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(Bild: BEG Brück Electronic GmbH)

(Bild: BEG Brück Electronic GmbH)

Jalousiesteuerung: Energieersparnis einer Winterschaltung

Die Steuerung der Jalousien bei der BEG Brück Electronic GmbH erfolgt mit einer modernen KNX-Gebäudeautomation (Bild: BEG Brück Electronic GmbH)

Die Steuerung der Jalousien bei der BEG Brück Electronic GmbH erfolgt mit einer modernen KNX-Gebäudeautomation (Bild: BEG Brück Electronic GmbH)

In Zeiten des Klimawandels und daraus resultierenden steigenden Anforderungen an den Klimaschutz ist Energieeffizienz ein zentrales Thema. Alle Welt überbietet sich mit Versprechen, wie viel mit dieser oder jener Lösung gespart werden kann. Die Firma BEG Brück Electronic GmbH wollte es genau wissen und hat die Einsparmöglichkeit der sogenannten Winterschaltung nachgemessen.
Bei der Winterschaltung geht es darum, die Außenjalousien von Gebäuden dazu zu verwenden, sie in der Heizperiode nachts herunterzufahren, um eine zusätzliche Dämmschicht vor die Fenster zu setzen und so das Auskühlen des Gebäudes zu verlangsamen. Eine Schaltung, die sich in der Regel mit minimalem Aufwand realisieren lässt. Aber bringt eine solche Maßnahme überhaupt etwas?
Die BEG Brück Electronic GmbH, die in ihrem Neubau von 2014 eine moderne KNX-Gebäudeautomation nutzt, kann hierzu im Fünf-Minuten-Takt auf Parameter, wie erzeugte Wärmemenge, Außentemperatur, Lüftung und andere Werte, in einer Datenbank zurückgreifen.
Die Idee der Überprüfung ist sehr einfach und kann auch für andere Überprüfungen von Energieeffizienzmaßnahmen genutzt werden. Wenn an manchen Tagen die Jalousie abends heruntergefahren wird und an den anderen Tagen nicht, ermöglichen Messwerte eine Aussage, ob die Maßnahme einen signifikanten Effekt hat.
Alternativ könnte auch ein Jahresvergleich erstellt werden, allerdings sind Jahreswerte anfälliger für Effekte wie unterschiedliches Wetter oder Nutzungsänderungen. Außerdem ist der für die Durchführung eines derartigen Experiments erforderliche Zeitraum wesentlich länger, da mindestens die Messwerte zweier Perioden zur Auswertung vorliegen müssen.
Viele Parameter berücksichtigt
Bei der Ermittlung des Energiebedarfs sollten nicht einfach nur die Werte mit und ohne Maßnahme verglichen werden. Daher wurde folgendes Modell für den Heizenergiebedarf verwendet:

Eine Wetterstation verhindert das Einfrieren der Jalousien (Bild: BEG Brück Electronic GmbH)

Eine Wetterstation verhindert das Einfrieren der Jalousien (Bild: BEG Brück Electronic GmbH)

Dabei ist Δt die Differenz zwischen der Innentemperatur von 20 °C und der Außentemperatur. Angenommen wird, dass das Gebäude bei einer Außentemperatur größer 20 °C keine Heizenergie benötigt und dass der Heizenergiebedarf linear mit der Temperaturdifferenz steigt.
Das Gebäude hat unterschiedliche Heizprofile für die Arbeitstage Montag bis Freitag sowie für das Wochenende. Deshalb wird bei den Werten angegeben, ob es sich um ein Wochenende handelt oder nicht. Geheizt wird über zwei Wärmepumpen mit 20 Erdsonden, die circa 120 kW thermische Leistung bereitstellen. Die Wärmeverteilung erfolgt über eine Fußbodenheizung und über die Lüftungsanlage, die neben dem Wärmetauscher über ein Heizregister verfügt. Ebenso gibt es einen 1000-l-Pufferspeicher.
Die Fünf-Minuten-Werte wurden kumuliert und zu Stunden zusammengefasst, da durch die Trägheit von Pufferspeicher, Fußboden und Raumthermostaten eine gewisse Glättung der Werte sinnvoll erscheint.
Konfiguration der Winterschaltung
An geraden Tagen („Tag des Jahres“-Funktion) wurde die Winterschaltung aktiviert, an ungeraden Tagen nicht. Alternativ kann man auch jede Woche die Wochentage wechseln. Wichtig ist hierbei, keinen festen Wochenplan zu nehmen, da ansonsten die Gefahr besteht, die Effekte eines „Wochenprogramms“ zu messen.
Die Winterschaltung war so konfiguriert, dass alle Jalousien des Gebäudes um 18 Uhr heruntergefahren und um 7 Uhr des Folgetages hochgefahren wurden. An den nicht aktiven Tagen wurde zur Verstärkung des Effekts die komplette Jalousie hochgefahren, damit das Ergebnis nicht durch einzelne, gegebenenfalls noch heruntergefahrene Jalousien verfälscht wird. Da der Wärmetauscher der Lüftungsanlage die Frischluft nur zu einem gewissen Teil bis zur Temperatur der Abluft des Gebäudes aufwärmen kann, wird auch eine gewisse Menge Heizenergie zur Aufheizung der Frischluft benötigt. Wie sich später zeigen wird: sogar eine erhebliche Menge.
Ermittlung der Koeffizienten
Eine Ermittlung der Koeffizienten des Modells erfolgte mit der Statistiksoftware Gretl; sie zeigen in die vermutete Richtung: Je höher die Temperaturdifferenz, desto höher der Energieverbrauch. Das ist keine Überraschung. Wenn die Lüftung läuft, geht durch den nicht perfekten Wärmetauscher Wärmeenergie durch die Abluft verloren und je größer die Windgeschwindigkeit ist, desto mehr muss geheizt werden.
Dass sich am Wochenende ein relativ höherer Heizverbrauch ergibt, erklärt sich vielleicht dadurch, dass die Temperatur nicht wesentlich abgesenkt wird, allerdings viel weniger Personen im Gebäude sind und weniger PC und andere Geräte, wie Teekocher und Kaffeemaschinen, verwendet werden, die durch ihre Abwärme auch das Gebäude heizen.
Auswirkungen auf den Energieverbrauch
Was bedeuten die Koeffizienten aber nun für den jeweiligen Energieverbrauch? Wie hoch ist der prozentuale Anteil der Winterschaltung am Wärmeenergieverbrauch? Eine Möglichkeit ist, die „durchschnittliche“ Stunde zu analysieren. Für den Beobachtungszeitraum kann eine typische Stunde anhand der Durchschnittswerte der jeweiligen Variablen errechnet werden.
Die Durchschnittswerte der „typischen Stunde“ ergeben sich wie folgt: Während die Temperaturdifferenz natürlich in jeder Stunde gegeben ist (Wert = 1), wäre eine an jedem Tag aktive Winterschaltung nur in 13 h von 24 h, also im Zeitraum von 18 Uhr bis 7 Uhr gegeben (Wert = 0,54). Das Wochenende „existiert“ nur an zwei von sieben Tagen (Wert = 0,29). In der Regel wird während der Arbeitszeiten voll gelüftet und die Lüftungsanlage steht in den Nacht- sowie den Abendstunden still. Der Durchschnittswert für die Lüftung liegt bei 5,5 kW/h. Die durchschnittliche Windgeschwindigkeit im Zeitraum beträgt 3,9 m/s. In einer Tabelle zusammengefasst:

Fazit
Bei Nutzung der Winterschaltung können etwa 2 % an Energie gespart werden – im Vergleich zum nicht Herunterfahren der Jalousie während der Nacht. Würde man hypothetisch auf eine Lüftung verzichten, könnten 29 % der Heizenergie einspart werden (und natürlich auch noch ein großer Teil der Antriebsenergie für die Ventilatoren).
Festzuhalten ist, dass mit der Winterschaltung Energie gespart werden kann. Trotz der relativ großen Glasflächen (Zweifachverglasung) im Neubau der BEG Brück Electronic GmbH ist der Effekt der Winterschaltung mit 2 % aber nur relativ schwach ausgeprägt. Da die Heizenergie durch elektrische Wärmepumpen bereitgestellt wird, ergibt sich durch den Einsatz der Winterschaltung im betrachteten Objekt (4 500 m2) rechnerisch eine Ersparnis von circa 200 € Stromkosten pro Jahr.
Zu Bedenken ist allerdings, dass die Jalousien häufiger gefahren werden und zum Beispiel die Wetterstation auf jeden Fall ein Einfrieren der Jalousien verhindern muss. Bevor ein Überfrieren erfolgt, muss die Jalousie also hochgefahren werden. Des Weiteren sollte ein Windwächter installiert sein, der die Jalousie bei starkem Sturm vor Schäden schützt. Ob sich bei einem erhöhten Wartungsaufwand der Jalousien die Winterschaltung wirtschaftlich rechnet, muss somit von Gebäude zu Gebäude betrachtet werden.
Die Winterschaltung ist durch eine einmalige Programmierung schnell zu realisieren und sollte in der Regel zu keinem Komfortverlust führen. Der große Anteil der Lüftung am Heizenergiebedarf zeigt allerdings auf, welch großes Potenzial hier schlummert.

www.beg.de

Autor:
Marco Brück ist als Pressereferent für die BEG Brück Electronic GmbH in Lindlar tätig.