Schnelllink: Sparen durch Heizungsoptimierung

Heizungen der inzwischen in Deutschland überwiegend eingeführten Bauart mit einem hauszentralen Wärmeerzeuger und einer Warmwasser führenden Wärmeverteilung im Gebäude laufen oft nicht optimal. Das hat viele unterschiedliche Gründe, von denen wir in der verlinkten Anleitung einige erklären und beschreiben, wie dies verbessert werden kann.

1. Kategorie: „Die bequeme, komfortable und kostengünstige Zentralheizung“
   Zentralheizungen sind in Europa noch gar nicht so lange mehr oder weniger 'Standard' geworden für den thermischen Komfort in Gebäuden. Im Westen Deutschlands fand die große „Umrüstungswelle“ zur Warmwasser-Zentralheizung überwiegend in den 60er bis 70er Jahren statt, in den Neuen Bundesländern oft sogar erst nach der Wiedervereinigung. Der Antrieb für diese Umstellung war vor allem der Wunsch nach erheblich verbessertem Komfort, sowohl bzgl. der thermischen Behaglichkeit als auch bzgl. des täglichen Aufwandes, den die Nutzer mit den zuvor benutzten Systemen hatten: Ganz überwiegend waren das noch Einzelöfen, einige Räume hatten sogar gar keinen Ofen und der Brennstoff für die Öfen (meist Kohle) musste zunächst z.B. aus dem Keller in die Wohnung getragen werden („Kohlen schleppen“). Eine gewisse Zeit gab es als konkurrierende Systeme den Ganzhaus-Warmluft-Kachelofen, die mit Ölpumpen betriebenen zentral versorgten Öl-Einzelöfen sowie in Außenwanddurchbrüchen installierte einzelne Gas-Wärmeerzeuger. Keines der alternativen Systeme kommt an den Komfort und die Bequemlichkeit der Zentralheizung heran. Auf längere Sicht ist auch der Wartungs- und Erneuerungsaufwand dieser anderen Systeme meist höher. Die Betriebskosten in Form von jährlich einzukaufendem Heizöl oder über die Leitung geliefertem Erdgas waren auch anfangs nicht sonderlich hoch, weil diese fossilen Energieträger zunächst extrem billig waren¹⁾. Aus genau diesem Grund spielte auch zunächst die Effizienz sowohl bei den Wärmeerzeugern, als auch bei Verteilung und Regelung der Heizung keine bedeutende Rolle: Anfangs gab es oft noch nicht einmal Thermostatventile - die Heizung 'lief' einfach durch und die Temperaturen wurden durch das Öffnen von Fenstern geregelt, wenn es zu warm wurde. Eine Folge war, dass die zentralen (meist Öl-)Brenner recht hohe Leistungen hatten und auch der Heizölvorrat z.B. 5000 Liter (auch 7000 oder sogar 10000 kamen vor) für ein Einfamilienhaus hoch war²⁾. Schon frühe Analysen in Deutschland haben erkannt, dass ein ganz bedeutender Teil des Wachstums des Energieverbrauchs in den 60er Jahren vor allem mit der großzügigen Beheizung zusammenhing, welche die Zentralheizung erst ermöglichte³⁾. Die Sicht darauf änderte sich radikal mit den Ölpreiskrisen 1973 und 1979. Weil die Energiepreise nach den Krisen durchaus immer wieder zurückgingen⁴⁾ waren viele der Reaktionen aber nur 'kurzfristiger' Natur und wurden dann auch wieder 'vergessen'. Daher sind die in diesem Bereich möglichen substantiellen Verbesserungen keinesfalls überall bereits 'selbstverständlich' installiert und sachgerecht genutzt; auch wenn dies in vielen Bereichen der Gesetzeslage oder der einschlägigen Normung entspricht.
   Nach wie vor wird das komfortable Beheizen aller Räume (z.B. eines Büros oder einer Wohnung) als der 'normale Zustand' angesehen und zeitweise oder eingeschränkte Heizung als der durch Krisen erzwungene Ausnahmezustand. Ein Teil des „Nichtvorhanden-Seins“ von heute gut verfügbarer Regeltechnik ist damit darauf zurückzuführen, dass dieses gar nicht als notwendig wahrgenommen wird⁵⁾.
   
   
2. Kategorie: „Die Außentemperatur-geführte Regelung der Heizung“
   Dies war und ist die überwiegend eingeführte Technik selbst bei den meisten modernen Zentralheizungen. Das ist streng genommen gar keine Regelung⁶⁾, sondern eine Steuerung⁷⁾: Es wird die Vorlauftemperatur des Wärmeverteilsystems nach der gemessenen Außen(luft)-Temperatur eingestellt. Dieser Ansatz entspringt der naheliegenden Vorstellung, dass eine Heizung vor allem bei kälteren Außentemperaturen höhere Heizleistungen bringen muss. Messungen des tatsächlichen Wärmeverbrauchs in Zeitreihen zeigen aber ganz offensichtlich, dass diese Vorstellung⁸⁾ stark vereinfacht ist. Leicht verständlich ist, dass die Heizleistung z.B. an einem sonnenreichen Wintertag erheblich unter der eines trüben Tages bei gleichen Außentemperaturen liegt; andere innere Wärmequellen als die Heizung spielen eine Rolle und nicht zuletzt auch die Frage, wie das Wetter am Vortag (und selbst noch ein Tag davor) war. Die genannten Effekte sind viel einflussreicher, als das i.a. erkannt wird - und, sie nehmen mit besser werdenden Gebäuden sogar zu: Bei der Nutzung der 'passiv solaren Wärme' ist das wieder offensichtlich: In besser wärmegedämmten Neubauten mit zudem größeren Fenstern kann ein strahlungsreicher⁹⁾ Wintertag durchaus auch einmal ohne jede zusätzliche Heizwärme auskommen; arbeitet die zentrale Anlage „nur“ mit einer solchen Vorlauftemperatursteuerung, so wird die dann vorhandene Temperatur des Heizwassers zu hoch sein.
   Die rechts stehende Grafik zeigt die in einem typischen Bestands-Gebäude auftretenden tagesmittleren Heizleistung aufgetragen über den tagesmittleren Außentemperaturen. Mit dargestellt ist die vermutetet Abhängigkeit allein von der Außentemperatur¹⁰⁾. Es ist klar zu sehen, dass sehr viele Leistungen deutlich unter den Werten dieser Kurve liegen: Das ist auf die schon beschriebenen Effekte¹¹⁾ zurückzuführen. Das Diagramm mach auch verständlich, warum die „Einregulierung“ einer solchen Außentemperatur-geführten Steuerung so mühsam ist: Es braucht mehrere Tage um die richtig Kurve zu finden - nur werden aber viele der verwendeten Tage gar nicht auf der Kurve liegen, sondern u.U. weit von hier abfallen - das erklärt die beschriebenen Frustrationen.
   Es gibt viele Ansätze technisch verbesserter Heizungsregelungen auf die wir nicht alle erschöpfend eingehen können: Ein Ansatz ist die zusätzliche Berücksichtigung eines „Solarabschlags“, dies kommt der Realität viel näher, es leidet aber noch mehr unter dem Problem einer nicht ganz einfachen Einregulierung von nun noch mehr Parametern¹²⁾. Wirklich gute Ansätze sind tatsächliche Regelkreise, die z.B. die Vorlauftemperaturen nach¹³⁾ Gebäude-Kerntemperaturen¹⁴⁾ regeln. Ein zweiter Ansatz mit einem ähnlichen Ergebnis ist die Messung der tatsächlichen Wärmenachfrage aus dem Gebäude¹⁵⁾ und das Nachfahren der Wärmeerzeugung gemäß der zeitlichen Entwicklung dieser Nachfrage¹⁶⁾. Insbesondere selbst-lernende Systeme dieser Art haben sich gut bewährt - gerade für den Einsatz von Wärmepumpen halten wir solche Regelungen für künftig angemessen; im Arbeitskreis 59 "kostengünstige Passivhäuser" gehen wir näher auf solche Lösungen ein.
   
   
3. Kategorie: „Einzelraum-Thermostate“
   Auch wenn immer wieder Spekulationen darüber auftauchen: Die Einführung der Thermostatventile¹⁷⁾ hat ganz beträchtlich zur Reduktion der Wärmeverluste in Büros und Wohnungen beigetragen, weil es sich hier um eine tatsächliche Regelung¹⁸⁾ handelt, weil die Ventile individuell an u.U. unterschiedliche Bedürfnisse der Nutzer anpassbar sind und natürlich vor allem, weil so bei einigermaßen vernünftiger Bedienung eine Überheizung des Raumes vermieden und dadurch der Wärmeverlust¹⁹⁾ reduziert werden kann. Durch das Vorhandensein solcher Thermostate an Heizkörpern in jedem Raum werden auch einige der Effekte aus den beiden zuvor genannten Abschnitten bedeutend abgemildert: Die Vorlauftemperatur mag zwar an einem strahlungsreichen Wintertag viel zu hoch eingestellt sein, der Heizkörper im Raum mit den Solargewinnen macht aber dann auf Grund des Thermostatventils 'zu' und auch die entsprechenden Einzelleitungen führen dann kein Heißwasser: Der Wärmeerzeuger läuft dadurch dann auch weniger, jedoch immer noch mit einer möglicherweise unnötig hohen Vorlauftemperatur, was z.B. für die künftig überwiegend verwendeten Wärmepumpen ungünstig ist. Es bleibt somit, auch trotz Thermostatventilen²⁰⁾ ein Verbesserungspotential.
   Auch bei den Thermostatventilen sind durchaus weitere Verbesserungen möglich: Das Regelverhalten kann durch richtige Einstellung der Hydraulik verbessert werden²¹⁾. Der Messfühler für den Istwert kann besser an die Bedürfnisse (z.B. den Aufenthaltsort und eine Messung der operativen Temperatur) der Nutzer abgepasst werden. Vorprogrammierbare Zeitprogramme sind bei guten Thermostatköpfen schon lange möglich. Nun ist es durch kostengünstige drahtlose Übertragungstechnik auch mögliche, solche Regelungen und Einstellungen dazu bequem über ein Nutzernahes Programm vorzunehmen - das kann dann z.B. sogar auf den persönlichen Smartphones der Nutzer installiert sein. Zu bemerken bleibt dabei vor allem, dass z.B. die Zeitprogramme keine Einsparung bringen, wenn sie gar nicht zur zeitweisen Absenken eingesetzt werden. Wenn das hingegen 'intelligent' gemacht wird, z.B. idem der betreffende Raum beim Verlassen 'abgeschaltet' wird und rechtzeitig vor Ankunft (ca. 1 h) vorgeheizt wird, kann das durchaus ein paar Prozent Kosten einsparen. Die „Intelligenz“ liegt dabei, wie so oft, letztlich beim sachgerechten Einsatz durch den Nutzer - die Technik ist dabei wie oft nur ein mehr oder weniger praktisches Werkzeug²²⁾.
   
   
4. Kategorie: „Gebäude mit niedrigeren Wärmeverlusten“
   Je besser die Außenhüllen unserer Gebäude vom Wärmeschutz her ausgelegt sind, umso gutmütiger reagieren sie auf Änderungen im Wettergeschehen. Die 'thermische Trägheit' ist direkt proportional zum Produkt aus Dämmwirkung und Gebäudewärmekapazität. Die so resultierende Zeitkonstante, ein Maß für die zeitverzögerten Auswirkungen, kann bei richtig guten Gebäuden viel Tage betragen. Trotz möglicherweise Wetterbedingter Temperaturstürze ändert sich dann der Heizleistungsbedarf nur langsam - und die Regelung auf der Seite des Wärmeerzeugers wird einfacher²³⁾. Selbstverständlich ist eine reine Außentemperatur-Steuerung bei Gebäuden mit hohen Zeitkonstanten noch weniger sinnvoll (vgl. oben Punkt 2), hier empfehlen wir die Leistungsnachfrage-geführte Regelung oder die Regelung nach Kerntemperatur(en), selbstverständlich unter Beibehaltung der Raumthermostate²⁴⁾. Ganz besonders wichtig wird hier, dass die Systeme im Sommer auch wirklich abschalten²⁵⁾. Viel Zeit dafür aufzuwenden, in einem Gebäude mit sehr gutem Wärmschutz eine außentemperaturgeführte Vorlauftemperatur-Steuerung 'präzise' einzustellen lohnt sich schon deshalb weniger, weil es wegen der unter Punkt 2 genannten Effekte gar keine allgemeingültige solche Einstellung gibt.
   
   
5. Kategorie: „Das lohnt den Aufwand nicht“
   …Aufwand aus Sicht des Heizungsinstallateurs, welcher die Einregulierung einer solchen zentralen Heizungssteuerung 'eigentlich' vornehmen sollte. Wie unsere DIY-Anleitung zeigt, braucht diese Einregulierung nämlich unabdingbar einen Zeitraum von ein paar Wochen, denn es ist mit einer einzelnen Einstellung für eine Wetterbedingung nicht getan. 'Bei den heutigen Personalkosten' ist das teuer. Noch schwerer wiegt aber, dass in der Vergangenheit kaum ein Bauherr oder ein Mieter es dem Installateur je gedankt hat, wenn dieser trotz des Aufwandes solche Einstellungen besonders sorgfältig und energiesparend vorgenommen hat. Die Ironie ist: Im Gegenteil! Ist die Einstellung nämlich etwas zu knapp²⁶⁾, dann folgen Beschwerden über eine unzureichend wirksame Heizung sofort; oder die Einstellungen werden bei solchen Gelegenheiten ganz einfach massiv überschrieben und alle Parameter auf „Volldampf“ gestellt, womit dann zumindest die Klagen abstellt werden.
   
   

In der DIY-Anleitung "Sparen durch Heizungsoptimierung" beschreiben wir ein mögliches Vorgehen genau: Die Steuerung der Vorlauftemperatur kann bei nahezu allen Zentralheizungen eingestellt werden und das spart, richtig ausgeführt, Energie; das liegt vor allem auch an „Kategorie 5“ der vorausgehenden Liste. Auch bewusst sein muss natürlich, dass wenn in Folgejahren z.B. auf Grund von Beschwerden die mühsam erarbeitete (und vielleicht aber etwas „stringente“ Einstellung so mal eben auf die Schnelle wieder 'überschrieben' und²⁷⁾ voll auf Anschlag gestellt wird, dann hat sich die Mühe nicht wirklich gelohnt. Es gilt daher auch, bei dieser Einstellung das (berechtigte!) Interesse der Nutzer, ihre Räume auch warm bekommen zu können, zu berücksichtigen. Auf mittlere Sicht ist es allemal ratsam, über die Anschaffung einer der im Arbeitskreis 59 behandelten wirklich guten Regelungen nach zu denken - und diese zumindest bei der Anschaffung eines neuen Wärmeerzeugers einzubauen.