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Sinn und Unsinn der Nachtabsenkung

Abkühlung Unter „Nachtabsenkung“ versteht man eine nächtliche Reduzierung der Heizung durch einen zeitgesteuerten programmierbaren Thermostaten, vorrangig um Energie zu sparen.

Die Innentemperatur hat zwar einen großen Einfluss auf die anfallenden Heizkosten, aber eine Nachtabsenkung bringt keine merkliche Einsparung.

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Einfluss der Innentemperatur

Für jedes Grad, um das die Innentemperatur ganztägig angehoben wird, sind zusätzliche Heizkosten von 5% zu erwarten.

Das lässt sich leicht nachrechnen.

Die Temperaturdifferenz von drinnen nach draußen ist proportional der Wärmeabgabe und die wiederum bestimmt die Heizkosten.

Als Innentemperatur rechnen wir mit 20°C, das ist eine schöne runde Zahl. und für Außen?

Die durchschnittliche Temperatur in den Wintermonaten beträgt bei uns 0°C. (Temperaturen unter -15°C sind in Mitteleuropa durchaus möglich, aber eher selten. Die Kinder freuen sich auf Schnee - lange, denn er liegt nur selten. So um die Null Grad ist eine brauchbare Annahme. Im Winter 2000/2001 hat es hier wohl nur ein einziges Mal geschneit, und das war Ostern! Auch 2011/2012 war Ostern kälter als Weihnachten.):

1961 bis 1990 °C Sonnen-
schein-
dauer		 mm Niederschlag
Jan 0.2 37 46
Feb 0.7 64 30
Mar 3.1 109 40
Apr 6.3 174 42
Mai 11.3 245 46
Jun 15.0 247 59
Jul 16.8 234 71
Aug 16.7 225 59
Sep 13.9 157 54
Okt 9.9 105 42
Nov 5.3 53 52
Dez 1.9 37 48

Wetter in Warnemünde
(Quelle: Deutscher Wetterdienst, Schaukasten)

Rechenbeispiel 1: ganztägig nur 20 statt 21° Innentemperatur
Solange im Innenraum 21°C gehalten werden und außen 0°C herrschen, ist eine Temperaturdifferenz von 21 Grad zu überbrücken.

Wenn im Innenraum aber 20°C gehalten werden, dann beträgt die Temperaturdifferenz nur 20 Grad. 


	21 Grad
	------- = 1.05 = 105% = 100% + 5%
	20 Grad
Die Wärmeabgabe wäre bei 21°C um 5% höher als bei 20°C.

Wenn man auch nur auf ein Grad Innentemperatur verzichtet, kann man tatsächlich ungefähr 5% Energie und damit Kosten sparen.  

Temperatur und Wärme

Physikalisch ist streng zwischen Temperatur und Wärme zu unterscheiden. Wärme ist eine Energieform. Temperatur ist eine Eigenschaft eines Körpers. Beim Erwärmen wird einem Körper (mit der Masse m) Wärmeenergie (Symbol Q) zugeführt. Ein Körper mit hoher Temperatur speichert diese Energie und gibt sie beim Abkühlen wieder ab. Diese Fähigkeit Wärme zu speichern wird als Wärmekapazität bezeichnet. Die spezifische Wärmekapazität (Symbol c) ist eine Materialeigenschaft.

Den Zusammenhang zwischen Temperaturänderung (Symbol ΔT) und Wärme beschreibt die Grundgleichung der Wärmelehre: 

	Q = m · c · ΔT

Solange die zugeführte Wärme genau gleich der abgegebenen ist, bleibt die Temperatur stabil.
Wenn die Wärmebilanz zeitweise nicht ausgeglichen ist, ändert sich die Temperatur. Wird nach einer bestimmten Zeit ein Ausgleich geschaffen, und die Anfangstemperatur wieder erreicht, dann war - im Mittel - die Wärmebilanz doch ausgeglichen.
Wärme speichern
Dass man Wärme speichern kann, ist z.B. von der Wärmflasche bekannt. Erst führt man dem Wasser Wärme zu, mit Feuer unterm Kessel, dadurch erhöht sich seine Temperatur. Später gibt es diese Wärme wieder ab, wobei sich seine Temperatur verringert.
Kälte speichern
Das geht auch mit Kälte (negativer Wärme). Kälte speichern wir z.B. in den Kühlakkus. Erst wird denen im Kühlschrank Wärme entzogen, dadurch kühlen sie sich ab. Indem die Kühlakkus aus ihrer Umgebung Wärme aufnehmen (dabei Cola und Schokolade frisch halten), erwärmen sie sich wieder.
Temperatur konstant halten
Um einen Gegenstand, der wärmer ist als seine Umgebung, warm zu halten, wird er mit einer wärmedämmenden Hülle umschlossen. Das ist bei einer Thermosflasche genauso wie beim Schlafsack oder dem Wohnhaus. Bei einem Haus verhindern die Wände eine Auskühlung - meist sehr gut, aber natürlich nicht vollständig.

Die über die Außenhaut des Gebäudes abgegebene Wärme muss durch Heizung wieder zugeführt werden, damit die Innentemperatur gehalten wird. Es stellt sich ein Gleichgewicht ein: Solange sich die Innentemperatur nicht ändert können wir sicher sein, dass die Heizung genau so viel Wärme zuführt, wie abgegeben wird. Sonst würde die Temperatur steigen oder fallen, je nachdem ob die zugeführte oder die abgegebene Wärmeleistung überwiegt; also ob mehr geheizt wird, als durch Wände, Fenster, Lüftung und Abwasser abgegeben wird, oder ob weniger geheizt wird.

Die Wärmezufuhr muss zwingend genauso groß sein, wie die Wärmeabgabe, sonst wird die Anfangstemperatur nie wieder erreicht. Anders gesagt: Genau die Wärmemenge, die nachts durch die Wände abgegeben wird, muss wieder zugeführt werden, damit am nächsten Tag die Innentemperatur des Vortages wieder erreicht wird.

Um die Einsparung von Heizkosten durch Nachtabsenkung zu bestimmen, muss man also nur die Wärmeabgabe berechnen, denn die Wärmezufuhr ist genau gleich groß!

„Bleibt die Heizung aus, spart man Energie“ - das ist der Trugschluß.

Denn auch wenn die Heizung nachts Pause macht - die Wärmeabgabe setzt sich nahezu unvermindert fort. Dabei ist der Wärmeübergang proportional zur Temperaturdifferenz. Solange es drinnen noch wärmer ist als draußen, wird Wärme abgegeben, und zwar umso schneller, je größer das Temperaturgefälle von drinnen nach draußen ist.

 

Nachtabsenkung

Zum Schlafen werden geringere Raumtemperaturen angenehm empfunden und empfohlen als am Tage. Und wenn es in allen Räumen etwas kühler ist, stört das nachts auch niemanden. Also wird abends die Heizung reduziert, der Knopf am Heizkörper zurückgedreht. Die Innentemperatur senkt sich - kaum merklich - ab. Und am Morgen wird wieder aufgedreht. Dieses absichtliche Absenken der Temperatur während der Nacht nennt man Nachtabsenkung.

Der Gedanke ist bestechend, wenn man über Nacht die Heizung abstellt, verbraucht sie in dieser Zeit keinen Brennstoff.

Aber, kann man tatsächlich ein Drittel Brennstoff sparen, wenn in 8 von 24 Stunden die Heizung aus ist? In einem Zelt, einem hölzernen Bauwagen, einem Gewächshaus oder einer alten Baracke trifft das tatsächlich fast zu, denn dort sinkt die Temperatur schnell auf Außentemperatur, dort ist es nachts drinnen genau so kalt wie draußen. Und wo es kein Temperaturgefälle gibt, gibt es auch keine Wärmeverluste.

Diagramm der Abkühlung Aber in einem gut isolierten Haus hält sich die Wärme hervorragend. Wenn die Heizung mal zwei frostige Tage lang kaputt ist, fällt die Temperatur innen auf 12°C oder vielleicht 8 oder 6°C. Auf jeden Fall sinkt sie in 8 Stunden nur um ein paar Grad. Es lohnt sich, das mal nachzurechnen.

Wird über Nacht die Solltemperatur auf 16°C abgesenkt, setzt die Heizung aus, so lange bis die Innentemperatur von 20°C auf 16°C gesunken ist. Das kann lange dauern, wenn massive Innenwände und schwere Einrichtungsgegenstände die Wärme vom Tag wie ein Kachelofen gespeichert haben und nun langsam abgeben (physikalisch ist das eine hohe Wärmekapazität).

Rechenbeispiel 2: außen 0°C, Heizung nachts aus
Draußen herrschen wieder 0°C. Bei ruhender Heizung sinkt die Innentemperatur innerhalb der 8 Stunden Nachtabsenkung gleichmäßig von 20° auf 16°C ab (das sind 20%).

Am Beginn der Nacht, solange noch die 20°C vom Tage wirken, ist es drinnen noch warm, da gibt es noch keine Einsparung, 0%.

Am Ende der Nachtabsenkung beträgt die Temperaturdifferenz nur noch 16 Grad. Die Wärmeabgabe ist von 100% auf 


	16
	-- = 0.8 = 80% = 100% - 20%
	20
zurückgegangen. Scheinbar 20% Einsparung!

Aber das gilt nur morgens, am Ende der Nachtabsenkung, wenn die Innentemperatur wirklich schon auf 16°C gesunken ist. Als Mittelwert über die gesamte Nacht ergibt sich eine Einsparung von 10%. 


	abends+morgens	 0% + 20%
	-------------- = -------- = 10%
	      2		     2

Die Nacht sind aber nur acht von 24 Stunden. Die Einsparung allein durch Nachtabsenkung wird also 


	       8h
	10% · --- = 3.3%
	      24h
nicht übersteigen.

Insgesamt ergeben sich in diesem Beispiel über 24 Stunden gerade mal 3.3% Energieeinsparung.

Rechenbeispiel 3: außen frostige -10°C, Heizung nachts aus
Wenn es mal richtig kalt ist, ändert sich an den physikalischen Gesetzen nichts.

In diesem Beispiel rechnen wir (bei sonst gleichen Voraussetzungen wie in Beispiel 2) mit einer Außentemperatur von -10°C (also 30 Grad Temperaturdifferenz). Auch in dieser sehr kalten Nacht ruht die Heizung. Dann sinkt die Innentemperatur über Nacht ebenso wie in Beispiel 2 um 20%, das sind jetzt nicht mehr nur 4 Grad sondern ein Drittel mehr: 


	20% · 30 Grad = 6 Grad
Die Innentemperatur fällt also innerhalb der 8 Stunden Nachtabsenkung gleichmäßig von +20°C auf +14°C ab. Dann beträgt die Temperaturdifferenz am Anfang 30 Grad am Ende nur noch 22 Grad. Die Wärmeabgabe ist wie in Beispiel 1 wieder von 100% auf 

	24
	-- = 0.8 = 80% = 100% - 20%
	30
zurückgegangen. Über die ganze Nacht gemittelt, ist es wieder nur die Hälfte, also wieder 10% Einsparung in der Nacht, und davon ein Drittel.

Auch in diesem Beispiel bleiben über 24 Stunden nur 3.3% Energieeinsparung übrig. Und auch das nur, wenn am Ende der Nacht als Innentemperatur +14°C noch toleriert werden!

Rechenbeispiel 4: außen -10°C und begrenzte Nachtabsenkung
Allzu stark auskühlen darf es zu Hause über Nacht aber nicht. Also lassen wir die Heizung in einer kalten Nacht mit einer Außentemperatur von -10°C eben doch ein Wenig arbeiten und z.B. 16°C („Stütztemperatur”) halten. Dann ist die Einsparung natürlich noch geringer.

Die Innentemperatur von tagsüber 20°C darf während der Nachtabsenkung höchstens auf 16°C sinken (die 14°C wie in Beispiel 3 sind zu kalt). Nach 8 Stunden ohne Heizung wäre die Temperatur (wie in Beispiel 3) um 20% also 6 Grad gefallen. Die zugebilligten 4 Grad sind schon nach 5.3 Stunden erreicht. 


	6 Grad   4 Grad
	------ = ------
	  8 h    5.3 h
am Ende dieser 5.3 Stunden ist die Wärmeabgabe auf 

	26
	-- = 0.867 = 86.7% = 100% - 13.3%
	30
gesunken, im Mittel auf die Hälfte davon, also 5.3 Stunden lang 6.7% Einsparung. Von da ab hält die Heizung durch Energiezufuhr 16°C Innentemperatur aufrecht. Die gleichbleibende Temperaturdifferenz von 26 Grad bewirkt 8 - 5.3 = 2.7 Stunden lang eine Wärmeabgabe von wiederum 

	26
	-- = 0.867 = 86.7 % = 100% - 13.3%
	30
Die rechnerische Einsparung über die ganze Nacht ergibt sich als das gewichtete Mittel zu 

	5.3 · 6.7% + 2.7 · 13.3%
	------------------------ = 8.9%
	      5.3 + 2.7
Und über 24 Stunden im Mittel wieder nur ein Drittel davon, knapp 3%.

An kalten Tagen ist die mögliche Einsparung durch Nachtabsenkung prozentual noch geringer, als an weniger kalten Tagen, dabei wäre gerade an den kalten Tagen eine Einsparung besonders wünschenswert und wirkungsvoll. Durch Nachtabsenkung von aktzeptablen 4 Grad erreicht man rechnerisch Heizkosten-Einsparungen von höchstens 3% bis 3.3%.  

Praktischer Nachweis

Kennen Sie jemanden, der seinen Wärmebedarf bei bekannter Außentemperatur auf 3% genau berechnen kann? Gibt es jemanden, der 3% Brennstoff­einsparung experimentell zweifelsfrei nachweisen kann? Diese Einsparung durch Nachtabsenkung ist zunächst mal nur rein rechnerisch, und wird durch gegenteilige Effekte wieder zunichte gemacht.  

Aufheizphase

Wenn die nächtliche Auskühlung nach einer Nachtabsenkung, so gering sie auch sein mag, morgens in ein oder zwei Stunden kompensiert werden soll, wird die Heizung in diesem Moment besonders stark gefordert. Die DIN EN 12 831 spricht von einer „Zusatzaufheizleistung“ bei „unterbrochenem Heizbetrieb“.

Falls die Heizungsanlage normal (also ohne Zusatzaufheizleistung) dimensioniert ist, muss während der Aufheizphase entweder

Je nach Heizkessel und Heizkörper bewirkt das einen niedrigeren Wirkungsgrad.

Wie schnell sind dadurch die 3% nächtliche Einsparung wieder verspielt!

 

Feuchte Wände

Bei der absichtlichen(!) Auskühlung der Außenwände während der nächtlichen Temperaturabsenkung wird u.U. irgendwann unnötigerweise die Taupunkttemperatur unterschritten. Feuchtigkeit setzt sich auf und in den Außenwänden ab. Auf der Wand führt das zu Schimmelbildung und in der Wand zu einer stark verringerten Isolationswirkung. Die Wärmeverluste steigen, die Wand kühlt noch weiter ab, es bildet sich noch mehr Feuchtigkeit, die Verluste steigen weiter usw.

Das geschieht nicht gleichzeitig auf der gesamten Fläche. An Stellen, die vielleicht nur zufällig etwas kälter sind, setzt der selbstverstärkende Effekt zuerst ein und führt rasch zu Fleckenbildung.  

Empfehlung

Stoßlüftung ist die effektivste Art zu Lüften.

Bei angekipptem Fenster den Heizkörper ganz abzustellen (auf Frostschutz) versteht sich von selbst.

Wer am „unterbrochenen Heizbetrieb” festhalten will, um Umwälzpumpen und der gesamten Technik eine Pause zu gönnen, sollte darauf achten, dass die Wiederaufheizphase zeitlich nicht mit dem kältesten Moment im Tagesverlauf - den Morgenstunden - zusammenfällt.
Wenn an einem schönen Sonnentag Ende Februar/Anfang März die Sonne schon wieder kräftig scheint, ist der Heizbedarf vormittags erheblich geringer als in der vorausgegangenen sternenklaren kalten Nacht. Außentemperatur-geführte Heizungsanlagen reduzieren daraufhin die Vorlauftemperatur von alleine, vielfach arbeitet die Umwälzung dann intermittierend mit längeren Pausen.
Man kann das unterstützen. Dazu ist die „Nacht“-Absenkung auf die Vormittagsstunden 8 Uhr bis 11 Uhr einzustellen. Dadurch, dass die Heizung über Nacht gleichmäßig gearbeitet hat, ist es morgens um Acht angenehm warm. Scheint die Sonne, wird die Heizung nicht benötigt, scheint die Sonne nicht, setzt die Heizung nach drei Stunden wieder ein. In der Zeit bleibt es im Haus sicher warm.

 

Links:
Die angegebenen Links verweisen auf das geistige Eigentum der hier zitierten Textausschnitte. Der weitere Inhalt der verlinkten Seiten weicht teilweise vom Grundgedanken dieser Seite ab und kann Gegenstand kritischer Auseinandersetzungen sein (so wie diese Seite auch).

www.vpb.de/download/VPB-Ratgeber_Haus_sicher_durch_den_Winter_bringen.pdf [VPB Verband privater Bauherren e.V.]
Grundverkehrt ist es auch, die Heizung nachts abzustellen. Dann sinkt die Temperatur stark ab, und schlecht isolierte Leitungen im Keller oder Dachgeschoss können einfrieren. Das Abstellen der Heizung bringt auch keine Ersparnis, denn es dauert morgens umso länger, das Haus wieder aufzuheizen.

http://www.flaechenheizung.de/Nachtabsenkung-Node_17507.html
In gut gedämmten Gebäuden wirkt sich eine Nachtabsenkung kaum auf den Heizenergieverbrauch aus, da die Raumtemperatur über Nacht nur geringfügig sinkt. Aus Gründen der Behaglichkeit und wegen des positiven Einfluß auf den Selbstregeleffekt ist hier eine durchgehende Betriebsweise meist vorteilhaft. Dies gilt auch für kurze Abwesenheit von 2 bis 3 Tagen. Bei älteren, weniger gut wärmegedämmten Häusern und bei verhältnismäßig großem Luftwechsel wird durch die Nachtabsenkung eine Absenkung der Raumtemperatur und somit eine Heizenergieeinsparung erreicht.

Schwere, gut gedämmte Bauwerke kühlen nur langsam ab und erwärmen sich nur langsam. Unterbrochenes Heizen während kürzerer Zeitabschnitte (Nachtabsenkung) liefert nur eine geringe Abnahme des Energieverbrauchs. (DIN EN 12 831)

http://www.konrad-fischer-info.de/enev.htm Das II. Thermodynamische Gesetz steht der Erwartung, dass durch eine Nachtabsenkung bei Zentralheizungsanlagen Energie eingespart werden könnte, als unüberwindliches Hindernis entgegen. Diejenige Energie, die durch abgesenkten Nachtbetrieb eingespart wird, muss unvermeidbar am Ende der Nachtabsenkung wieder ins Bauwerk eingeleitet werden. ... Die Erfahrung bestätigt dies, weil gleichmäßig gefahrene Heizanlagen den geringsten Energieverbrauch haben.

In enev-soft.de/beispiel/detailliert.html ist ein Energiebedarfsausweis (Öffentlich-rechtlicher Nachweis nach der EnEV) durchgerechnet und tabellarisch dargestellt. Das Verhältnis von Nachtabsenkung zu Gesamt liegt dort zwischen 2.9 und 3.4 % und stimmt auffällig mit unseren einfachen Beispielrechnungen überein: 


	Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
	---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---
	3.4 3.3 3.1 2.9 2.9 2.9 2.9 2.9 2.9 2.9 3.0 3.2

 

Inhalt

April 2014, A. Hok.
www.ahok.de/dt/Nachtabsenkung.html
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