Anwendung von mathematischer Optimierung für eine effiziente energetische Sanierungsplanung

Abstract

Die energetische Bestandssanierung hat für die Dekarbonisierung des Gebäudesektors eine entscheidende Funktion. Um Ressourcen bestmöglich einzusetzen, ist die ganzheitliche Quantifizierung und Optimierung von Sanierungsentscheidungen sinnvoll. Die Anwendung von mathematischen Optimierungsverfahren bietet Potenzial, das bisher vor allem im deutschsprachigen Raum kaum genutzt wird. Vorgestellt wird eine neue Methodik, die mittels eines mathematischen Ersatzmodells die Optimierung variabler Zielfunktionen erlaubt. Das Modell wird anhand von punktuellen Gebäudesimulationen kalibriert. Die Stärke der vorgestellten Methode liegt in der Analyse einer sehr großen Zahl von Sanierungskombinationen bei minimalem Rechenaufwand. Die Anwendbarkeit auf reale Objekte wird anhand von zwei unterschiedlichen exemplarischen Wohngebäudetypen demonstriert. Resultierende Sanierungsstrategien aus der Analyse werden beispielhaft für drei verschiedene Zielfunktionen mit Investitions- und Betriebskosten sowie CO₂-Ausstoß bei unterschiedlichen Restriktionen dargestellt. Derzeit ist die vorgestellte Methode für die Bewertung und Optimierung des Heizwärmebedarfs von Wohngebäuden anwendbar. Es sind verschiedene Erweiterungen der Methodik angedacht.