DOI: 10.6084/m9.figshare.25429408
title: Wärmeenergieverbrauch von öffentlichen Gebäuden 2024

description: 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.1. Energetische ReferenzlinieNach der Inbetriebnahme des Systems wird eine energetische Basislinie erstellt, um die Effizienz des zukünftigen Wärmeverbrauchs zu bewerten. Das Vorgehen umfasst:Aggregation der täglichen Wärmeverbrauchsdaten über die ersten <b>8–12 Wochen</b>Anwendung eines <b>linearen Regressionsmodells</b> zur Ermittlung des typischen VerbrauchsverhaltensNutzung der Regressionslinie als <b>Vergleichsmaßstab</b> für Effizienzanalyse, Anomalieerkennung und Wirksamkeitsbewertung von MaßnahmenDiese Referenz bildet die Grundlage für ein kontinuierliches Energiemonitoring.2. Erfassungstechnologie und MessfrequenzDie 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.3. Erfasste ParameterFolgende Messgrößen werden kontinuierlich aufgezeichnet:<b>Wärmeenergie (kWh)</b> – Kumulierte thermische Energie<b>Momentanleistung (kW)</b> – Aktuell erzeugte Wärmeleistung<b>Druck (bar)</b> – Systemdruck im Heizkreislauf<b>Volumenstrom (m³/h)</b> – Durchflussrate des Wärmeträgers<b>Vorlauf- und Rücklauftemperatur (°C)</b> – Temperaturdifferenz zur Leistungsermittlung<b>ΔT (K)</b> – Temperaturspreizung zur Leistungs- und Energieberechnung4. Grundlagen der Wärmeverteilung im GebäudeDie Heizung eines Gebäudes basiert auf der Erzeugung, Übertragung und Verteilung von Wärme, um den thermischen Komfort sicherzustellen. Die wesentlichen Prozesse sind:<b>Wärmeerzeugung:</b> Heizkessel, Wärmepumpen oder elektrische Systeme erzeugen thermische Energie, meist über die Verbrennung fossiler Brennstoffe oder elektrische Energieumwandlung.<b>Wärmeübertragung:</b> Die erzeugte Energie wird über Wärmetauscher oder direkte Erwärmung auf ein Medium (z. B. Wasser oder Luft) übertragen.<b>Verteilung:</b> In wasserbasierten Systemen erfolgt der Transport über ein Rohrnetz zu Heizkörpern oder Flächenheizungen; in luftbasierten Systemen über Kanäle.<b>Strahlung und Konvektion:</b> Die Wärme wird anschließend über Strahlung (z. B. von Heizkörpern) sowie durch Konvektionsströme im Raum verteilt.<b>Thermostatregelung:</b> Ein Regelsystem (z. B. Raumthermostat) überwacht die Innentemperatur und steuert die Wärmeerzeugung bedarfsgerecht.5. Berechnung der WärmeenergieDie Quantifizierung des Wärmeverbrauchs erfordert fundierte Kenntnisse über thermodynamische Prozesse sowie gebäudespezifische Eigenschaften:<b>Heizlastberechnung:</b> Bestimmung der erforderlichen Energiemenge zur Aufrechterhaltung des Raumklimas unter Berücksichtigung von Gebäudehülle, Außentemperatur, Nutzerverhalten und Isolierungsgrad.<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.<b>Wärmeübertragungsgleichungen:</b> Je nach dominierendem Mechanismus (Leitung, Konvektion, Strahlung) kommen unterschiedliche thermodynamische Formeln zur Anwendung.<b>Wirkungsgrad des Heizsystems:</b> Maß für die energetische Effizienz; beeinflusst maßgeblich den realen Energiebedarf im Verhältnis zur erzeugten Wärme.