Transformer‐basierte KI für die integrative Vorhersage thermischer Komfort‐ und Energiebedarfe

Der Beitrag beschreibt einen Encoder‐only‐Transformer zur integrativen Vorhersage thermischer Komfort‐ und Energiekennwerte. Grundlage bilden umfangreiche Gebäudedaten und Simulationsergebnisse zum sommerlichen Wärmeschutz sowie stündliche Klimadaten aus Testreferenzjahren (TRY) des Deutschen Wetterdienstes (DWD). Nach Kodierung und Skalierung werden Gebäude‐ und Klimainformationen zu kompakten Vektoren verdichtet, welche die Geometrie, Bauphysik, Nutzung und Witterung gemeinsam repräsentieren. Mithilfe von Self‐Attention erkennt das Modell komplexe Abhängigkeiten zwischen Gebäudeparametern und klimatischen Einflüssen und ermöglicht konsistente Multi‐Target‐Prognosen für Übertemperaturstunden (N25OP–N28OP), Übertemperatur‐Gradstunden (GH25OP–GH28OP) sowie Heiz‐ und Kühlenergiebedarfe. Die Ergebnisse zeigen eine hohe Übereinstimmung mit den Referenzwerten und belegen die Leistungsfähigkeit des Transformer‐Ansatzes für robuste, skalierbare Analysen. Damit entsteht eine datengetriebene Grundlage, die klassische Gebäudesimulationen nicht ersetzt, aber gezielt ergänzt – etwa für Variantenvergleiche, Voranalysen und planungsbegleitende Bewertungen.

This paper presents an encoder‐only Transformer for integrated prediction of thermal comfort and energy performance. Based on extensive building and simulation data for summer thermal protection and hourly Test Reference Year (TRY) climate data of the DWD (German weather service), building and climate information is encoded and scaled into compact vectors representing geometry, physics, usage, and weather. Through self‐attention, the model captures complex dependencies, enabling multi‐target predictions of overheating hours (N25OP–N28OP), degree hours (GH25OP–GH28OP), and annual heating and cooling demands. Results show high agreement with reference values, proving the Transformer's robustness and scalability as a complement to simulations for variant analysis and early design evaluation.