SECPUB: Intelligente Energieeinsparung in großen öffentlichen Gebäuden

Das Forschungsprojekt SECPUB – Smart and energy conservation in public buildings beschäftigt sich mit der Frage, wie große öffentliche Gebäude künftig energieeffizienter, komfortabler und intelligenter betrieben werden können. Im Mittelpunkt steht die Verbindung von Künstlicher Intelligenz, digitalen Zwillingen, Building Information Modelling und maschinellem Lernen. Ziel ist es, den Energieverbrauch von Gebäuden zu senken, Betriebskosten zu reduzieren und gleichzeitig den thermischen Komfort für die Nutzerinnen und Nutzer zu verbessern.

Problemstellung und Herausforderung

Der Energiebedarf von Gebäuden steigt weltweit, während gleichzeitig der Anspruch an Klimaschutz, Ressourcenschonung und nachhaltige Betriebsweisen wächst. Besonders große öffentliche Gebäude sind komplexe Systeme: Sie werden von vielen Menschen genutzt, verfügen über unterschiedliche technische Anlagen und müssen hohe Anforderungen an Komfort, Sicherheit und Energieeffizienz erfüllen. Herkömmliche Energiemanagementsysteme stoßen dabei oft an ihre Grenzen, weil sie Gebäude, Nutzerverhalten und Betriebszustände nicht ausreichend dynamisch und datenbasiert berücksichtigen.

SECPUB setzt genau hier an. Das Projekt untersucht, wie Echtzeitdaten aus Sensoren, Internet of Things Anwendungen und Gebäudemodellen genutzt werden können, um den Betrieb großer öffentlicher Gebäude besser zu verstehen und gezielt zu optimieren. Eine besondere Herausforderung liegt darin, nicht nur technische Faktoren wie Heizung, Kühlung und Lüftung zu betrachten, sondern auch das Verhalten und das Komfortempfinden der Menschen im Gebäude einzubeziehen. Gleichzeitig spielen Datenschutz, Datensicherheit sowie rechtliche und ethische Fragestellungen eine wichtige Rolle.

Innovationsgehalt und Ziele

Das Projekt verfolgt einen innovativen Ansatz, in dem digitale Zwillinge, BIM Modelle und Methoden des maschinellen Lernens miteinander kombiniert werden. Dadurch sollen digitale Modelle entstehen, die den Zustand und den Betrieb eines Gebäudes möglichst realitätsnah abbilden. Auf dieser Grundlage können Energieflüsse, Komfortbedingungen und Betriebszustände analysiert und optimiert werden.

Ein zentrales Ziel ist die Entwicklung von intelligenten Optimierungsstrategien für energieverbrauchende Anlagen in großen öffentlichen Gebäuden. Dabei soll ein Gleichgewicht zwischen Energieeinsparung und Nutzerkomfort erreicht werden. Die eingesetzten KI Methoden sollen helfen, Muster im Gebäudebetrieb zu erkennen, den thermischen Komfort besser einzuschätzen und daraus Handlungsempfehlungen für einen effizienteren Betrieb abzuleiten.

Besonders innovativ ist auch die internationale Zusammenarbeit zwischen österreichischen und chinesischen Forschungspartnern. Die chinesischen Partner bringen bereits erste entwickelte Ansätze zur Optimierung des thermischen Komforts ein, die im Projekt gemeinsam weiterentwickelt und auf unterschiedliche Rahmenbedingungen übertragen werden sollen. Dadurch entsteht ein wertvoller Austausch zwischen verschiedenen technischen, kulturellen und regulatorischen Perspektiven.

„SECPUB zeigt, wie digitale Technologien dazu beitragen können, öffentliche Gebäude energieeffizienter und gleichzeitig nutzerfreundlicher zu machen. Besonders spannend ist die Verbindung von Künstlicher Intelligenz, Gebäudedaten und sozialem Verhalten.“

DI Mst. (BM) Christoph Bauer, BSc (Geschäftsführer der Woschitz group ZT GmbH)

Ergebnisse und Erkenntnisse

Im Projekt werden Methoden zur feinen 3D Rekonstruktion und digitalen Charakterisierung großer Gebäude untersucht. Dazu zählen unter anderem Ansätze auf Basis von Multi Sensor Fusion, SLAM Technologie, BIM und digitalen Zwillingen. Diese digitalen Modelle bilden die Grundlage, um Gebäudezustände besser zu erfassen und für weitere Analysen nutzbar zu machen.

Ein weiterer Forschungsschwerpunkt liegt auf der KI gestützten Erkennung des thermischen Empfindens von Personen. Dabei wird untersucht, inwiefern Bildinformationen und maschinelles Lernen dazu beitragen können, Rückschlüsse auf das Kälte oder Wärmeempfinden von Nutzerinnen und Nutzern zu ziehen. Diese Informationen können künftig helfen, Heizungs, Lüftungs und Klimasysteme stärker am tatsächlichen Komfortbedarf auszurichten.

Darüber hinaus werden intelligente Optimierungs und Steuerungsansätze für technische Anlagen entwickelt. Ziel ist es, Energieverbrauch und Komfort nicht getrennt, sondern gemeinsam zu betrachten. Ein integriertes Entscheidungsunterstützungssystem soll Daten visualisieren, Rückmeldungen in Echtzeit ermöglichen und damit die Grundlage für einen nachhaltigeren Gebäudebetrieb schaffen.

Bereits in der Projektphase zeigt sich, dass die Verbindung von Technik und sozialem Verhalten ein wesentlicher Erfolgsfaktor ist. Energieeffizienz in öffentlichen Gebäuden hängt nicht nur von Anlagen und Algorithmen ab, sondern auch davon, wie Menschen Räume nutzen, welche Komfortansprüche bestehen und wie verständlich technische Lösungen in der Praxis eingesetzt werden können.

Mehrwert für Gesellschaft, Umwelt und Wirtschaft

SECPUB leistet einen Beitrag zu nachhaltigerem Gebäudebetrieb und zur Reduktion von Energieverbrauch und Betriebskosten. Davon können öffentliche Einrichtungen, Gebäudebetreiber, Planungsbüros, Technologieanbieter und KMU profitieren. Durch datenbasierte Optimierung können Ressourcen effizienter eingesetzt und Gebäude langfristig klimafreundlicher betrieben werden.

Für die Gesellschaft liegt der Mehrwert vor allem in komfortableren und gesünderen Innenräumen sowie in einem verantwortungsvolleren Umgang mit Energie. Für die Wirtschaft entstehen neue Ansätze für intelligente Gebäudetechnik, digitale Dienstleistungen und innovative Energiemanagementlösungen. Gleichzeitig unterstützt das Projekt den Wissenstransfer zwischen Forschung, Anwendung und internationaler Kooperation.

Projektkoordinator und Partner

SECPUB wird im Rahmen des Austria Jiangsu Joint R&D and Innovation Programme beziehungsweise der FFG Jiangsu Bilateral Cooperation Form 2024 durchgeführt. Die österreichische Seite wird von Woschitz Engineering ZT GmbH geleitet. Am Projekt beteiligt sind außerdem Güssing Energy Technologies GmbH, Forschung Burgenland GmbH und FM Konzept.

Auf chinesischer Seite wirken Jiangsu CYP Industry Technology Research Institute, Ltd., die China University of Mining and Technology sowie die Xuzhou University of Technology mit. Die Zusammenarbeit der österreichischen und chinesischen Partner ermöglicht es, technologische Lösungen aus unterschiedlichen Perspektiven weiterzuentwickeln und ihre Anwendbarkeit in verschiedenen Gebäudekontexten zu prüfen.