

Mediennachweise und Nutzungsrechte

Die folgenden Abbildungen wurden anhand ihrer Wikimedia-Commons-Dateibeschreibungen und Lizenzangaben ausgewählt. Ein Bild beschreibt jeweils ein Prinzip und bildet nicht das fiktive Lernwerk Nord ab.

Gebäudeenergiesimulation – Anaijazi, CC BY-SA 4.0.
Hybridwechselrichter und Speicher – GliderMaven, CC0 1.0.
Wärmepumpenschema – MikeRun, CC BY-SA 4.0.
Wärmepumpen-COP – MikeRun, CC BY-SA 4.0.
Intelligentes Messsystem – Achimsh, CC BY-SA 4.0.
Sankey-Diagramm – Ladyt, gemeinfrei.
Thermische Gebäudezonen – IanVG, CC BY-SA 4.0.
PV-Anlagenschema – S-kei, CC0 1.0.

Lizenzhinweis: Beachte bei CC BY-SA die Urheberangabe, Lizenzverlinkung und gegebenenfalls die Kennzeichnung von Änderungen sowie die Weitergabe unter kompatibler Lizenz.

Videoquellen: Verbraucherzentrale Energieberatung, Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik und Bundesministerium für Wirtschaft und Energie. Die Videos werden als externe YouTube-Inhalte eingebunden; daraus folgt keine freie Nachnutzung der Videodateien.

Datenschutzhinweis: Externe Video- und iFrame-Einbettungen können Verbindungs- oder Nutzungsdaten an Drittanbieter übertragen. Für die Übungen werden keine externen Plattformen und keine realen Gebäudedaten benötigt. Eine datensparsame Durchführung ist anhand der lokalen Falltabellen und frei lizenzierten Schaubilder möglich.