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Hallo Martin! Schön, dass du für uns ein paar Fragen zum Thema Smart Home und Smart Heating beantwortest!

Hallo Anna, ich freue mich auch ein paar Fragen für euch zu beantworten.

Für den Ausdruck Smart Home existiert keine einheitliche Definition, was ist mit Smart Home-Lösungen eigentlich gemeint?

Die Idee des Smart Homes ist eigentlich gar nicht so neu, denn Smart Home ist im Wesentlichen das Herunterbrechen der klassischen Gebäudeautomation auf das Eigenheim, wie sie in größeren Gebäude- und Industriekomplexen bekannt ist. Die konventionelle Gebäudeautomation umfasst dabei die Gesamtheit von Überwachungs-, Steuer-, Regel- und Optimierungseinrichtungen in größeren Gebäudekomplexen, war jedoch aufgrund der hohen Kosten lange Zeit keine wirkliche Option für Einfamilienhäuser und Mietwohnungen.

Smart Home Lösungen bieten nun ähnliche Funktionen für das eigene Zuhause und sind für fast jeden erschwinglich. Dabei gibt es Systeme für die einfache Nachrüstung in Bestandsgebäuden aber auch Lösungen die nur im Neubau Sinn machen.

Wir wollen in diesem Interview den Schwerpunkt auf intelligentes Heizen setzen. Was verstehst Du unter intelligenter Heizungssteuerung?

Wenn man sich die Wortkombination „intelligente Heizungssteuerung“ anschaut, macht sie eigentlich keinen Sinn. Da in smarten Heizungslösungen jedoch Regelungs- und Steuerelemente eingesetzt werden, kann man wieder darüber diskutieren, ob es nicht doch Sinn macht.

Ich möchte daher noch einmal kurz auf den Unterschied zwischen Steuerung und Regelung eingehen, da die Unterscheidung in der Gebäude- und Automatisierungstechnik essentiell für die Definition von Prozessen ist.

„Die Begriffe Steuerung und Regelung werden häufig synonym verwendet, technisch gesehen, beschreiben sie aber zwei verschiedene Vorgänge. “

Die Aufgabe einer Steuerung ist die Verarbeitung von Eingangsgrößen, sodass anschließend eine entsprechende Handlung durch eine Ausgangsgröße ausgeführt wird, um eine Soll-Größe zu erreichen. Am Beispiel einer klassischen Heizungssteuerung kann man sich das wie folgt vorstellen: Die Außentemperatur ist unsere Eingangsgröße, die Raumtemperatur die Soll-Größe.

Was jetzt fehlt ist eine Ausgangsgröße für die Handlung der Steuerung. Da die Raum- und Außentemperatur nicht in Abhängigkeit zueinander stehen, bildet man für die Steuerung eine Kennlinie mit Ausgangsgrößen zu verschiedene Szenarien. Die Steuerung gibt dann beispielsweise vor, dass bei einer Außentemperatur von -9°C die Ventilstellung 80 % ist und bei einer Außentemperatur von +5°C 40 %.

Ziel der Steuerung ist es dadurch bei allen Außentemperaturen eine Soll-Raumtemperatur von 20 °C zu erreichen. Ob die gewünschte Raumtemperatur wirklich erreicht wird, weiß man nicht, denn eine echte Messung der Raumtemperatur findet nicht statt. Somit erfolgt auch keine Handlungsanweisung bei über- oder unterschreiten der Raumtemperatur.

Der Einfluss von weiteren Störgrößen wie Personen im Raum, offene Fenster oder die Sonneneinstrahlung werden ebenfalls nicht berücksichtigt. Man spricht bei einer Steuerung daher von einem offenen Wirkungsweg oder einer Steuerkette.

Am Beispiel einer klassischen Einzelraumregelung für die Heizung sieht das ganze etwas anders aus, denn die Aufgabe einer Regelung ist die Stabilisierung eines Prozesses durch das Vergleichen einer Soll-Größe. Wird die Soll-Größe über- oder unterschritten wird eine entsprechende Handlung von der Regelung ausgeführt.

Im Falle der Heizungsregelung ist die Soll-Größe die Raumtemperatur, welche von einem Regelgerät permanent gemessen und abgeglichen wird. Je nachdem ob die Raumtemperatur zu hoch oder zu niedrig ist, erhält die Regelung eine direkte Handlungsanweisung und ändert beispielsweise die Ventilstellung.

Durch den permanenten Abgleich werden auch Störgrößen wie Sonneneinstrahlung Personen im Raum und offene Fenster berücksichtigt. Man spricht bei einer Regelung auch von einem geschlossenen Wirkungsweg.

In den beiden Beispielen habe ich sehr einfache Anwendungen für eine Heizungssteuerung bzw. eine Heizungsregelung gezeigt. Diese würden in der Praxis so nicht gebaut werden, da sie weder effizient noch bedarfsgerecht heizen. Moderne Heizsysteme arbeiten daher mit Hilfe von vielen Steuer- und Regelprozessen und eine Kombination aus Steuerung und Regelung. Kommen wir nun zur eigentlichen Frage, was ich unter einer intelligenten Heizungssteuerung verstehe.

Die Aufgabe einer modernen und intelligenten Heizung ist es zum einen die gewünschte Raumtemperatur bei jeder Außentemperatur und in jedem Raum sicherzustellen und zum anderen den Energieeinsatz sinnvoll zu regulieren. Das bedeutet im Optimum, dass meine Heizung erkennt und weiß wann geheizt werden muss und wann nicht.

Was können intelligente Thermostate heute? Was würdest Du sagen, auf welchem Stand befindet sich der Markt für intelligente Heizungssysteme?

Intelligente Thermostate sind heute in der Lage die Raumtemperatur sehr genau zu regeln und auf verschiedene Störgrößen und Szenarien zu reagieren. Mit Hilfe von Fensterkontakten können smarte Thermostate beispielsweise erkennen, ob das Fenster offen ist und dann die Temperatur der Heizung selbständig reduzieren.

Über den Standort des Nutzers können sie erkennen ob sich jemand zu Hause befindet und dann ebenfalls entscheiden, ob geheizt werden muss oder nicht, es können Zeitprofile hinterlegt werden und smarte Thermostate können per App vom Smartphone oder per Sprachsteuerung bedient werden.

Was die aktuelle Marktsituation angeht, ähneln sich heute viele smarte Thermostate sehr stark und es gibt nur minimale Funktionsunterschiede zwischen den Produkten. Da immer mehr smarte Thermostate eine IFTTT (If This Than That) Schnittstelle haben, wird auch das Geofencing (Einbeziehung des Nutzerstandortes zur Steuerung der Heizung) für immer mehr Thermostate möglich. Wirkliche Neuerungen und Innovationen gab es in den letzten Jahren jedoch nicht.

Dennoch denke ich, dass hier in Zukunft noch sehr viel passieren wird, denn wirklich intelligent sind die smarten Thermostate heute noch nicht. In Zukunft werden Sensoren im Gebäude in der Lage sein auf Körpertemperatur, Stimmung und Gesichtsgesten zu reagieren und ein optimales Behaglichkeitsgefühl schaffen. Auch die Forschungen der RWTH Aachen zum thermischen Komfort in Elektroautos können für Gebäude interessant sein und eine wichtige Rolle zur Energieeinsparung spielen.

Hier geht es speziell darum nicht mehr das gesamte Raumvolumen zu beheizen, sondern für eine gesunde Grundtemperatur zu sorgen und Wärme individuell dosiert direkt auf Körperteile der im Raum befindlichen Personen wirken zu lassen. Ich gehe davon aus, dass es in Zukunft noch sehr viel Bewegung im Bereich der intelligenten Heizung geben wird.

Welche Geräte/Bereiche können Verbraucher neben der Heizung mit im Smart Home vernetzen, um den Energieverbrauch zuhause zu senken?

Neben der Heizung ist der Elektrobereich einer der wichtigsten Bereiche zur Energieeinsparung. Hier fallen mir spontan smarte Steckdosen ein.

Mit smarten Steckdosen kann das Ein- und Ausschalten von elektrischen Verbrauchern gesteuert werden, die aktuelle Leistungsaufnahme gemessen und der Energieverbrauch über einen längeren Zeitraum ermittelt werden. Auch das Messen von Standby Verlusten ist mit intelligenten Steckdosen möglich.

„Die beste Technik nutzt nichts, wenn diese nicht richtig eingestellt ist und vom Nutzer nicht verstanden wird.“

Lassen sich mit solchen Systemen wirklich Heizkosten sparen? Wenn ja, wie viel?

Diese Frage muss ganz klar mit einem Ja und einem Nein beantwortet werden. Am Ende sind zwei Faktoren für die Energieeinsparung entscheidend. Zum einen die entsprechenden Einstellungen im Smart Home System und zum anderen das Verhalten der Bewohner und der anschließende Umgang mit der Smart Home Technik. Das größte Energieeinsparpotenzial liegt somit in der richtigen Konfiguration und dem anschließenden Nutzerverhalten.

Ist das Heizungssystem auf einen energiesparenden und effizienten Betrieb eingestellt, sind im Vergleich zu konventionellen Thermostatköpfen Einsparungen von bis zu 30% an Wärmeenergie möglich. Dabei zieht man einen Vergleich mit einem „Worst-Case-Szenario“ heran.

In diesem Szenario hat das Gebäude oder die Wohnung keine Nachtabsenkung, es gibt eine überdurchschnittlich hohe Raumtemperatur (ca. 24 °C) und tagsüber werden die konventionellen Thermostate nicht auf eine niedrige Temperatur gedreht.

Senkt man die Raumtemperatur um 1 Kelvin, spart man ungefähr 6% an Wärmeenergie. Wenn man nun die Raumtemperatur um 3 Kelvin von 24 °C auf 21 °C reduziert, spart man allein durch diese Temperaturreduzierung ca. 18 % an Wärmeenergie. Wenn jetzt noch eine Nachabsenkung sowie eine Absenkung der Raumtemperaturen bei Nichtanwesenheit um weitere 4 Kelvin vorgenommen werden, sind 30 % Energieeinsparung auf jeden Fall möglich.

Ist das nicht stark abhängig vom Dämmungszustand des Gebäudes?

Die Gebäudehülle spielt natürlich immer eine wichtige Rolle für den Energiehaushalt eines Gebäudes. Bei einem guten Dämmzustand des Gebäudes muss ich diesem jedoch weniger Energie zum Heizen zuführen, da auch weniger Wärme über die Gebäudehülle verloren geht. Dennoch kann auch in einem gut gedämmten Gebäude durch den Einsatz von intelligenten Thermostaten Energie gespart werden.

Der TÜV Rheinland wies Anfang des Jahres noch einmal auf die Bedeutung des Datenschutzes hin. Was sagst Du zum Thema Datenschutz und Smart Home?

Der Datenschutz bei Smart Home Systemen ist ein wichtiges Thema, denn die verwendeten Daten sind sehr sensibel werden in der Zukunft eine immer wichtigere Rolle spielen. Bedenkt man den künftigen Einsatz von künstlicher Intelligenz in Smart Home Systemen, können beispielsweise auf jede Person maßgeschneidertes Nutzerprofile erstellt werden, um einen energieeffizienten und behaglichen Betrieb des Gebäudes zu erlangen.

Diese Daten sind sehr empfindlich um bedürfen einem besonderen Schutz. Ich denke jedoch, dass sich die Hersteller von intelligenten Heizungssystemen dieser Tatsache bewusst sind und entsprechende Sicherheitsmaßnahmen vornehmen.

Die Sicherheit fängt jedoch auch direkt beim Nutzer an. Wenn der Nutzer in seinem Smartphone und für sein privates W-LAN zu einfache Kennwörter verwendet, sind dies potenzielle Schwachstellen in einem Smart Home System. Ich denke daher, dass der Nutzer auch Verantwortung übernehmen muss und sein System, soweit es möglich ist, gegen potenzielle Hackerangriffe schützt.

Mit Blick in die Zukunft, was sagst Du zum Klimaschutzpotenzial solcher Systeme? Denkst Du, dass smartes Heizen noch mehr an Bedeutung gewinnen wird?

Ein gutes und modernes Heizungssystem, welches mehrere Eingangsgrößen (z. B. Außentemperatur, aktuelle Raumtemperaturen, Wetterprognose, An- und Abwesenheit, Fensterkontakte uvm.) zur Regelung und Steuerung einer Heizung nutzt, hydraulisch abgeglichen ist und aktuelle Anlagentechnik verwendet, kann heute schon einen erheblichen Beitrag zum Reduzieren des Wärmebedarfs und somit auch zum Klimaschutz beitragen. Intelligente Heizkörperthermostate spielen hier auch eine wichtige Rolle.

Den größten Einfluss hat jedoch der Mensch mit seinem Nutzerverhalten und dem Umgang mit der Technik. Die beste Technik nutzt nichts, wenn diese nicht richtig eingestellt ist und vom nicht Nutzer verstanden wird.

Sehr schönes Schlusswort! Vielen Dank Martin, dass du dir die Zeit genommen hast mit uns über smarte Heizungstechnik zu sprechen.