Masterarbeit · Lund University · 2026
Gemeinsame Masterarbeit mit Ana Sofia Compean Becerra · Zerotude AB (fachliche Begleitung)
Energetische Sanierung von Bestandsbürogebäuden
Ein Entscheidungsrahmen für die energetische Sanierung von Bestandsbürogebäuden in Schweden. Zwei fernwärmeversorgte Bürogebäude in Stockholm dienten als Fallstudien; ihre Energiemodelle wurden an Messdaten kalibriert. Sanierungsmaßnahmen wurden parametrisch simuliert und die Ergebnisse technisch-wirtschaftlich bewertet, um Sanierungsstrategien zu identifizieren, die auch unter Unsicherheit wirksam und robust bleiben.
37 %
Energieeinsparung durch Erneuerung der Lüftungsanlage
40 %
mittlere Rendite (ROI) bei Umstellung von CAV auf VAV
3–6
Jahre Amortisation der Lüftungsmaßnahmen in beiden Gebäuden
Ausgezeichnet mit dem Miljöfond-Stipendium von Sveriges Ingenjörer für den Beitrag zur nachhaltigen Entwicklung der gebauten Umwelt.
Veröffentlicht unter lup.lub.lu.se/student-papers/record/9230933
Ausgangslage
Die 2024 neugefasste EU-Gebäuderichtlinie führt verbindliche Mindeststandards für bestehende Nichtwohngebäude ein. Die schlechtesten 16 % des Bestands müssen bis 2030 einen Schwellenwert erreichen, bis 2033 sind es 26 %; in schwedisches Recht zu überführen ist die Vorgabe bis Mai 2026. Damit entsteht kurzfristig ein erheblicher Sanierungsbedarf.
Die Schwierigkeit liegt in der Datenlage: Im Bestand weichen simulierte und gemessene Verbräuche regelmäßig voneinander ab, und viele Eingangsgrößen lassen sich nicht belegen. Die Arbeit entwickelt deshalb ein Verfahren, das diese Unsicherheit nicht wegrechnet, sondern ausdrücklich mitführt.
Ziel des Projekts
Entwicklung eines Bewertungsrahmens, der Modellunsicherheit berücksichtigt und kosten- wie energieeffiziente Sanierungspfade identifiziert — mit Potenzial zur Skalierung.
Gesamtablauf
Kalibriertes Energiemodell
Die Gebäudemodelle wurden anhand gemessener Heizdaten kalibriert und nach den Kriterien der ASHRAE Guideline 14 validiert.
Unsicherheit & parametrische Simulation
Je Gebäude wurden drei Energiemodelle beibehalten, um die Unsicherheit abzubilden. Die einflussreichsten Parameter auf den Heizwärmebedarf wurden identifiziert und bewertet.
Technisch-wirtschaftliche Bewertung
Sanierungspakete wurden über alle beibehaltenen Modelle nach Energieeinsparung, Amortisationszeit und Rendite bewertet.
01
Fallstudien
Zwei fernwärmeversorgte Stockholmer Bürogebäude — eines mit nahezu fehlender, eines mit guter Wärmerückgewinnung — decken die realistische Bandbreite des Bestands ab.
Gebäude A
Gebäude B
Nutzung
Büro (100 %)
Büro (84 %) · Handel (16 %)
Baujahr · beheizte Fläche
1890 · 1.360 m²
1898 · 3.088 m²
Lüftung
CAV · Wärmerückgewinnung 12 %
CAV · Wärmerückgewinnung 60–75 %
02
Modellanpassung
Drei kalibrierte Modelle je Gebäude halten die verbliebene Unsicherheit sichtbar, statt sie zu verstecken.
Sensitivitätsscreening
Nicht belegbare Eingangsgrößen durchliefen ein Sensitivitätsscreening: Was den Heizwärmebedarf um mehr als 5 % bewegt, wurde zur Anpassungsvariablen. Die Lüftungsparameter lagen in beiden Gebäuden deutlich vorn.
Mittlerer Einfluss auf den Heizwärmebedarf
Modellanpassung
Alle Kombinationen der maßgeblichen Parameter wurden simuliert und nach ASHRAE Guideline 14 gegen die gemessenen Heizdaten geprüft.
- CV(RMSE) ≤ 15 %
- NMBE innerhalb ±5 %
- Monatsfilter in der Heizperiode
Repräsentative Modelle
Statt eines einzigen besten Modells wurden je Gebäude drei Energiemodelle als repräsentative Fälle beibehalten.
Gebäude A
3 Hüllen-Varianten
Gebäude B
3 Hüllen- & Lüftungsvarianten
03
Maßnahmen und Pakete
Sechs Maßnahmen aus Lüftung, Gebäudehülle und Nebenanlagen — einzeln und in jeder Kombination bewertet.
Lüftung
Tausch der Lüftungsanlage
CAV → VAV
Gebäudehülle
Dachdämmung
Fenstertausch
Nebenanlagen
LED-Beleuchtung
Pumpentausch
Jede Ein/Aus-Kombination wurde als Paket simuliert — 64 Pakete für beide Gebäude, je kalibriertem Modell.
- Jede Maßnahme wurde einzeln nach Energieeinsparung und einfacher Amortisationszeit bewertet.
- Alle Kombinationen wurden anschließend als Pakete bewertet, um ihre Wirtschaftlichkeit einzuordnen, Maßnahmen zu priorisieren und je Gebäude einen investitionsbasierten Sanierungspfad abzuleiten.
04
Ergebnisse der Einzelmaßnahmen
Die Lüftung dominiert: Tausch der Lüftungsanlage und Umstellung von CAV auf VAV bringen die mit Abstand größten Einsparungen.
Jährliche Energieeinsparung in kWh/m²·a — Mittelwerte über die drei kalibrierten Modelle je Gebäude
- Lüftungsmaßnahmen erzielen die höchsten Einsparungen.
- Die Rangfolge der Maßnahmen ist über alle kalibrierten Modelle stabil.
- Die Streuung der Einsparungen spiegelt die Unsicherheit des Ausgangszustands.
05
Sanierungspfad
In beiden Gebäuden gilt derselbe dreistufige Pfad: erst Lüftung und Beleuchtung, zuletzt die Gebäudehülle.
ROI
LED-Beleuchtung + Tausch der Lüftungsanlage
> 30 %
+ CAV → VAV
> 25 %
+ Dachdämmung
≈ 20 %
+ Fenstertausch
≈ 10 %
Aufbereitet als Entscheidungsgrundlage für Gebäudeeigentümer und Investoren — konzeptionell vergleichbar mit einem individuellen Sanierungsfahrplan (iSFP).
ROI — Return on Investment: mittlere jährliche Kosteneinsparung im Verhältnis zur Investition
06
Zentrale Erkenntnisse
Die Rangfolge ist robust
In beiden Gebäuden ergibt sich dieselbe Sanierungsreihenfolge — über alle kalibrierten Modelle und Ausgangsannahmen.
Unsicherheit ändert nicht immer das Ergebnis
Die Einsparungen verschoben sich zwischen den kalibrierten Modellen — die Reihenfolge der Maßnahmen nicht.
Ein Weg zur Skalierung
Lassen sich die maßgeblichen Parameter zuverlässig dokumentieren, ist der Bewertungsrahmen skalierbar.
Software
- Rhino
- Grasshopper/Honeybee
- EnergyPlus
- Revit
- Excel
MSc Energy-efficient and Environmental Building Design, Lund University · 2026