Ratgeber Haushalt & Garten tado: Heizungssteuerung und Klimaregelung im Smart Home

Ob es um den Betrieb von Maschinen und Fahrzeugen, die Kühlkette von Lebensmitteln oder das Wohlfühlklima in Wohnungen und Büros geht: Die Technik der Temperaturregelung ist im modernen Alltag unentbehrlich. Die Notwendigkeit, in manchen Umgebungen ein dauerhaftes Gleichgewicht zwischen Warm und Kalt herzustellen, beschäftigt die Menschheit seit Jahrhunderten. Wie wichtig ihr das Anliegen ist, zeigt die frühe Entwicklung der ersten Temperaturregler vor über 400 Jahren.

Die Urahnen heutiger Thermostate hatten die Aufgabe, Brutkästen oder alchimistische Öfen zu temperieren und ihre Mechanik hat mit modernen Verfahren der Temperatursteuerung kaum noch etwas gemein. Dennoch ist die zugrundeliegende Funktionsweise bis heute weitgehend unverändert und umfasst drei wesentliche Schritte:

• das Registrieren der aktuell gegebenen Umgebungsbedingungen,
• den Abgleich zwischen dem Ist-Zustand und einem vorgegebenen Sollwert und im Falle von Abweichungen
• das Aktivieren einer Mechanik, die den Ist-Wert an den Sollwert anpasst.

Im Gegensatz zu den Vorrichtungen des Frühbarocks, die mit Quecksilber, Alkohol und Wasserdampf lediglich eine ungefähre Genauigkeit erzielen konnten, arbeiten zeitgemäße Thermostate höchst präzise und verlässlich. Insbesondere im Zuge der Entwicklungen des digitalen Wandels haben temperatursteuernde Systeme deutlich an Effizienz und Bedienkomfort gewonnen. Computergestützte Technologien setzen besonders im ersten Schritt der Thermostatfunktion an und optimieren die Art und Weise, wie die Geräte individuelle Umgebungsbedingungen erfassen und verarbeiten. Kontinuierliche Beobachtung und situationsbezogene Anpassung zielen darauf, Energie zu sparen und Kosten zu senken.

Die tado°-Philosophie: „Willkommen zu Hause“

Hochentwickelte Thermostate spielen eine entscheidende Rolle bei der Klima- und Heizungssteuerung in Wohngebäuden. Entsprechend gehören intelligent reagierende und vernetzt kommunizierende Geräte zu den wichtigsten Technologien im Smart Home. Die in München beheimatete tado° GmbH hat sich auf die Entwicklung und Vermarktung von smarten Klimalösungen spezialisiert. Das Unternehmen wurde 2011 als IoT-Startup gegründet und gehört zu den Experten auf dem Gebiet der vernetzten, cloudbasierten Gerätesteuerung.

Ein Interview mit Christian Deilmann, Gründer und CPO von tado°, erklärt die Firmenphilosophie und bringt Licht in das Dunkel um den etwas rätselhaften Unternehmensnamen:

"tado° ist ein Kunstwort aus dem Japanischen. Es ist eine Art Begrüßungsformel, die sagt: „Schön, dass du wieder zu Hause bist.“ Dieses Gefühl des willkommen heißen möchten wir Ihnen mit tado° vermitteln."

Cristian Deilmann, Gründer von tado°

Die tado°-Technologien sind auf die Anforderungen von Privathaushalten zugeschnitten und halten passende Lösungen sowohl für Mietwohnungen, als auch für Eigenheime bereit. Zum Produktportfolio gehören:

• das smarte Thermostat, das sich für eine Heizanlage mit kabelgebundenem Raumthermostat eignet – in einem komplexen System mit mehreren Heizkreisen lässt sich für jede Temperaturzone jeweils ein eigenes smartes Thermostat integrieren
• das smarte Heizkörperthermostat, das die feingranulare Temperaturregelung an einem einzelnen Heizkörper ermöglicht
• das Extension Kit, das bei witterungsgeführten Heizanlagen oder Heizanlagen mit kabelloser Verbindung zum Raumthermostat zum Einsatz kommt
• der Klimaassistent Smart AC Control V2, der die intelligente Steuerung der Klimaanlage übernimmt

Für die Installation und Inbetriebnahme seiner Produkte leistet tado° telefonischen Support. Außerdem bietet das Unternehmen gemeinsam mit Partnerbetrieben seit Januar 2018 einen „digitalen Heizungs-Reparaturservice für Bestands- und Neukunden“ an. Über die steuernden Applikationen können Nutzer von tado°-Produkten unterschiedliche Dienstleistungen rund um ihr Heizungssystem buchen. Reparatur, Austausch und Wartung der Heizanlage sollen per Knopfdruck bestellbar sein und zeitnah von einem Fachbetrieb ausgeführt werden.

Die tado°-Thermostate arbeiten vernetzt und greifen dabei auf zentral in der Cloud hinterlegte Daten zu. Die Konfiguration und Anpassung der Systemeinstellungen ist einerseits vor Ort, direkt am Gerät, möglich. Für höchstmöglichen Komfort erlaubt die Technologie andererseits aber auch den fernsteuernden Zugriff über ein Web-Interface oder eine App für iOS, Android und Windows Mobile.

tado° entwickelt und erprobt sowohl die Software als auch die Hardware-Bestandteile für seine Produkte am Hauptstandort in München. Die Fertigung der Geräte erfolgt in Ungarn. Als Cloud-Plattform kommen Amazon Web Services zum Einsatz. Die Dienste sind auf Servern in Irland untergebracht; die Administration der Anwendungen liegt in der Hand der Münchener Unternehmenszentrale.

tado° Heizungssteuerung: Temperaturregelung im Raum und am Heizkörper

Der erfolgreiche Betrieb einer tado°-Heizungssteuerung beginnt mit der Installation eines Starter Kits. Das Basispaket ist in zwei Ausstattungsvarianten verfügbar:

• Smartes Thermostat - Starter Kit (v3) umfasst ein Raumthermostat und die Internet Bridge für die Netzwerkverbindung.
• Smartes Heizkörper-Thermostat - Starter Kit beinhaltet zwei Heizkörperthermostate und die Internet Bridge.

In ihrer Funktion als Netzwerkschnittstelle ist die Internet Bridge eine zwingend erforderliche Systemkomponente. Das kleine Gerät wird kabelgebunden an den Router angeschlossen und kommuniziert drahtlos mit allen in der Wohnung installierten tado°-Thermostaten.

Der Klimaassistent Smart AC Control V2 eignet sich für das Zusammenspiel mit ferngesteuerten Klimaanlagen. Das intelligente Gerät lernt Befehle und Einstellungen der vorhandenen Fernbedienung und übernimmt ihre steuernde Funktion. Die Kommunikation mit der Klimaanlage erfolgt dabei über Infrarot. Wie die Wohnraum- und Heizungsthermostate von tado° nutzt auch der Klimaassistent Cloud-Dienste für die intelligente Steuerung und die vernetzte Kommunikation. Die lokale Netzwerkintegration erfolgt über eine im Gerät integrierte WLAN-Schnittstelle, sodass sich die Funktion der Internet Bridge erübrigt.

Smarte Funktionsweise: Das Thermostat denkt mit

Getreu dem Unternehmensmotto „Willkommen zu Hause“ geht es tado° bei der Heizungs- und Klimasteuerung um die möglichst exakte Anpassung des Systemverhaltens an die persönlichen Vorlieben und Lebensgewohnheiten der Nutzer. Ziel ist der optimale Ausgleich zwischen Komfort und Energieeffizienz. Zu diesem Zweck bieten intelligente Technologien höchstmögliche Flexibilität bei

• der Festlegung der Temperatur-Sollwerte,
• der Wahrnehmung und Verarbeitung individueller Umgebungsbedingungen sowie
• den Zugriffsmöglichkeiten auf das System.

Die intelligenten Thermostate von tado° orientieren sich bei ihrer Arbeit an individuell definierten Temperatur-Sollwerten. Bei der Festlegung der gewünschten Balance zwischen Warm und Kalt in seinen Wohnräumen genießt der Nutzer höchstmögliche Freiheit: Die Thermostate folgen bei der Temperaturanpassung sowohl spontanen Befehlen als auch minutiös für längere Zeiträume definierten Temperaturplänen. Eine langfristig festgelegte Heizungssteuerung, die sich möglichst genau an die Lebensgewohnheiten anpasst, ist am besten dafür geeignet, Energie und Heizkosten zu sparen. Für die möglichst präzise Einstellung der gewünschten Parameter erlaubt tado° die Ausarbeitung von separaten Heizplänen für jedes am System beteiligte Thermostat.

Individuelle Heizpläne lassen sich für einzelne Wochentage, ein Intervall von mehreren Wochentagen oder eine Kombination aus beidem definieren. Besteht beispielsweise werktags zwischen 9.00 und 17.00 Uhr ein geringerer Heizbedarf, weil alle Bewohner außer Haus sind, lässt sich ein entsprechender Intervallplan für die Zeit von Montag bis Freitag festlegen. Am Wochenende, wenn alle Familienmitglieder zu Hause sind, sorgen dann Einzelpläne jeweils am Samstag und am Sonntag für die gewünschte Wohlfühltemperatur. Mit dem gleichen Verfahren ist eine Anpassung an den Tag-Nacht-Rhythmus oder an Zeiten längerer Abwesenheit, beispielsweise im Urlaub, möglich. Zu den Steuerfunktionen gehören ausführliche Reports über den Temperaturverlauf und die erzielte Energieeinsparung.

Alle Aufgaben zur Konfiguration der tado°-Thermostate lassen sich bequem über eine webbasierte Verwaltungsoberfläche oder über eine App erledigen. Zu Hause bekommt das System außerdem Zugang zu den intelligenten Assistenten der Plattformen Amazon Echo, Apple HomeKit oder Google Home. Die Thermostate hören dann auf die Sprachbefehle von Alexa, Siri oder Google Assistent.

tado°-Thermostate befolgen vom Nutzer festgelegte Heizpläne, reagieren aber auch flexibel auf ihre Einsatzumgebung. Die intelligente Temperaturberechnung berücksichtigt dabei

• Wettervorhersagen für den individuellen Standort,
• Erfahrungen über die Wirkung der Sonneneinstrahlung auf den Verlauf der Raumtemperatur
• die klimaregulierenden Eigenschaften des Gebäudes, wie beispielsweise die Wärmedämmung,
• den Einfluss eines geöffneten Fensters,
• Veränderungen der Luftfeuchtigkeit und ganz besonders
• den Aufenthaltsort der Bewohner, die bei ihrer Rückkehr nach Hause erklärtermaßen von einem wohltemperierten Klima willkommen geheißen werden sollen.

Laut tado° leistet die Abwesenheitserkennung den entscheidenden Beitrag zum hohen Energiesparpotenzial der Heizungssteuerung. Das Verfahren funktioniert über die GPS-Ortung des Smartphones. Dabei wertet die tado°-Software die Standortinformationen aller am System angemeldeten Mobiltelefone aus. Verlässt der letzte Bewohner mit einem registrierten Handy das Haus, regeln die smarten Thermostate die Heizleistung herunter. Umgekehrt wird die Heizung wieder hochgefahren, wenn das erste Familienmitglied (und mit ihm sein Smartphone) auf dem Heimweg ist.

Für ihre stark personalisierte Funktionsweise sammelt und speichert die tado°-Heizungssteuerung eine Vielzahl von Nutzerdaten. Angaben wie Wohnungsstandort, Gebäudebeschaffenheit, Anzahl der Bewohner und An- und Abwesenheit in der Wohnung werden am Einsatzort per Funk zwischen der Internet Bridge und den Thermostaten weitergereicht. Über die Datenwege des World Wide Web gelangen die Informationen dann in die Cloud. Ist für die Sprachsteuerung zusätzlich ein intelligenter Assistent zwischengeschaltet, landen Kommunikationsprotokolle vermutlich auch in den Datenbanken von Amazon, Google oder Apple.

Gemessen am Umfang der entstehenden Datensammlung macht tado° vergleichsweise wenig Angaben zum Datenschutz. Stattdessen quittiert der Unternehmensgründer das Thema im Interview mit einer etwas lapidaren Bemerkung:

"Kunden, die Heizkosten sparen wollen, denken nicht über Datenschutz nach. Die kaufen ein tado°, installieren es zu Hause und wissen gar nicht, dass es sich um ein Smart Home-Gerät handelt. Datenschutz wird viel unter Experten diskutiert und weniger unter normalen Nutzern, die sich eine Alarmanlage oder eine effizientere Heizung wünschen."

Christian Deilmann, WIRED.de am 08.09.2016

Der Verdacht liegt nahe, dass tado° seine Kunden in diesem Punkt unterschätzt. Immerhin verlangt der Umgang mit dem System ein gewisses Maß an technischem Verständnis und die Bereitschaft, sich auf neue Technologien einzulassen.

Einige Angaben zu Fragen der Datensicherheit lassen sich aus unterschiedlichen Online-Quellen dennoch zusammentragen: Für die wohnungsinterne Funkverbindung zwischen den Geräten kommt das verschlüsselte ZigBee-Protokoll zum Einsatz. Außerdem wickelt das System den Datentransport zwischen App oder Webanwendung und den Applikationsservern in der Cloud mit einem ähnlich hohen Sicherheitsstandard ab, wie er beim Onlinebanking üblich ist. tado° gibt darüber hinaus an, die Daten aus den Services zur Bestimmung der Geo-Position lediglich temporär und anonymisiert zu hinterlegen. Sie sollen allein der Berechnung der Distanz zwischen Nutzer und Wohnung dienen und die vorausschauende Steuerung der Heizung ermöglichen.

Energie und Heizkosten sparen: Was leistet die tado°-Heizungssteuerung?

tado° bewirbt seine Thermostate mit einer Energieersparnis von bis zu 31 Prozent. Dabei handelt es sich um einen Maximalwert, der wohl bestenfalls unter idealen Laborbedingungen messbar ist. In der Praxis hängt das Verhalten des Systems von vielen unterschiedlichen Einflussfaktoren ab. Gerade die hohe Flexibilität und vielseitige Anpassungsfähigkeit erschwert verlässliche Vorhersagen zum tatsächlichen Maß an Effizienz.

In einer Simulationsstudie zum Energiesparpotenzial hat sich das Fraunhofer Institut für Bauphysik ausführlich mit der tado°-Heizungssteuerung befasst. Für eine Komforteinstellung der unteren Stufe, die sich mit einer moderaten Raumtemperatur zufriedengibt, ermittelte die Untersuchung einen um 14 bis 26 Prozent reduzierten Energiebedarf. Der genaue Wert hängt davon ab, wie lange die Bewohner zu Hause anwesend sind, welche anderen Wärmequellen (wie Backofen oder Kühlschrank) in der Umgebung aktiv sind und welche baulichen Eigenschaften (wie Dämmung oder Fenstergröße) die Wohnung aufweist. Die Einsparung fällt umso höher aus, je kürzer die Anwesenheitszeiten der Bewohner sind. Dabei zeigt die Abwesenheitserkennung besonders dann ihre Stärken, wenn die Aufenthalte in der Wohnung unregelmäßig und somit schwer in einem langfristigen Heizungsplan zu erfassen sind.

Fazit

Mit ihren intelligenten Thermostaten ist die tado°-Heizungssteuerung ein effizientes Klimasystem für Privathaushalte. Ob kabelgebunden oder drahtlos, ob Raum- oder Heizungsthermostat: Die Produktauswahl hält die passende Lösung für jede Heizanlage in der Mietwohnung oder im Eigenheim bereit. Die intelligenten Temperaturregler integrieren sich vielseitig ins Smart Home. Zu diesem Zweck kommunizieren sie vernetzt mit anderen Geräten. In der Wohnung ist dadurch ein Zusammenspiel mit den gängigen Sprachassistenten von Amazon, Google und Apple möglich. Die Verbindung ins Internet erlaubt außerdem die Interaktion mit dem Smartphone und mit den steuernden Services der Cloud.

Die Technologie eignet sich für Nutzer, die innovativ mit zeitgemäßen Smart Home-Technologien umgehen und das Energiesparpotenzial der intelligenten Klima- und Heizungssteuerung flexibel nutzen möchten. Wie effizient das System arbeitet, ist eine Frage des Ausgleichs zwischen dem persönlichen Wärmeempfinden, den Lebensgewohnheiten und den Umweltbedingungen in der Betriebsumgebung. Die optimale Balance zwischen allen Faktoren ist lediglich mit einer individuellen Systemkonfiguration zu erreichen. Um detaillierte und präzise Einstellungen zu ermöglichen, bieten tado°-Thermostate einen hohen Bedienkomfort. Die eigentliche Stärke der Technologie liegt in der ergonomischen Anpassungsfähigkeit. Dabei spielt die Abwesenheitserkennung über die GPS-Ortung des Smartphones eine entscheidende Rolle für die Ersparnis von Energie und Heizkosten.