IKZ-HAUSTECHNIK, Ausgabe 6/1999, Seite 96 ff.
HAUS DER TECHNIK
Heizungsanlage
Hauptsache warm?
Jeder Energieverbrauch belastet die Umwelt und kann zu Klimaveränderungen führen. Die Ansicht "Hauptsache warm" hat ausgedient. Durch politische Vorgaben, DIN-Normen und nicht zuletzt durch ein umweltbewußteres Denken und Handeln hat der energiesparende Einsatz von wärmetechnischen Lösungen eine rasante Entwicklung erfahren. Mit der Energie- und Gerätewahl werden Entscheidungen getroffen, die die Umwelt gleichzeitig mitbetreffen. Eine möglichst geringe Belastung durch Heizung und Warmwasserbereitung bestimmt die technischen Entwicklungen.
| Beispiel eines warmwasserbeheizten Kachelofenobjekts. Das Rohrheizsystem wird an die Warmwasserheizung angeschlossen und damit vollständig in die Heizungsanlage integriert. Angenehme Strahlungswärme mit beheizter Sitzbank für Entspannungspausen. (ADK Arbeitsgemeinschaft der Deutschen Kachelofenwirtschaft e.V.) |
Erdöl und Erdgas teilen sich die Spitzenposition bei der Wohnraumbeheizung
Innerhalb der Wohnraumbeheizung hat das Erdgas mit einem Anteil von 40% mittlerweile die Vorrangstellung eingenommen. Voraussagen folgend könnte bereits zu Anfang des kommenden Jahrtausends jede zweite Wohnung mit Erdgas beheizt werden. Neben dem verhältnismäßig günstigen Preis sprechen eindeutig auch technische Gründe für diese Entwicklung. Beim Erdgas entfällt z.B. die Lagerung, da die Leitungen direkt zum Haus geführt werden können.
Auch im Umweltverhalten weist Erdgas eindeutige Vorteile gegenüber dem Heizöl auf. Die Brennwerttechnik gilt derzeit als das im Haushaltsbereich energiesparendste und umweltbewußteste Verfahren zur Heizung und Warmwasseraufbereitung. Durch zusätzliche Nutzung der im Wasserdampf des Abgases enthaltenen Kondensationswärme spart man laut Information des "Initiativkreises Erdgas und Umwelt", dem u.a. Firmen wie Viessmann, Buderus, Junkers, die Verbundnetz Gas AG und Hydrotherm Stiebel Eltron angehören, etwa 15% Energie gegenüber den bereits sehr modernen Niedertemperaturheizungen. Näheres zu den einzelnen Systemen zu einem späteren Zeitpunkt.
Der Heizeinsatz muß immer auf das jeweilige Kachelofensystem und den jeweiligen Brennstoff abgestimmt sein. Als Eignungsnachweis gilt die DIN-Prüfung mit DIN-Prüf- und Überwachungszeichen und Register-Nummer. (ADK)
1997 wurden laut Angaben der IWO, Institut für wirtschaftliche Ölförderung, mehr als 3,5 Milliarden Tonnen Erdöl gefördert. Der Welt-Erdölverbrauch nahm im Vergleich zum Vorjahr um 1,1% zu und lag 1997 bei 3,332 Milliarden Tonnen. Derzeit beträgt die Raffineriekapazität 180 Millionen Tonnen mehr als der weltweite Verbrauch benötigt.
Die bestätigten Welt-Erdölreserven stiegen im Jahr 1997 auf ca. 138,5 Milliarden Tonnen an. So schätzt man, daß nach heutigem Weltverbrauch die Ölvorkommen noch die nächsten Jahrzehnte ausreichen dürften. Zahlreiche Länder liefern Rohöl nach Deutschland. U.a. sind dies Großbritannien, Dänemark und Norwegen sowie die OPEC-Staaten. Rund 33% aller Haushalte nutzen Öl um zu heizen bzw. zur Warmwasserbereitung. In den nächsten Jahren soll allerdings der Heizölverbrauch weiter reduziert werden, um die von der Bundesregierung angegangene Kohlendioxidemissionsreduzierung zu unterstützen.
Die effizienteren Technologien, die zu hohen Verbrauchseinsparungen führen, werden sich bei Neubauten und im Zuge der Renovierungen weiter durchsetzen. Auch die Verschärfung der Heizungsanlagen-Verordnung von 1994 und der Wärmeschutzverordnung von 1995 werden weitere Einsparungen bewirken. So könnte in absehbarer Zeit der Heizölverbrauch pro Quadratmeter von derzeit geschätzten jährlich 23,7 l/m2 bei Neubauten um rund 25 bis 35% gesenkt werden.
Das breite Angebot unterschiedlicher technischer Geräte sowie ein starkes Servicenetz, aber auch der niedrige Preis machen das Heizöl neben Erdgas zu einem besonders beliebten Brennstoff. Die technischen Entwicklungen ermöglichen heute ein völlig rußloses Verbrennen des Heizöls und reduzieren den Schadstoffausstoß erheblich. Die Emissionen liegen bei qualifizierter Technik weit unter den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen.
Erdgas hat mittlerweile die Marktführerschaft vor Erdöl übernommen. Es enthält im Vergleich zu anderen Energieträgern den geringsten Kohlenstoff- und den höchsten Wasserstoffanteil. Bezogen auf den Brennstoffeinsatz entsteht bei der Verbrennung von Erdgas ungefähr 40 bis 50% weniger CO2 als bei der Verbrennung von festen Brennstoffen und rund 25 bis 30% weniger CO2 als bei der Verbrennung von flüssigen Brennstoffen. Die niedrigste CO2-Emission entsteht, wenn Wärme und Warmwasser durch Einsatz von Gas-Brennwertgeräten erzeugt werden. CO2 gilt nicht als Schadstoff, wird allerdings für den Treibhauseffekt mitverantwortlich gemacht.
Dennoch - die Wahl des Brennstoffs ist zum Teil immer noch von örtlichen Gegebenheiten abhängig.
Heizen mit Kohle
Lediglich 8,5% aller Haushalte nutzen Kohle als Brennstoff. Mit dem Überbegriff Kohle bezeichnet man allgemein alle fossilen Brennstoffe von der Braunkohle, Steinkohle bis zum Koks. In den neuen Bundesländern werden noch zahlreiche Heizungsanlagen per Kohle betrieben. Auch in den alten Bundesländern ist die Kohle als Brennstoff in den sogenannten Jahreszeitübergängen teilweise immer noch beliebt. Mittels Festbrennstoffkesseln oder Kachelofenheizungen mit modernen Heizeinsätzen, die an die Zentralheizung angeschlossen werden können, sind Braunkohle, Briketts, Koks oder auch Holz verfeuerbar.
Zu Briketts wird im allgemeinen Braunkohle gepreßt. Diese bieten sich insbesondere für Einzelraumöfen an. Koks entsteht durch Entgasung von Steinkohle. Er hat den Vorteil nahezu rauch- und geruchlos zu verbrennen und im Feuer fast rückstandsfrei zu zerfallen. Damit ist er gut für den Dauerbrand im Heizkessel geeignet, kann allerdings auch in Einzelöfen mit thermostatischer Verbrennungsregelung verwendet werden.
Kohle hat, obwohl sie eine hohe Heizeffizienz besitzt, im Vergleich zu den anderen Energieträgern einen entschieden schlechteren Heizwert. Darüber hinaus ist sie aufgrund der oft hohen Kohlendioxidentwicklungen nicht bedenkenlos zu empfehlen, auch wenn die Schadstoffemissionen von Kohleöfen heute in aller Regel weit unter den geforderten Normen liegen.
Heizen mit Holz
Auch Holz ist zum Heizen gut geeignet. Der nachwachsende Rohstoff ist eine der ältesten Energiequellen. Jedoch muß das Verhältnis von Abrodungen und Aufforstung übereinstimmen, wenn die natürliche Energiequelle bedenkenlos eingesetzt werden soll. Das ist, berücksichtigt man die Zeit, die ein Baum zum Wachstum benötigt, kaum mehr möglich. So hat trockenes Holz einen Heizwert von ca. vier Kilowattstunden pro Kilogramm. Mit Holz bestückte Oberbrandkessel mit Pufferspeicher können 50 bis 75% der Energie zum Heizen nutzen.
Ob nur gelegentlich Holz oder der gesamte Wärmebedarf mit Holzfeuerung gedeckt wird, mit einem Spezialheizkessel ist die Nutzung regenerativer Energien wie dem Holz auf jeden Fall machbar. Darüber hinaus ist auch bei der Heizung mit Holz eine Anlagenkombination mit Heizsystemen für Öl- oder Gasheizkessel möglich. Dabei kann mittels einer modernen Regelung für eine perfekte Abstimmung der unterschiedlichen Heizmittel gesorgt werden. Sobald kein Holz mehr nachgelegt wird bzw. die Leistung des Heizkessels für Holz nicht mehr ausreicht, schaltet sich der Öl- oder Gasheizkessel automatisch zu. Unterbrandkessel, die mit kleinen Holzscheiten beschickt werden, haben einen Wirkungswert von 60 bis 85% und eine weit geringere Schadstoffemission.
| Die Solartechnik bietet eine optimale Verknüpfung von Energieeinsparung und Umweltschonung. Solaranlagen werden sowohl zur Wassererwärmung als auch zur Unterstützung der Heizung eingesetzt. Das TOPAS Systempaket bietet alle wichtigen Komponenten vom Kollektor K 108, über spezielle Solar-Speicher, Komplettstation, Regeleinheit, Ausdehnungsgefäß, Solar-Flüssigkeit, bis zum Montagezubehör. |
Wärme mit Ambiente
Kachelöfen bieten auch optisch eine interessante Alternative, den Rohstoff Holz zur Wärmegewinnung zu nutzen. Ein Kachelgrundofen, das sogenannte Urgestein des Kachelofens, bietet nach Prüfberichten des Fraunhofer Instituts einen feuerungstechnischen Wirkungsgrad von 85 bis 92%. Die Emissionswerte sind dabei niedrig. Sogar eine Verbrennungsluft-Automatik zur leichteren Bedienung ist möglich. Darüber hinaus läßt er sich in Kombination mit Solarenergie einsetzen. Der besonders hohe Anteil an Strahlungswärme und seine enorme Speicherfähigkeit machen ihn neben seiner urwüchsigen optischen Ausstrahlung sehr beliebt. Allerdings hat ein Grundofen eine sehr lange Aufheizzeit. Da sich die Wärme allerdings noch lange im keramischen Mantel hält, kann der Ofen, eventuell auch anliegende Ofenbänke noch lange erwärmen. Eine detaillierte Ausführung über unterschiedliche Kachelofenvarianten vom Warmluftofen, Kachelkamin, Heizkamin, würde an dieser Stelle zu weit führen. Tatsache ist, daß sowohl im Design, als auch in der Technik die verschiedenen Varianten eine attraktive Ergänzung mit hohem Wohnwert bieten.
| Sparen mit Sonnenenergie: Vaillant Elektro-Durchlauferhitzer VED E Solar für Nacherhitzung sonnenerwärmten Wassers. (Vaillant) |
Heizen mit anderen Energieträgern
Nach Erdgas, Erdöl und Kohle spielt der Einsatz von Flüssiggasen, Biogasen und Erdwärme eine eher untergeordnete Rolle. Neben der Nutzung der Geothermik bietet allerdings auch die Beheizung durch Sonnenenergie interessante Lösungen, deren technische Entwicklungen sicher mit großer Beachtung zu verfolgen sind. Die Beheizung und Warmwasseraufbereitung mit Sonnenkraft ist eine durchaus sinnvolle Technik. In Kombination mit Warmluftheizsystemen, die die entsprechende Zirkulation von Warm- zu Kaltluftbereichen übernehmen, können bereits Wintergärten und Glasflächen zur Wärmegewinnung genutzt werden.
Solaranlagen, z.B. auf dem Dach eines Hauses montiert, können das vorhandene Heizungssystem effizient unterstützen. Da die Speicherung der Sonnenenergie nur in begrenztem Rahmen möglich und die Anzahl der nutzbaren Sonnenstunden in unseren Breitengraden verhältnismäßig gering ist, bietet es sich auf jeden Fall an, eine Solaranlage mit einem Heizungssystem zu kombinieren.
| Bei Energieeinsparung und Umweltentlastung steht die Brennwert-Technik ganz oben an: Beim SB 725 sorgen Thermostream-Technologie und die optimierte Drall-Kondensations-Heizfläche im nachgeschalteten Brennwert-Wärmetauscher für eine äußerst effektive Energieausnutzung. (Buderus Heiztechnik) |
Mittels einer Windkraftanlage kann ohne weiteres die nötige Energie zur Wärmegewinnung erzielt werden. Dennoch sind diese Anlagen extrem teuer und in der Regel nur rentabel, wenn mehrere Haushalte parallel versorgt werden können. Windkraftanlagen bedürfen der baulichen Genehmigung der kommunalen Behörden.
Wasserkraftanlagen sind in Deutschland derzeit noch in der Entwicklungsphase. Auch hier könnten sich neue Möglichkeiten einer Effizienz-Technologie bieten, die sowohl ökologische als auch wirtschaftliche Aspekte auf sich vereinen. In Deutschland wurden 1995 nur ca. 5% des Stroms aus Wasserkraft gewonnen. Das Stromeinspeisungsgesetz von 1990, mit Festlegung der Einspeisevergütung für Strom aus regenerativen Energiequellen in das Netz der öffentlichen Stromversorgung, bewirkte eine Besinnung auf die Nutzung natürlicher Ressourcen und mobilisierte sowohl Neuentwicklungen als auch die Modernisierung alter Wasserkraftanlagen.
| Thermostream bedeutet, daß durch die gezielte schwerkraftunterstützte Wasserzirkulation im Heizkessel das Rücklaufwasser mit dem Vorlaufwasser vermischt wird. Damit wird gewährleistet, daß im stationären Bereich das kalte Rücklaufwasser nicht mit Heizgas berührten Wärmeübertragungsflächen in Kontakt kommt. Auf diese Weise wird eine Kondensierung des Abgases an den Heizflächen sowie die schädliche Korrosion im Inneren des Kessels verhindert.Foto: Ecostream-Heizkessel GE 315 für den mittleren Leistungsbereich. (Buderus Heiztechnik) |
Strom wird durch die Verbrennung von Rohstoffen oder durch Kernspaltung in Kraftwerken gewonnen. Da bei der Umwandlung von Strom in Wärme allerdings hohe Energieverluste entstehen, gilt das Heizen mit Strom als Energieverschwendung. In den letzten Jahren sind aus diesem Grunde Nachtspeicheröfen oder Direktheizungen mit Strom in die Diskussion geraten und in einigen Bundesländern bereits verboten.
| Blick in den atmosphärischen Gas-Heizkessel G134X. Die Thermostream-Technologie sorgt bei ihm für langjährigen Betrieb.(Buderus Heiztechnik) |
Zentrale und dezentrale Heizungsanlagen
Ob zentrale oder dezentrale Heizungsanlage: erforderlich ist eine klare Abwägung der unterschiedlichen Vorteile und bedarfsorientierten Effizienz.
Die zentralen Heizungsanlagen versorgen von einem Heizungsraum oder Keller alle Räume eines Hauses mit der nötigen Wärme. Dezentrale Heizungsanlagen machen als kompakte Heizzentralen oder als wandhängende Geräte den früheren Heizungsraum unnötig. In Bad, Küche, aber auch innerhalb von Wirtschaftsräumen oder auf dem Dachboden können problemlos die Geräte montiert werden und arbeiten hier wie zentrale Heizungssysteme als Niedertemperatur- oder Brennwertgeräte. Ein Vorteil der dezentralen Wärmeerzeugung ist sicher das kürzere Wegenetz, das niedrigere Wärmeverluste garantiert und eine schnelle, direkte Umstellung auf individuelle Wärmeansprüche ermöglicht.
| Moderne Wand-Therm-Heiztechnik: Nahezu überall platzsparend montierbar, selbst in Wohnbereichen, aber auch in Nischen, Schränken oder unter Dachschrägen. Hier drei Beispiele von VIESSMANN. (VIESSMANN) |
Insbesondere Heizgeräte mit modulierenden Brennern passen sich unmittelbar dem momentanen Wärmebedarf an. Ist z.B. eine große Menge Warmwasser zum Baden erforderlich, kommt die volle Brennerleistung zum Einsatz. Im Heizbetrieb reduziert der Brenner seine Leistung so weit, daß er konstant weiterbrennen kann, um die eingestellte Raumtemperatur zu halten. Ein nicht-modulierender Brenner würde sich in diesem Fall ständig ein- und ausschalten. Damit werden auch die Brennerstarts beim modulierenden Brenner auf ein Minimum reduziert. Das wiederum hat eine erfolgreiche Absenkung der Emissionswerte zur Folge. Wie bei der zentralen Heizungsanlage ist eine raumluftabhängige - oder unabhängige Betriebsweise ebenso wie eine außentemperaturabhängige Steuerung möglich. Eine Ersparnis bei den Systemkosten gegenüber der zentralen Heizungsanlage kommt hinzu. Die gesetzlich vorgeschriebene Wartung durch den Fachbetrieb kann bei dezentralen Heizungsgeräten denkbar einfach erfolgen und auch für Montagearbeiten wird kaum zusätzlicher Platz benötigt. Selbst in Schränken oder Nischen finden die wandhängenden Geräte ihren Platz.
Die Warmwasserversorgung kann ohne weiteres mit der dezentralen Heizungsanlage kombiniert werden. Selbst lange Wartezeiten bei laufendem Wasser sind Vergangenheit. Durch die Kombination mit einem kleinen Bereitschaftsspeicher ist Warmwasser sofort verfügbar. Auf Wunsch ist ein zusätzlicher Speicher-Wasserwärmer installierbar, der sich mit 160 oder 200 l Fassungsvermögen auch auf den erhöhten Wasserbedarf einstellt. Ein 75 l Speicher kann direkt beim Heizgerät plaziert werden.
| Wärmekörper als Treppengeländer. Der Weg von Designinnovationen und technischer Entwicklung bietet raum- und heizungseffiziente Lösungen aller Art. (Zehnder-Wärmekörper) |
Dezentrale Heizungsanlagen sind in aller Regel auf den Bedarf eines 3 bis 4 Personenhaushaltes ausgerichtet. Die Luft- und Abgasführung ist problemlos. Sie kann raumluftunabhängig über die passenden Systeme erfolgen. So spart man sich im Falle eines nachträglichen Einbaus innerhalb der Renovierung eine aufwendige Schornsteinsanierung. Teilweise ist ein Schornstein gar nicht nötig bzw. kann eine raumluftabhängige Abgasführung auch über den Schornstein erfolgen.
Heizsysteme
Hierzulande ist die Warmwasserheizung die verbreitetste Art der Zentralheizung. Mit dem Wärmeträger Wasser werden Heizkörper oder Fußbodenheizungen als Wärmetauscher betrieben.
Heizkörper und Fußbodenheizung
Heizkörper geben Wärme auf zwei Arten ab. Als Strömungswärme (z.B. Konvektoren) und als Strahlungswärme (z.B. Planheizkörper). Je nach Konstruktion kann entweder die eine oder andere Wirkung überwiegen. Strahlungswärme wird in der Regel als angenehmer empfunden. Dennoch kann ein Heizkörper mit hoher Strömungswirkung in Einzelfällen angebrachter sein. So sind z.B. unmittelbar vor dem Fenster Konvektoren ideal, die aufgrund ihrer hohen Strömungswärme die Kältefront der Glasscheiben vor dem Raum abschirmen und so für angenehme Temperatur sorgen.
| Innovation aus dem Flachheizkörper-Markt:Der X-Therm ist ein Flachheizkörper mit Schwenkhebemechanismus. Durch das zweistufige System wird die Rohrnetz-Montage und Heizkörper-Montage getrennt voneinander vorgenommen. So erfolgt die Installation und das Abdrücken der Rohrleitung in der Rohbauphase. Voraussetzung dafür ist die Anschlußverschraubung mit Bypass. Der Heizkörper wird erst montiert, wenn das Gebäude weitgehend fertiggestellt ist. Für den Installateur ist künftig keine lange Vorfinanzierung mehr erforderlich. |
Badheizkörper geben überwiegend Strahlungswärme ab. Oftmals bieten sie Zusatzfunktionen als Handtuchtrockner, Ablagen, Haken oder mit integriertem Spiegel. Die Vielfalt der Ausführungen, Farben und Designformen hat Badheizkörper mittlerweile zu attraktiven Gestaltungselementen einer zeitgemäßen Badeinrichtung werden lassen. Badheizkörper, die mit einer zusätzlichen Elektro-Heizpatrone ausgerüstet sind, bieten den Vorteil, auch außerhalb der Heizperiode der Zentralheizung betrieben werden zu können. Die Bedienung erfolgt über einen Schalter, per Schaltuhr oder IR-Fernsteuerung.
Auch in Wohnbereichen "sprechen" Heizkörper gestalterisch ein gewaltiges Wörtchen mit. Integrative Lösungen in klassischem Weiß und dezenter Formensprache sind ebenso erhältlich, wie dekorative Blickfänge, die perfekt Optik und Funktion miteinander kombinieren.
Allerdings gilt: Nur mit auf die jeweiligen Raumverhältnisse und Bedürfnisse dimensionierten Heizkörpern, deren sinnvolle Anbringung im Raum und ihre Abstimmung auf vorhandene Heizsysteme, kann ein angenehmes Wohnklima entstehen.
Die Installation einer Fußbodenheizung kann nur mit fachgerechter Planung und Durchführung erfolgen. Die Luftbewegung bei der Fußbodenheizung ist sehr gering, so daß diese Art der Heizung auch für Hausstauballergiker ideal ist. Trotz möglicher Einzelraumregelung empfiehlt sich in einigen Fällen eine Kombination aus Heizkörpern und Fußbodenheizung. So ist z.B. im Schlafraum insbesondere in der Nachtzeit eine niedrigere Raumtemperatur schon aus medizinischer Sicht wünschenswert. Ein Heizkörper bietet hier den Vorteil, einer nicht so langen Wärmenachwirkung zu unterliegen, so daß die Raumtemperatur schneller gesenkt werden kann.
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