Technisches Monitoring planen: Grundlagen, Planung und Umsetzung

Die Planung des technischen Monitorings beginnt grundsätzlich mit der Beantwortung einer Reihe grundlegender Fragen. Die Antworten auf diese Fragen bilden die Grundlage für die Festlegung des Umfangs und der Art des Monitorings, das im jeweiligen Projekt umgesetzt werden soll. Diese Fragen werden in Form eines sogenannten Lastenhefts dokumentiert, das als verbindlicher Anforderungskatalog für die Planung und Realisierung des technischen Monitorings dient.

Als Entscheidungsgrundlage muss der Bauherr oder Betreiber zunächst klären, welches Hauptziel mit dem Monitoring verfolgt wird. Dabei kann es sich beispielsweise um die Reduzierung der Betriebskosten, die Verbesserung des Nutzerkomforts, die Optimierung der Anlagenüberwachung und Wartung oder um die Schaffung einer umfassenden Transparenz über den Gesamtzustand des Gebäudebetriebs handeln.

Ein weiterer zentraler Aspekt ist die finanzielle Bewertung. Der Bauherr muss ermitteln, welche Kosten für die Planung, Umsetzung und den Betrieb des technischen Monitorings entstehen. Obwohl nach den Empfehlungen des Arbeitskreises Maschinen- und Elektrotechnik staatlicher und kommunaler Verwaltungen (AMEV) bei Baukosten ab etwa zwei Millionen Euro die Durchführung eines technischen Monitorings empfohlen wird. Neben der finanziellen Machbarkeit ist auch die organisatorische Umsetzung zu berücksichtigen. Es muss entschieden werden, ob das Monitoring durch internes Fachpersonal durchgeführt werden kann, also durch Mitarbeitende, die über die notwendigen Kenntnisse und Erfahrungen verfügen, oder ob externe Fachplaner beziehungsweise spezialisierte Dienstleister beauftragt werden sollen. Falls intern keine ausreichende Expertise vorhanden ist, kann es erforderlich sein, zusätzliches Personal einzustellen oder bestehende Mitarbeitende weiterzubilden.

Die folgenden Inhalte orientieren sich in Struktur und Terminologie an den Richtlinien des AMEV sowie an der VDI 6041. Im Folgenden sind die zentralen Fragen aufgeführt, die im Rahmen der Lastenhefterstellung beantwortet werden sollten:

• Wozu soll das technische Monitoring durchgeführt werden?

Soll durch das Monitoring eine Reduzierung der Betriebskosten erreicht werden?

Dient es dazu, den Nutzerkomfort zu erhöhen oder die Anlagensteuerung und -regelung zu optimieren? Soll die Energieeffizienz nachgewiesen oder die Betriebssicherheit verbessert werden? Oder steht die frühzeitige Erkennung von Fehlfunktionen und die gezielte Planung von Wartungsmaßnahmen im Vordergrund?

• Wo soll das technische Monitoring durchgeführt werden?

Bezieht sich das Monitoring auf ein einzelnes Gebäude, auf mehrere Gebäude oder nur auf einen Teilbereich eines Gebäudes? Handelt es sich dabei um einen Neubau, ein Bestandsgebäude oder ein saniertes Gebäude? Soll das Monitoring in einem Wohngebäude, einem Nichtwohngebäude oder in einer Mischform durchgeführt werden?

• Welche Monitoringkategorie soll durchgeführt werden?

Soll ein einfaches Monitoring mit grundlegender Datenerfassung und Auswertung erfolgen, oder ist ein erweitertes Monitoring mit detaillierter Analyse und kontinuierlicher Optimierung vorgesehen?

• Wie lange soll das technische Monitoring durchgeführt werden?

Geht es um ein einmaliges, zeitlich begrenztes Monitoring oder um ein dauerhaftes, fortlaufendes technisches Monitoring während des Betriebs? Ist eine dauerhafte Überwachung während des gesamten Betriebs vorgesehen, oder soll das Monitoring nur in bestimmten Projektphasen stattfinden?

• Welcher Aufwand und welche Kosten sind damit verbunden?

Wie hoch ist der personelle, technische und zeitliche Aufwand für die Durchführung des technischen Monitorings einzuschätzen? Welche Investitionskosten entstehen für Messgeräte, Sensorik, Datenerfassung und Auswertungssysteme?

Sind zusätzliche Kosten für externe Dienstleister, Datenanalyse oder Schulungen einzuplanen? Stehen die erwarteten Einsparungen und Optimierungspotenziale in einem angemessenen Verhältnis zu den entstehenden Kosten?

• Welche Werte und Parameter sollen erfasst werden?

Welche Messgrößen sind erforderlich, um die definierten Ziele des technischen Monitorings zu erreichen? Sollen energetische Kenngrößen wie Strom-, Wärme- und Kälteverbräuche erfasst werden, oder liegt der Fokus auf Komfortparametern wie Temperatur, Luftfeuchte oder CO₂-Gehalt? Werden Betriebszustände von Anlagenkomponenten, Schaltzeiten oder Regelabweichungen dokumentiert?

Ist eine Erfassung von Wetterdaten, Nutzungszeiten oder weiteren Einflussfaktoren vorgesehen, um die Anlageneffizienz umfassend bewerten zu können?

• Wie oft soll die Datenerfassung durchgeführt werden?

Soll die Erfassung kontinuierlich in Echtzeit erfolgen oder in festgelegten Intervallen, zum Beispiel stündlich, täglich oder wöchentlich? Wie häufig sollen die erfassten Daten überprüft, ausgewertet und dokumentiert werden? Ist eine automatische Datenerfassung geplant, oder erfolgt die Erfassung manuell in regelmäßigen Abständen?

• Wie soll die Auswertung der Daten erfolgen?

Sollen die Daten manuell analysiert oder automatisiert mit spezieller Software ausgewertet werden? Ist eine einfache Darstellung in Tabellen und Diagrammen ausreichend, oder sollen komplexe Kennzahlen, Trendanalysen und Abweichungsberichte erstellt werden?

• Soll das Monitoring intern oder extern durchgeführt werden?

Wer soll die Auswertung durchführen: interne Mitarbeiter oder externe Dienstleister? Verfügt das interne Team über die erforderliche Expertise und Kapazitäten, oder wird spezielles Fachwissen von außen benötigt? Ist eine Kombination aus interner Durchführung und externer Unterstützung sinnvoll, um Aufwand, Kosten und Fachkenntnis optimal zu berücksichtigen?

• Welche rechtlichen Aspekte müssen beachtet werden?

Gibt es gesetzliche Vorschriften oder Normen, die die Durchführung des technischen Monitorings regeln, wie z. B. Datenschutz, Arbeitssicherheit oder Energiemanagement-Richtlinien? Müssen Genehmigungen eingeholt oder Meldungen an Behörden erfolgen?

Welche Anforderungen bestehen an die Speicherung, Verarbeitung und Weitergabe der erfassten Daten? Sind spezifische Haftungsfragen oder vertragliche Regelungen bei der Beauftragung externer Dienstleister zu berücksichtigen?

1. Lebenszyklusprozess

Im Bauwesen stellt die HOAI (Honorarordnung für Architekten und Ingenieure) in Deutschland die Grundlage dar, um festzulegen, welche Leistungen in den einzelnen Leistungsphasen zu erbringen sind und welche Vergütung damit verbunden ist. Die Gewerke Heizung, Kälte, Lüftung, Elektro und Gebäudeautomation folgen in der Regel einem Lebenszyklus, der sich an den HOAI-Leistungsphasen orientiert.

Das technische Monitoring hingegen ist in der HOAI nicht als Grundleistung definiert und beschränkt sich nicht ausschließlich auf die klassischen HOAI-Leistungen. Es wird als besondere bzw. zusätzliche Leistung außerhalb der klassischen TGA-Planungsleistungen erbracht und umfasst vielmehr einen erweiterten Prozess, der sich in mehrere Phasen gliedert: Konzeptphase, Entwicklungs- bzw. Planungsphase, Realisierungsphase, Nutzungsphase sowie Verwertungsphase.

Abbildung: Prozess des technischen Monitorings

Nachfolgend werden die Aufgaben des Monitorings innerhalb der einzelnen Prozessphasen dargestellt. Dabei handelt es sich um besondere Leistungen, die über die regulären TGA-Planungsleistungen hinausgehen. Die Darstellung orientiert sich an den HOAI-Leistungsphasen, um die Schnittstellen zu anderen Planungsdisziplinen zu verdeutlichen.

2. Entwicklungs- und Planungsphase

Als Entscheidungsgrundlage für Bauherrin oder Bauherr zur Planung des technischen Monitorings kann die Beantwortung der beschriebenen Fragen aus dem Lastenheft dienen. Auf Basis dieser Antworten lässt sich bereits erkennen, ob die Durchführung eines technischen Monitorings für das jeweilige Projekt sinnvoll ist. Ebenso kann ermittelt werden, für welche Gebäude das Monitoring vorgesehen werden sollte, welche Parameter zu erfassen sind und welche Art des Monitorings zur Anwendung kommt. Darüber hinaus ist in dieser Grundlagenermittlung eine erste Kostenschätzung durchzuführen, um die potenziellen Aufwendungen mit dem möglichen Einsparpotenzial vergleichen zu können. Mit diesen Festlegungen verfügt der Fachplaner über die wesentlichen Grundlagen zur Fortführung der weiteren Planung. In der VDI 6041 (Anhang B Monitoring-Steckbrief, Stand Juli 2017) stehen Musterformulare zur Verfügung, die eine strukturierte Erfassung und Dokumentation der Planungsgrundlagen für das technische Monitoring ermöglichen.

Die Entwicklungs- und Planungsphase des technischen Monitorings umfasst die Leistungsphasen 1 bis 3 der HOAI, nämlich die Grundlagenermittlung, Vorplanung und Entwurfsplanung. Die nachfolgend beschriebenen Arbeitsschritte der Entwicklungs- und Planungsphase orientieren sich inhaltlich an den Empfehlungen der VDI 6041 (2017) und werden analog zu den Leistungsphasen 1 bis 3 der HOAI durchgeführt:

• Zusammenstellung der wesentlichen Projektgrundlagen.
• Grobdarstellung des Leistungsumfangs, soweit nicht bereits in der Bedarfsanforderung beschrieben.
• Erstellung des projektspezifischen Lastenhefts.
• Erarbeitung eines Zeitplans, der die Einbindung des technischen Monitorings in den gesamten Projektablauf darstellt.
• Erstellung einer Liste der Projektbeteiligten, sofern diese nicht bereits vorliegt
• Vorbereitung einer Ablaufplanung bzw. Checkliste zur Durchführung der Monitorings-Maßnahmen.

Nach Abschluss der Grundlagenermittlung ist im Rahmen der Vorplanung eine Funktionsbeschreibung für alle Monitoringaufgaben zu erstellen. Diese Beschreibung erläutert ausgehend von der allgemeinen Anlagenfunktion die Zielsetzung und Bedeutung der jeweiligen Monitoringaufgabe. Hierbei sind die technischen Zusammenhänge klar darzustellen und die Anforderungen an das technische Monitoring parallel zu den anderen Ingenieurdisziplinen in die bauliche Gesamtplanung zu integrieren.

Im Rahmen der Vor- und Entwurfsplanung sind verschiedene Aufgaben zu betrachten und zu bearbeiten, um eine strukturierte und koordinierte Umsetzung des technischen Monitorings sicherzustellen. Dazu zählen insbesondere:

• Erstellung einer Gewerkebeziehungsmatrix (z. B. gemäß VDI 6039) sowie einer Anlagenliste (z. B. strukturiert nach DIN 276), sofern diese nicht bereits durch die Fachplaner bereitgestellt wurden.
• Ausarbeitung eines Mess- und Zählerkonzepts in Abstimmung mit den zuständigen Fachplanern. Bereits in der Vor- und Entwurfsplanung sollten alle technischen Anlagen mit ihren Bezeichnungen und Verknüpfungen dargestellt werden. Ebenso ist die Verteilung der Energie innerhalb des Gebäudes oder der Liegenschaft zu visualisieren, sodass Sondernutzungen wie zum Beispiel Küchen, Serverräume oder vermietbare Einheiten klar erkennbar sind.
• Beschreibung des technischen Monitorings hinsichtlich Art und Umfang.
• Entwicklung einer zentralen oder dezentralen Systemstruktur als Vorgabe für die Fachplanung.
• Berücksichtigung eines einheitlichen Kennzeichnungssystems, z. B. gemäß dem Datenpunktadressierungsschlüssel nach DIN EN 6779-12 oder nach dem Kennzeichnungssystem der VDI 3814.
• Festlegung der Datenschnittstellen, beispielsweise durch die Definition geeigneter Kommunikationsprotokolle (z. B. BACnet, LON) sowie Formate für die Datenübertragung (z. B. CSV-Dateien, SQL-Datenbanken). Falls erforderlich, sind auch spezifische Protokolle für Zählerdaten zu berücksichtigen.
• Erarbeitung eines Kalibrier- und Wartungskonzepts sowie die Definition der Schnittstellen zur Gebäudeautomation (GA) und der jeweiligen Verantwortungsbereiche.
• Abstimmung der Übertragungswege mit dem operativen Betrieb.
• Beschreibung der Schnittstellen und des Leistungsumfangs zum Integralen Betriebsmanagement (IBM).
• Definition der Einbindung des technischen Monitorings in das Betreiberkonzept.
• Klärung der TMon-relevanten IT-Systeme, wie beispielsweise CAFM-Systeme, Energiemanagementsysteme oder Managementebenen der Gebäudeautomation.
• Erstellung einer vollständigen Dokumentation der Vor- und Entwurfsplanung als Grundlage für die weitere Umsetzung.

3. Realisierungsphase

Die Realisierungsphase umfasst die Ausführungsplanung (Leistungsphase 5), die Vorbereitung und Mitwirkung bei der Vergabe (Leistungsphasen 6 und 7), die Objektüberwachung (Leistungsphase 8) sowie die Objektbetreuung (Leistungsphase 9) gemäß HOAI. Beim technischen Monitoring wird die Leistungsphase 4 (Genehmigungsplanung) nicht berücksichtigt, da kein Bedarf für einen Bauantrag auf Basis eines vorhandenen Entwurfs zur Erlangung einer Baugenehmigung besteht.

Ausführungsplanung (Leistungsphase 5):

Ziel der Ausführungsplanung ist eine ausführungsreife Planungslösung, in der die funktionalen Vorgaben des Auftraggebers umgesetzt werden. Die Planung muss mit allen anderen Gewerken koordiniert sowie terminlich und technisch ausführbar sein. Die in der Entwurfsplanung erstellten Planungen (z. B. Gewerkematrix, Zähler- und Systemstruktur) sind zu überprüfen und fortzuführen. Änderungen gegenüber der Entwurfsplanung sind zu begründen und zu dokumentieren, da die Planung nach Abschluss der Entwurfsplanung freigegeben wird und als Grundlage für die weitere Planung dient.

Wenn die Gebäudeautomation die Zentraleinheit des technischen Monitorings ist, müssen im Rahmen der Ausführungsplanung die Steuer- und Regelkreise festgelegt und parametriert werden; die Zentralgeräte sind auszulegen; die Steuerungsmatrix ist auf Grundlage der Brandschutzmatrix zu erstellen. Um einen Überblick über die gesamte Anlage zu erhalten, sind Regelschemata und Gebäudeautomationsschemata zu erstellen. Darüber hinaus ist eine Gebäudeautomation-Funktionsliste zu erstellen; die Auslegungsdaten und Parameter aller Gewerke zu übernehmen; die Datenpunktstruktur zu erstellen; das Kommunikationsprotokoll festzulegen sowie zu überprüfen und abzunehmen.

Vorbereitung der Vergabe (Leistungsphase 6):

Ziel der Vorbereitung der Vergabe ist die Erstellung von Ausschreibungstexten bzw. Leistungsverzeichnissen, um Angebote von ausführenden Firmen einzuholen. Die Ausschreibungstexte sollen so erstellt werden, dass die Funktionen der Anlagen eindeutig definiert sind. Die Eigenschaften der einzelnen Komponenten müssen beschrieben werden, sodass die ausführenden Firmen passende Produkte oder Alternativen anbieten können. Auf Grundlage den Ausschreibungstexten werden die Mengen aus der Ausführungsplanung ermittelt und anschließend die Kostenberechnung durchgeführt.

Es gibt verschiedene Computerprogramme, wie zum Beispiel AVA Bechmann oder RiB iTWO, die dabei helfen, Ausschreibungstexten strukturiert zu erstellen, Angebote von ausführenden Firmen einfacher zu bewerten, Kostenvergleiche zu erstellen und deren Verlauf zu verfolgen.

Mitwirkung bei der Vergabe (Leistungsphase 7):

Ziel der Mitwirkung bei der Vergabe ist die Unterstützung bei der Angebotsbewertung und Auftragsvergabe. Nach Abschluss der Leistungsphase 6 (Vorbereitung der Vergabe) werden ausführende Firmen je nach Vergabeart unterschiedlich über die Möglichkeit zur Angebotsabgabe informiert. Nach § 3a der VOB/A (2019) werden öffentliche Aufträge je nach Auftragswert und Art der Leistung in Form einer öffentlichen, beschränkten oder freihändigen Vergabe vergeben. Bei Aufträgen mit einem Wert von bis zu 10.000 € netto kann der Auftrag direkt vergeben werden. Liegt der Auftragswert bis etwa 100.000 €, ist keine öffentliche Ausschreibung erforderlich; die Vergabe kann beschränkt und ohne Teilnahmewettbewerb erfolgen. Ab einem Auftragswert von 100.000 € muss die Vergabe öffentlich und mit Teilnahmewettbewerb erfolgen.

Die von den ausführenden Firmen erhaltenen Angebote können anschließend auf Grundlage der in den Ausschreibungstexten beschriebenen Anlagen und Produkte geprüft werden. Auf Wunsch der Bauherrin oder des Bauherrn können die Fachplaner eine Prüfung und Bewertung der Angebote durchführen und anschließend einen Vergabevorschlag erstellen.

In der Praxis erfolgt in der Regel eine wirtschaftliche Angebotsprüfung und Erstellung des Vergabevorschlags durch die Fachplaner. Bei öffentlichen Ausschreibungen erfolgten die Prüfung und Bewertung der Angebote üblicherweise gemäß VOB Teil A, § 16.

Objektüberwachung und Objektbetreuung (Leistungsphase 8 und 9):

Ziel der Objektüberwachung und -betreuung ist es, die Umsetzung der Vorgaben des technischen Monitorings auf Übereinstimmung mit den Ausführungsplänen und den Ausschreibungstexten zu überprüfen. In dieser Leistungsphase wird zudem kontrolliert, ob die Arbeiten nach den anerkannten Regeln der Technik, den einschlägigen Vorschriften und den vertraglich vereinbarten Vorgaben ausgeführt werden.

Die Objektüberwachung umfasst insbesondere die Qualitätskontrolle, bei der die fachgerechte Ausführung der technischen Anlagen gemäß Planunterlagen und technischen Spezifikationen geprüft wird, sowie die Terminüberwachung, um die Einhaltung des Bauablaufs und der vereinbarten Meilensteine sicherzustellen. Zusätzlich erfolgt eine lückenlose Dokumentation von Abnahmen, Mängeln und Änderungen während der Bauausführung. Ein weiterer wichtiger Bestandteil ist die Koordination zwischen allen Beteiligten, also Planern, Auftragnehmern und Bauherrn, um eine termingerechte und normgerechte Fertigstellung zu gewährleisten.

4. Nutzungs- und Verwertungsphase

Nutzungsphase:

Die Nutzungsphase umfasst die Einregulierungs- und Langzeitmonitoringphasen (EMon und LZMon) (siehe Kapitel 2.5). Diese Phasen bilden zugleich den Abschluss des Inbetriebnahmemanagements (IBM). In dieser Phase sind die Anlagen des Gebäudes (AMon), das Verhalten der Nutzer (GBMon) sowie der tatsächliche Energieverbrauch (EMon) des Gebäudes kontinuierlich zu beobachten. Ziel dieser Beobachtung ist es, Abweichungen zwischen dem geplanten Soll-Zustand aus der Planung und dem realen Ist-Zustand zu erkennen, zu dokumentieren und gegebenenfalls Anpassungen vorzunehmen.

Die Anlagen der Gebäudetechnik werden überwacht, und die dabei gewonnenen Informationen (z. B. Messwerte, Kennzahlen usw.) werden regelmäßig ausgewertet. Auf Basis der Analyse der Daten aus den ersten beiden Jahren kann das tatsächliche Lastprofil des Gebäudes ermittelt werden. Dadurch ist es möglich, die Steuerung und Regelung der Anlagen gezielt zu optimieren, sodass der Energieverbrauch reduziert und in der Folge die Betriebskosten gesenkt werden können. Mit erfolgreichem Abschluss des Einregulierungsmonitoring beginnt im Regelbetrieb ab dem 3. Betriebsjahr das Langzeitmonitoring. Als Bestandteil der Betreiberaufgaben erstreckt sich das LZMon über die gesamte Nutzungsphase eines Gebäudes mit dem Ziel, das einregulierte Betriebsoptimum der Gebäude- und Anlagentechnik aufrechtzuerhalten bzw. die Anforderungen aus dem Monitoring-Konzept langfristig zu erfüllen.

Verwertungsphase:

Die Verwertung eines Gebäudes beginnt mit dem Ende der Nutzungsphase. In dieser letzten Phase des Lebenszyklus werden für die weitere Verwertung diverse Optionen erörtert und gegeneinander abgewogen (Abriss, Veräußerung, Umbau, Revitalisierung bzw. Modernisierung). Die Ergebnisse des Technischen Monitorings (archivierte Berichte, Aufzeichnungen und Dokumentationen) können in diesem Zusammenhang eine wichtige Hilfestellung bieten und im Entscheidungsprozess eine Beurteilung der weiteren Verwertung erleichtern.