Raumheizung

Funktion

Eine Heizung hat in einem Gebäude die Funktion, Heizwärme für die Bewohner bereitzustellen, so dass die Komfortanforderungen erfüllt sind.

Dazu muss Wärme erzeugt, u.U. gespeichert, verteilt und an die Bewohner übergeben werden.

In einer Wärmebilanz nach EnEV werden für ein Wohngebäude die folgenden Funktionen berücksichtigt.

- Heizung

- Warmwasserbereitung

Nicht berücksichtigt wird die Abwärme von Küchen- und Nutzgeräten, wenn sie auch zur Erwärmung eines Raumes beitragen.

Prinzipieller Aufbau

1. Wärmeerzeugung

Entweder wird Wärme schon vom Versorger in Form von Wärme geliefert, oder Wärme muss erzeugt werden. Bei direkter Lieferung spricht man von Fernwärme. Ansonsten stehen typischerweise die folgenden Wärmeerzeuger zur Wahl:

- Ölkessel oder Gaskessel

- Wärmepumpe

- Holzpelletofen

- BHKW

- Solaranlage

Allen Anlagen gemein ist, dass sie Wasser (Ausnahme Heizregister) auf eine Vorlauftemperatur erwärmen, das dann in die Speicher oder direkt zu den Verteilkreisen fließt, um zur Wärmeübergabestelle, wie z.B. Heizkörper, Fußbodenheizungen oder Warmwasserhähnen, transportiert werden zu können.

/// Bild 1: Schema Erzeugung, Speicherung, Verteilung, Übergabe ///

Die Effizienz eines Wärmeerzeugers wird durch den Wirkungsgrad oder den COP definiert. Beide beschreiben das Verhältnis von Nutzen und Aufwand, also Wärmeleistung zu Energiebedarf.

Durch diese Kennzahlen wird ausschließlich die jeweilige Anlage beschrieben.

2. Wärmespeicherung

Wärmespeicher kommen als Pufferspeicher in Heizungssystemen zum Einsatz. Der Grund ist, das die meisten Erzeugerarten bei Startvorgängen unverhältnismäßig viel Energie aufwenden müssen. Durch Pufferspeicher können diese Anfahrvorgänge reduziert werden.

/// Bild 2: Schema Pufferspeicher ///

Negativ wirken sich dabei immer die Abwärmeverluste aus, wenn der Speicher nicht in der beheizten Gebäudehülle installiert ist. Sie können durch Dämmung des Speichers verringert werden.

3. Wärmeverteilung

Aus dem Pufferspeicher wird das Heißwasser auf die Warmwasserbereitung und die Heizkreise verteilt. Ein Heizkreis ist wie folgt aufgebaut:

/// Bild 3: Verteil- Strang und Anschlussleizungen, Pumpe, Abnehmer ///

Das Heizwasser muss in jedem Verteilkreis gegen den hydrostatischen Druck und die Leitungsverluste zu jedem Abnehmer gelangen. Wichtig dabei ist, dass zu den jeweiligen Heizkörpern immer nur soviel Wasser transportiert wird, wie für den jeweiligen Raum benötigt wird.

Dazu werden die folgenden beiden Schritte durchgeführt:

1. Im Leitungssystem wird ein hydraulischer Abgleich durchgeführt

2. Die Umwälzpumpe wird entsprechend dimensioniert und eingestellt

Zudem sollte die Pumpe stufenweise oder stufenlos regelbar sein, da oft nur einige Abnehmer gleichzeitig heißes Wasser benötigen und die Pumpe nur in Ausnahmefällen bei voller Last läuft.

/// Bild 4: Stufenweise regelbare pumpe ///

4. Wärmeübergabe

Die Übergabe der Wärme für die Heizung findet an den Flächen statt, die Wärme in den jeweiligen Raum abstrahlen. Die Übergabe hat einen erheblichen Einfluss auf die Energieeffizienz und die Wirtschaftlichkeit aus folgenden Gründen:

- Je größer die Abstrahlfläche (auch Konvektionsfläche genannt) in den Raum, desto geringer die Vorlauftemperatur. Durch die größere Fläche kann bei gleicher Heißwassertemperatur mehr Wärme übertragen werden oder umgekehrt reichen geringere Temperaturen aus

- Je größer die Konvektionsfläche desto besser ist der Wohnkomfort. Bei konstruktiv besserem Wohnkomfort heizem die Bewohner tendenziell weniger

/// Bild 5: Schema Abstrahlfläche - Energieeffizienz ///

Zusammenhang zwischen Wärmeerzeuger und Vor- und Rücklauftemperatur

Die Vorlauftemperatur hat einen großen Einfluss auf die mögliche Effizienz des Wärmeerzeugers. Im allgemeinen gilt, je niedriger die Vorlauftemperatur, desto besser die Effizienz. Wie viel effizienter, hängt von der Art des Wärmerzeugers ab. Ein Öl- oder Gaskessel beispielsweise reagiert viel gutmütiger auf eine höhere Vorlauftemperatur als eine Wärmepumpe.

/// Bild 1: Erzeuger, Vorlauf, Übergabe, Rücklauf ///

Die Vorlauftemperatur und Rücklauftemperatur werden durch 2 Faktoren beeinflusst:

- Die Abstrahfläche der Heizkörper oder der Fußbodenheizung: Große Flächen kommen mit geringeren Temperaturen aus

- Der Wärmebedarf eines Raumes: Gute gedämmte Häuser kommen mit geringeren Temperaturen aus

Ein Zusammenhang ist als Orientierungshilfe in folgender Tabelle gegeben, wobei es sich um Anhaltswerte handelt.

Kombination von Heizung und Warmwasserbereitung

Heizung und Warmwasserbereitung sind in der Anlagentechnik oft nicht vollständig getrennt. Im folgenden einige Beispiele:

/// Bild 6: Warmwasserspeicher oder zentraler Durchlauferhitzer mit Heizkessel als Wärmeerzeuger ///

/// Bild 7: Warmwasserspeicher bivalent mit Solarer Unterstützung ///