Heizkosten sparen, Nachtabsenkung

Dr. Engin Bagda

Einleitung
Heizkosten können ohne Investitionen mit einer Temperaturabsenkung über ein Temperaturprogramm gespart werden. Mit einem Temperaturprogramm wird zu gewissen Tageszeiten die Vorlauftemperatur der Heizung gesenkt. Damit wird die Wärmeabgabe reduziert, was aber auch eine Absenkung der Raumtemperatur bewirkt. Das Ziel der Temperaturabsenkung ist es, wenn man es nicht braucht so wenig wie möglich zu Heizen und so viel wie nötig zu Heizen, wenn man es warm haben möchte.

Die Temperaturabsenkung ist als „Smart Home“ einer der Schlüssel zum Heizkosten sparen, auch bei Wohnungen in großen Wohneinheiten, wo kein Zugriff auf die Heizung möglich ist (siehe Smart Home, intelligentes Wohnen - Heizen-Kühlen-Sparen ).

In diesem Aufsatz wird an einem Objekt beispielhaft gezeigt, dass mit der Temperaturabsenkung einer Brennwert-Gastherme Einsparungen bis zu 30 % des Heizwärmeverbrauchs möglich sind.

Temperaturabsenkung – Nachtabsenkung

Zur Messung der Effekte der Nachtabsenkung von 22:00 Uhr bis 06:00 Uhr wurden folgende Parameter gemessen:

• Lufttemperatur außen, gemessen am Objekt in 2 m Höhe, 10 cm Abstand zur Wand, im 5 Minuten Takt.
   
• Lufttemperatur außen der Luftmessstelle Darmstadt | Messdatenportal (Stundemittelwerte).
   
• Verbrauch an Gas in kWh/h, von 06:00 bis 22:00 Uhr stündlich, von 22:00 bis 06:00 über 8 Stunden gemittelt.
   
• Raumlufttemperatur in Raummitte auf 1,5 m Höhe im 5 Minuten Takt.  Die gewünschte Komforttemperatur ist tagsüber von 21 °C bis 22 °C.
   
• Vorlauf- und Rücklauftemperatur am Aus- und Eingang der Gastherme im 5-Minutentakt mit Temperatursensoren Typ DS18B20, mit einem Arduino gespeichert.
   

In Abbildung 1 sind die Ergebnisse dargestellt.
 

Abbildung 1: Gemessenen Temperaturen und Gasverbrauch in kWh am 13. und 14. 01. 2025
W: Zubereitung von Warmwasser
M: Temperaturabsenkung zwischen 11:50 und 12:00 zwischen 1. und 2. Heizzyklus
S: Erhöhung der Lufttemperatur außen am Objekt, bedingt durch solare Einstrahlung

Ergebnisse

Bei der Nachtabsenkung ab 22:00 Uhr fallen die Temperaturen vom Vorlauf und dem Rücklauf sehr schnell gemeinsam ab. Bedingt durch die Lufttemperatur außen von unter 0 °C heizt der Heizkessel mit Zeitabständen und der Vorlauf ist im Temperaturbereich von 26 °C bis 34 °C („Zacken“ während er Nachtabsenkung). Der Gasverbrauch ist während den 8 Stunden der Nachtabsenkung weniger als 3 kWh/h.  Die Raumlufttemperatur fällt bis 06:00 Uhr auf 19 °C.

Für das morgendliche Duschen wird um 05:30 der Warmwasserbehälter auf 55°C aufgeheizt was sich mit einem „Zacken“ um diese Zeit bemerkbar macht (in Abbildung 1 mit „W“ gekennzeichnet). Auch Tagsüber wird der Warmwasserbehälter gelegentlich aufgewärmt, die sich auch mit „Zacken“ bemerkbar machen. Der Gasverbrauch für den „Zacken“ um 05:30 ist in den Gasverbrauch während der Nachtabsenkung inkludiert.

Um 06:00 Uhr, wenn die Heizung wieder in Betrieb geht, steigt der Gasverbrauch etwa für eine Stunde. Ab 07:00 Uhr nimmt der Gasverbrauch mit der steigenden Lufttemperatur außen wieder ab. Bis 22:00 Uhr ist der Gasverbrauch in der Größenordnung von 10 kWh/h.

Die Raumlufttemperatur braucht etwa 2 Stunden bis die gewünschten 21 °C erreicht ist.

Um in der Mittagszeit, wenn die Sonne scheint, ist die Raumlufttemperatur über 23°C und es wird der geringste Gasverbrauch gemessen. Entsprechend durchläuft die Vorlauftemperatur ein Minimum.

Die am Objekt gemessene Lufttemperatur außen ist über den ganzen Tag mit der Lufttemperatur außen der  Luftmessstelle Darmstadt | Messdatenportal deckungsgleich, bis auf die Mittagstunden. In den Mittagsstunden des 13. und 14. Januar 2025 war eine hohe solare Einstrahlung. Das führte zwischen den Häusern, zu einer höheren Lufttemperatur, als die normativ gemessene Lufttemperatur der Luftmessstelle. Das zeigt die Bedeutung der solaren Einstrahlung auf die Temperaturentwicklung an sonnigen Tagen.

Conclusio
Die Nachabsenkung von 8 Stunden, bei Lufttemperaturen zwischen -3 °C und -5 °C außen, hatte an diesen beiden kalten Tagen einen Einspareffekt von 32%.

Erklärung:
Gasverbrauch ohne Nachtabsenkung: 24 h x 10 kWh/h = 240 kWh/Tag .
Gasverbrauch mit Nachabsenkung: (8 h x 3 kWh/h) + (14 h x 10 kWh/h) = 164 kWh/Tag. Einsparung: (240 - 164) / 240 = 32%.

Mit steigenden Lufttemperaturen außen wird der Einspareffekt geringer.
Begründung:
Mit zunehmender Lufttemperatur außen wird die Vorlauftemperatur geringer, und damit der Abstand der zwischen dem Gasverbrauch Tagsüber und während der Nachtabsenkung.

Messungen über 24 Monate zeigten für dieses Objekt einen Einspareffekt von 25%, wobei in der Übergangszeit auch tagsüber eine Temperaturabsenkung vorgenommen wurde.  In Abbildung 1 sind die mit „M“ gekennzeichneten „Zacken“, zwischen 11:50 und 12:00 Uhr, auf die Temperaturabsenkung während des Tages zurück zu führen.

Temperatursteuerung – Temperaturabsenkung tagsüber

Die Lufttemperatur außen hat im Regelfall in der Mittagszeit sein Maximum um 14 Uhr. Die tiefsten Werte werden kurz nach dem Sonnenaufgang gemessen. Wie in Abbildung 1 zu sehen, folgt der Gasverbrauch der Lufttemperatur außen.

In der Übergangszeit September, Oktober und dann wieder April, Mai sind die Lufttemperaturen außen über Mittag so hoch, dass nicht geheizt werden muss.  Auch wenn keine Heizwärme gebraucht wird, läuft die Heizung weiter und entsprechend der Heizkennlinie wird die Vorlauftemperatur über 25 °C gehalten. Um diesen Gasverbrauch einzusparen kann in der Zeit, wenn keine Heizwärme gebraucht wird, eine Temperaturabsenkung vorgenommen werden. Dafür ist in den meisten Heizkesseln die Möglichkeit vorgesehen 2 Heizzyklen einzustellen. Zwischen den beiden Heizzyklen wird dann der Vorlauf soweit runtergefahren, dass es quasi dem „Stand by“ entspricht.

Die Tagesmitteltemperaturen für Darmstadt sind für September und Oktober 2024 in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2: Tagesmitteltemperaturen der Luft in Darmstadt September, Oktober und November 2024 aus Luftmessstelle Darmstadt | Messdatenportal. Die roten Kreise sind der 07. Oktober und 8. November 2024, an dem die Vorlauf- und Rücklauftemperaturen von Abbildung 3 und 4 gemessen wurden.

In dem hier untersuchten Fallbeispiel wurde die Heizung am 08. September 2024 angestellt, da am Morgen und Abend die Raumtemperatur nicht mehr gemütlich war. Dabei wurde das Temperaturprogramm so gewählt, dass beim 1. Heizzyklus die Heizung von 06:00 bis 09:30 und beim 2. Heizzyklus von 18:30 bis 22:00 gelaufen ist. Ab 22:00 folgte die Nachtabsenkung  bis zum nächsten Morgen um 06:00 Uhr. In Abbildung 3 ist für diesen Heizzyklus die Lufttemperatur außen, die Vorlauf- und Rücklauftemperatur gezeichnet.

Abbildung 3: Am 07.Oktober 2024 die Temperaturen für Vorlauf, Rücklauf sowie Lufttemperatur außen

Wie aus Abbildung 3 zu entnehmen ist, ist die Differenz der Temperatur zwischen Vorlauf und Rücklauf nur wenige K und die Heizung schaltet sich immer wieder ab, da der Vorlauf überhitzt. Das wäre gegebenenfalls durch eine Reduzierung des Niveaus (Solltemperatur) der Heizkennlinie zu vermeiden (siehe Heizkosten sparen, Vorlauftemperatur einstellen - Heizen-Kühlen-Sparen ). Das Niveau wurde jedoch nicht verändert, da die Wärmeabgabe der Heizkörper konvektiv ist und bei tieferen Vorlauftemperaturen die gewünschte Raumlufttemperatur morgens und abends nicht erreicht wurde.

Mit abnehmenden Lufttemperaturen außen wurden die Heizzyklen am 08. November 2024 verändert (siehe Abbildung 2). Der 1. Heizzyklus war von 06:00 bis 11:30, und der 2. Heizzyklus von 14:30 bis 22:00 (siehe Abbildung 4). Diese Einstellung konnte bis Anfang Dezember beibehalten werden, um dann die beiden Heizzyklen auf die 10 Minuten in Abbildung 1 zusammenzurücken („Zacken“ mit „M“.

Abbildung 4: Temperaturen währende der Heizzyklen am 08. und 09. November 2024
 

Ergebnis
Mit Temperaturprogrammen kann in der Übergangszeit September bis Mitte November, und dann wieder ab Mitte März, ohne wesentlichen Einfluss auf die Raumlufttemperatur Heizkosten gespart werden. Weitere Erläuterungen siehe: https://ewe-waerme.de/zuhause/ratgeber/heizung-nachtabsenkung

 Danksagung
an Dr. Milan Dlabal für die Bereitstellung der Messeinrichtung mit dem Arduino.