Sparen von Heizkosten

Dr. Engin Bagda

Einleitung

In Deutschland wurden 2.400 TWh (1 TWh = 10⁹ kWh) Energie im Jahr 2021 verbraucht. Davon mehr als ein Viertel in privaten Haushalten (siehe Abbildung 1). Deswegen ist hier eines der größten Potentiale zum Einsparen von Energie und damit CO₂-Emission.

Abbildung 1: Anteil des Energieverbrauchs in Deutschland nach Sektoren 2021 Quelle: 
Energieverbrauch nach Energieträgern und Sektoren | Umweltbundesamt

In den Haushalten wird die meiste Energie für das Heizen und das Zubereiten von Warmwasser verbraucht (siehe Abbildung 2).

Abbildung 2: Verteilung des Energieverbrauchs in Haushalten. Stand 2018,
Quelle: Statistisches Bundesamt.
 

Zum Heizen einer Wohnung wird im Heizkessel beziehungsweise in der Wärmepumpe Wasser aufgeheizt und mit einer Pumpe als „Vorlauf“ in die Wohnung gepumpt. Hier gibt das heiße Wasser einen Teil seiner Wärme ab und kommt abgekühlt als „Rücklauf“ wieder in den Heizkessel beziehungsweise in die Wärmepumpe zurück.  Der Verbrauch der Energie für das Heizen entspricht der Differenz der Vorlauf- und Rücklauftemperatur und der umgewälzten Menge an heißen Wasser.  Die Vorlauftemperatur und die Leistung der Pumpe (Umdrehungszahl) wird -in modernen Anlagen- über die Lufttemperatur außen geregelt. Ist es draußen kalt, steigt die Vorlauftemperatur und oft auch die Leistung der Pumpe für die Zirkulation. Ist die Heizung auch mit der Lufttemperatur innen gekoppelt, so steigen Vorlauftemperatur und Pumpleistung auch mit der gewünschten Lufttemperatur innen.

Der Wärmeverlust eines Gebäudes ist proportional der Differenz der Temperatur der Luft innen und außen (siehe Energiebedarf für das Heizen). Die bekannte Lösung zum Sparen von Heizkosten ist das Absenken der Lufttemperatur innen. Das ist aber mit Verlust an Komfort verbunden (kalt ist es im Winter und „kuschelig warm“ braucht Energie zum Heizen).

Möchte man auf Komfort, das heißt eine bestimmte Lufttemperatur innen nicht verzichten, ist ein Gedanke zum Sparen von Heizkosten, dann zu heizen, wenn Wärme gebraucht wird und in der übrigen Zeit die Heizung „runterzudrehen“. Das geht mit Heizungsanlagen mit Heizkörpern, die überwiegend konvektiv Wärme abgeben recht gut, da sie die Luft relativ schnell in einem Raum aufheizen. Mit Fußbodenheizungen ist eine schnelle Regelung der Lufttemperatur nicht möglich, da diese durch die Masse des Fußbodens thermisch zu träge sind. Deswegen werden auch Räume mit Fußbodenheizungen bei Sonnenschein oft zu warm.

Dem Ansatz „Heizen so viel wie nötig, so wenig wie möglich“ folgend wurde in einem 2-Famileinhaus ab Juli 2022 folgendes unternommen:

1. Die Heizung wurde von Anfang Mai bis Ende September komplett abgeschaltet.

2. Die Heizung wurde in der Übergangszeit von Ende September bis Mitte November, von Morges 06:00 bis 10:00 Uhr und nachmittags von 16:00 bis 22:00 Uhr eingeschaltet.

3. Die Heizung wurde von Mitte November bis Anfang April von abends 22:00 Uhr bis morgens 06:00 Uhr komplett abgeschaltet.

4. Die Pumpe für die Warmwasserzirkulation wurde über einen Schalter gesteuert. Wenn Warmwasser gebraucht wurde, wurde die Pumpe für 15 Minuten eingeschaltet.

Mit diesen Maßnahmen reduzierte sich der Verbrauch an Gas für die Heizung und Zubereitung von Warmwasser von 31 MWh/Jahr auf 20 MWh/Jahr, was einer Ersparnis von über 30% entspricht. Zur Visualisierung des täglichen Verbrauchs an Gas, wurde zum Ende eines jeden Monats der Gasverbrauch abgelesen, mit dem Heizwert (11 kWh/m³ Gas) des gelieferten Gases die verbrauchte Energiemenge und daraus der Energieverbrauch in kWh pro Tag im betreffenden Monat berechnet (Siehe Abbildung 3).

Abbildung 3: Gasverbrauch in einem 2-Familioenhaushalt vor und nach Abschaltung der Umwälzpumpe für Warmwasser, und Abschaltung der Heizung im Sommer zur Gänze und im Winter von 22:00 bis 06:00

Die Einsparung, durch das Einschalten der Warmwasserzirkulation nur bei Bedarf, hat im Sommer 10 kWh/Tag, im Winter wahrscheinlich mehr an Einsparung bewirkt.

Warmwasser

Die unter dem Putz Warmwasser führenden Rohre sind mit etwa 6 mm dicken PE-Schaum isoliert. Das ist für die Wärmeisolation von 50 °C bis 55 °C warmen Wasser recht wenig. Eine dickere Wärmeisolierung der Warmwasserrohre ist nicht möglich (siehe Abbildung 4). Ein großer Teil des Heizwärmebedarfs für das Warmwasser ist zur Kompensation der Wärmeverluste während der Zirkulation. Mit dieser Heizwärme des Warmwassers werden die Wände Sommer wie Winter beheizt. Wird die Zirkulation von Warmwasser abgeschaltet, wird  CO₂-Emision und Kosten gespart.

Abbildung 4: Wärme Isolation für Warmwasserrohre Unterputz aus 6 mm PE-Schaum

Nachtabsenkung

Oft wird vom Abschalten der Heizung über Nacht mit der Begründung abgeraten, dass das Anheizen des Wassers mehr Energie braucht als das Durchheizen bei geringer Temperatur (Nachtabsenkung). Um das zu untersuchen wurde die Temperatur des Vor- und Rücklauf des Heizungswassers am Heizungskessel sowie die Lufttemperatur in der Wohnung gemessen (siehe Abbildung 5).

Abbildung 5: Vor- und Rücklauf des Heizungswassers an einem Januartag mit Außenlufttemperatur – 6°C. Die Zacken der Temperatur im Vor-und Rücklauf entstehen, wenn die Heizung den Warmwasserspeicher auf 55°C aufheizt, wenn dieser auf eine Temperatur von 50°C abgekühlt ist.
 

Die Lufttemperatur im Raum war über den Tag bei 21°C und sinkt nach der Abschaltung der Heizung um 22:00 Uhr bis zum Morgen um 06:00 Uhr auf 20°C. Das zeigt, wie thermisch träge ein Gebäude in Massivbau ist (Wärmeschutz nach Vorgaben Baujahr 1978).  Die Minderung von 1°C der Lufttemperatur innen erklärt nicht die Ersparnis von rund 30% des Gasverbrauchs für das Heizen und die Zubereitung von Warmwasser. Wahrscheinlich ist es so, dass der Energieverbrauch einer Heizung, bei Abschaltung in der Nacht, wesentlich geringer ist, als das Aufheizen einer abgeschalteten Heizung am Morgen.

Zusammenfassung

Durch intelligente Steuerung der Heizung kann bis zu 30% Energie gespart werden, wobei es dann nicht den ganzen Tag „kuschelig“ warm ist.

Die Zirkulation von Warmwasser ist mit viel Energieverbrauch verbunden. Das Einschalten der Zirkulation von Warmwasser, wenn man es braucht, wird für Mehrfamilienhäuser nicht tragbar sein. Hier könnte die Lösung Durchlauferhitzer sein, die Punktgenau bei Bedarf das Wasser aufheizen.

Ein Rechenbeispiel für einen Durchlauferhitzer für Warmwasser:

Die Wärmekapazität von Wasser ist:1.163 kWh/m³/°C

Im Winter ist die Temperatur des Wassers aus der Leitung etwa 17°C. Zum Duschen wird maximal eine Wassertemperatur von 40°C verwendet. Mit 50 Liter Warmwasser kann ausreichend geduscht werden. Der Energieverbrauch hierfür berechnet sich wie folgt:

(40°C x 17°C) * 1.163 kWh/m³/°C * 0,050 m³ = 1,3 kWh für einen Duschvorgang mit 50 Liter Wasser

Bei einem Preis vom Gas 0,12 EURO/kWh und Strom 0,32 EURO/kWh (Preise Stand Januar 2024) ist der Mehrpreis für das aufheizen von Waser in einem Durchlauferhitzer 0,26 EURO pro Duschvorgang. Bei der Warmwasserzirkulation kommen die Wärmeverluste im Kessel sowie in den Rohren unter Putz hinzu, so dass gerade in Mehrfamilienhäusern Durchlauferhitzer die energiesparende Lösung sein sollten.  Durchlauferhitzer könnten bei Neubauten von Fall zu Fall auch in der Anschaffung preisgünstiger sein als eine zentrale Warmwasseranlage und die Installation der Warmwasserzirkulation unter Putz.

Ausblick

Heizkosten können auch gespart werden in dem das Gebäude Wärmegedämmt oder eine neue Heizung installiert wird. Die Wärmeverluste können aber auch ohne Investitionen vermindert werden, in dem Gardinen und Rollläden beziehungsweise Klappläden verwendet werden. Auch kleine Maßnahmen können viel bewirken.