Wärmeenergieverbrauch von öffentlichen Gebäuden 2023

<p dir="ltr">Dieser Datensatz enthält hochfrequente Zeitreihenmessungen des Wärmeenergieverbrauchs in öffentlichen Gebäuden, aufgezeichnet im Jahr 2025. Die Daten wurden über ein intelligentes Pumpensystem (<i>Smartpump</i>) erhoben, das über eine Modbus-Schnittstelle mit dem Gebäudeautomationssystem verbunden ist. Ziel des Datensatzes ist es, Transparenz in den thermischen Energieverbrauch zu bringen und datenbasierte Optimierungsmöglichkeiten zu erschließen.</p><h3>1. Energetische Referenzlinie</h3><p dir="ltr">Nach der Inbetriebnahme des Systems wird eine energetische Basislinie erstellt, um die Effizienz des zukünftigen Wärmeverbrauchs zu bewerten. Das Vorgehen umfasst:</p><ul><li>Aggregation der täglichen Wärmeverbrauchsdaten über die ersten <b>8–12 Wochen</b></li><li>Anwendung eines <b>linearen Regressionsmodells</b> zur Ermittlung des typischen Verbrauchsverhaltens</li><li>Nutzung der Regressionslinie als <b>Vergleichsmaßstab</b> für Effizienzanalyse, Anomalieerkennung und Wirksamkeitsbewertung von Maßnahmen</li></ul><p dir="ltr">Diese Referenz bildet die Grundlage für ein kontinuierliches Energiemonitoring.</p><h3>2. Erfassungstechnologie und Messfrequenz</h3><p dir="ltr">Die Datenerhebung erfolgt alle <b>30 Sekunden</b> mithilfe einer <i>Smartpump</i>, die kontinuierlich physikalische Parameter über eine Modbus-Schnittstelle überträgt. Dadurch ergibt sich ein hochaufgelöstes thermisches Lastprofil der Heizsysteme in den erfassten Gebäuden.</p><h3>3. Erfasste Parameter</h3><p dir="ltr">Folgende Messgrößen werden kontinuierlich aufgezeichnet:</p><ul><li><b>Wärmeenergie (kWh)</b> – Kumulierte thermische Energie</li><li><b>Momentanleistung (kW)</b> – Aktuell erzeugte Wärmeleistung</li><li><b>Druck (bar)</b> – Systemdruck im Heizkreislauf</li><li><b>Volumenstrom (m³/h)</b> – Durchflussrate des Wärmeträgers</li><li><b>Vorlauf- und Rücklauftemperatur (°C)</b> – Temperaturdifferenz zur Leistungsermittlung</li><li><b>ΔT (K)</b> – Temperaturspreizung zur Leistungs- und Energieberechnung</li></ul><h3>4. Grundlagen der Wärmeverteilung im Gebäude</h3><p dir="ltr">Die Heizung eines Gebäudes basiert auf der Erzeugung, Übertragung und Verteilung von Wärme, um den thermischen Komfort sicherzustellen. Die wesentlichen Prozesse sind:</p><ul><li><b>Wärmeerzeugung:</b> Heizkessel, Wärmepumpen oder elektrische Systeme erzeugen thermische Energie, meist über die Verbrennung fossiler Brennstoffe oder elektrische Energieumwandlung.</li><li><b>Wärmeübertragung:</b> Die erzeugte Energie wird über Wärmetauscher oder direkte Erwärmung auf ein Medium (z. B. Wasser oder Luft) übertragen.</li><li><b>Verteilung:</b> In wasserbasierten Systemen erfolgt der Transport über ein Rohrnetz zu Heizkörpern oder Flächenheizungen; in luftbasierten Systemen über Kanäle.</li><li><b>Strahlung und Konvektion:</b> Die Wärme wird anschließend über Strahlung (z. B. von Heizkörpern) sowie durch Konvektionsströme im Raum verteilt.</li><li><b>Thermostatregelung:</b> Ein Regelsystem (z. B. Raumthermostat) überwacht die Innentemperatur und steuert die Wärmeerzeugung bedarfsgerecht.</li></ul><h3>5. Berechnung der Wärmeenergie</h3><p dir="ltr">Die Quantifizierung des Wärmeverbrauchs erfordert fundierte Kenntnisse über thermodynamische Prozesse sowie gebäudespezifische Eigenschaften:</p><ul><li><b>Heizlastberechnung:</b> Bestimmung der erforderlichen Energiemenge zur Aufrechterhaltung des Raumklimas unter Berücksichtigung von Gebäudehülle, Außentemperatur, Nutzerverhalten und Isolierungsgrad.</li><li><b>Spezifische Wärmekapazität:</b> Physikalischer Wert, der angibt, wie viel Energie erforderlich ist, um ein bestimmtes Medium (z. B. Wasser) um 1 °C zu erwärmen. Für Wasser beträgt dieser Wert etwa 4,18 J/g·K.</li><li><b>Wärmeübertragungsgleichungen:</b> Je nach dominierendem Mechanismus (Leitung, Konvektion, Strahlung) kommen unterschiedliche thermodynamische Formeln zur Anwendung.</li><li><b>Wirkungsgrad des Heizsystems:</b> Maß für die energetische Effizienz; beeinflusst maßgeblich den realen Energiebedarf im Verhältnis zur erzeugten Wärme.</li></ul><p></p>