Smart Home, intelligentes Wohnen

Smart Home ist ein Begriff für Verfahren und Systeme zur effizienten Nutzung von Energie bei komfortablem Wohnen. Smart Home basiert auf Geräten, die ferngesteuert und/oder mit “intelligenten” automatisierten Abläufen das Klima in den Räumen regeln. Der Begriff “Smart Home” wird auch in Verbindung mit der Sicherheitstechnik von Gebäuden verwendet. Auf dieser Seite werden die für das Heizen und Kühlen relevanten Themen behandelt und an einem Beispiel der zu erwartende Einspareffekt an Energie und damit CO₂ berechnet.

Smart Home Stufe 1 beim Heizen:
Die Lufttemperatur innen wird mit Thermostaten auf einer, von Ihnen vorgegebenen Solltemperatur gehalten. Damit wird vermieden, dass die Lufttemperatur innen unnötig ansteigt.

Smart Home Stufe 2 beim Heizen:
Die Vorlauftemperatur der Heizung wird in Abhängigkeit der Lufttemperatur außen geregelt. Damit wird erreicht, dass in Abhängigkeit der Lufttemperatur außen  von den Heizkörpern ausreichend Wärme in die Räume abgegeben wird. Ziel ist es die Vorlauftemperatur der Heizung möglichst gering zu halten, da bei geringer Vorlauftemperatur der Wirkungsgrad der Heizung hoch ist (siehe Neue Heizung). Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis der nutzbaren Energie zur eingesetzten Energie.  Der Vorlauf wird bei modernen Heizungen nicht nur mit der Lufttemperatur außen sondern auch mit der Temperatur des Wassers im Rücklauf geregelt.

Smart Home Stufe 3 beim Heizen:
Wenn nicht anders geregelt, läuft die Heizung 24 Stunden und hält die Lufttemperatur innen bei der vorgegebenen Solltemperatur. Wie auf der Seite Energiebedarf Heizen beschrieben, ist der Wärmeverlust von der Differenz der Lufttemperatur innen und außen abhängig. Wird die Lufttemperatur innen gesenkt, nimmt der Wärmeverlust Ihres Hauses/Wohnung ab. Bei der Smart Home Stufe 3 wird die Lufttemperatur innen nachts beziehungsweise dann absenkt, wenn man nicht zu Hause ist (siehe Nachtabsenkung der Heizung).

Der Rechner geht bei der Berechnung des Energiebedarfs für das Heizen davon aus, dass die von Ihnen angegebene Solltemperatur für die Lufttemperatur innen, geregelt mit Thermostaten, 24 Stunden gehalten wird. Mit einer Fernbedienung für die Heizung im Smart Home Konzept können Sie zusätzlich zur Nachtabsenkung die Lufttemperatur innen bei Abwesenheit runterfahren um Energie und CO₂-Emission zu sparen. Als Beispiel für das Smart Home Konzept berechnet der Rechner, welche Einsparung an Energie und CO₂ möglich ist, wenn die Lufttemperatur innen an 5 Tagen für 8 Stunden um 2 °C gesenkt wird. Das sind die 8 Stunden Arbeitszeit außer Haus in der Woche. Der Einspareffekt ist umso größer, je länger und tiefer die Lufttemperatur innen runtergefahren wird. Dabei ist zu beachten, dass wenn die Wände, Boden und Decke zu stark abkühlen, beim Anfahren der Heizung zwar die Lufttemperatur relativ schnell ansteigt, aber nicht die der Wände, Boden und Decken. Der Grund ist, dass Luft eine geringere Wärmekapazität hat und sich durch Konvektion schnell durchmischt. Die Wärmekapazität ist die Wärmemenge die benötigt wird 1 m³ eines Stoffes um 1 °C zu erhöhen.

Smart Home Stufe 4 beim Heizen:
Ist die Heizung abgestellt, so kühlt die Wohnung langsam aus. Die Abkühlung über die Zeit ist die Abkühlungsrate. Diese hängt von der thermischen Masse ihres Hauses/Wohnung sowie der Wärmedurchlässigkeit der Wände, Fenster, Decke und Boden und dem Luftwechsel ab. Die Abkühlungsrate kann mit Beobachtungen der Lufttemperatur außen und innen bestimmt werden (siehe Nachtabsenkung der Heizung). Entsprechend der Abkühlungsrate können Sie die Heizung schon früher runterfahren als zum Zeitpunkt des Verlassens des Hauses.

Es braucht auch Zeit, bis die von Ihnen gewünschte Komforttemperatur erreicht ist. Auch das können Sie beim Smart Home Konzept berücksichtigen, mit welchem Vorlauf an Zeit die Heizung in Abhängigkeit der Lufttemperatur innen hochgefahren wird. Damit erreichen Sie, dass exakt dann, wenn Sie es brauchen die Komforttemperatur eingestellt ist. Jedes Grad und jede Stunde die nicht geheizt wird, ist Ersparnis an Kosten und CO₂-Emission.

Smart Home Stufe 5 beim Heizen:
Wie auf der Seite Täglicher Energieverbrauch gezeigt, ist der tägliche gebäudespezifische Wärmeverlust eines Gebäudes, neben der Lufttemperatur außen, von der solaren Strahlung abhängig. Kann das Smart Home Konzept die momentane solare Strahlung, noch besser die zu erwartende solare Strahlung und Lufttemperatur außen in seine Berechnung einbeziehen, so wird die Wohnung punktgenau bei minimaler Heizleistung beheizt.

Smart Home Stufe 6 beim Lüften:
Auf der Seite Lüften, wie viel kostet gute Luft wird erklärt, wie viel Lüften an Heizenergie kostet. Die klassische Empfehlung ist: Fenster auf, Heizung aus. Ich kann diese Aussage mathematisch nicht nachvollziehen und plädiere dafür kontinuierlich die CO₂-Konzenration unter 1200 ppm und die Luftfeuchte unter 60% zu halten, was mit einer intelligenten Lüftung im Smart Home Konzept möglich ist. Das kostet zwar mehr Energie zum Heizen als geschlossene Fenster, aber der Anspruch ist nicht nur Energie und CO₂-Emission zu sparen, sondern auch komfortabel und gesund zu leben.

Smart Home Stufe 7 im Sommer:
Mit der Klimaveränderung und größer werdenden Fenstern, werden die Räume im Sommer an sonnigen Tagen unangenehm warm und die Installation von Klimageräten nimmt zu. Auch hier gilt: Intelligent und mit möglichst wenig Energie ein komfortables Wohnklima zu erreichen.

Der erste Schritt ist im Sommer bei Sonnenschein die Fenster von außen oder von innen zu verschatten. Im Smart Home Konzept kann das automatisch entweder mit der Messung der momentanen Lufttemperatur außen und der solaren Strahlung geschehen oder vorausschauend nach dem Wetterprognose.

Ist die Lufttemperatur außen höher als innen sollten die Fenster geschlossen werden. Ein Luftzug wirkt kühl aber heizt in diesem Fall die Wohnung zusätzlich auf. Ein „Luftzug“ mit dem Ventilator ist sinnvoller als warme Luft in die Wohnung zu lassen.

Sind Klimageräte vorhanden, ist die Lufttemperatur innen auch in Abwesenheit der Bewohner auf Solltemperatur 22 °C zu halten, damit die Wände, Decke und Boden nicht zu stark aufgeheizt werden. Damit haben Sie die Möglichkeit das Klimagerät ab- beziehungsweise in der Leistung runterzuschalten, wenn Sie in den Raum kommen. So vermeiden Sie den kalten „Luftzug“ der Klimageräte, die oft zu Erkältungen im Sommer führen. Die in Ihrer Abwesenheit zum Beispiel auf 22°C gehaltenen Wände, Boden und Decke dienen in Ihrer Anwesenheit als „Kühlakku“. Unter dem Strich kostet das nicht mehr Energie aber erhöht den Komfort im Sommer.

In der Nacht kann das Klimagerät abgeschaltet werden, wenn die Wände nicht aufgeheizt sind. Durch Lüftung mit der nächtlichen kühlen Luft durch Öffnen der Fenster kann die Wohnung weiter abkühlen. Im Smart Home Konzept kann diese Lüftung an die Lufttemperatur außen gekoppelt werden.