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Heizung
Verschiedene Systeme
Heizung (Warmwasser-Heizung)
Eine Heizungsanlage soll behagliche Wärme erzeugen.
Sie soll verbrauchskostengünstig sein.
Dazu sind einige wesentliche Voraussetzungen erforderlich.
Zunächst eine Übersicht über die verschiedenen Heizsysteme und ihre Vor- und Nachteile.
Eine Heizungsanlage besteht aus dem Wärmeerzeuger, dem Speicher (optional), der Verteilung und den Heizflächen.
Steuerung, Regelung, Sicherheitskomponenten lasse ich außen vor.
Es soll dies dem interessierten Laien einen Überblick verschaffen, damit er weiß, wovon Planer und Heizungsbauer reden.
Im Einzelnen:
Der Wärmeerzeuger (WE)
(es können auch mehrere sein, ist im Prinzip aber für das Verständnis belanglos)
heizt das Wärmeträgermedium, in der Regel Wasser (ggfs. auch mit Inhibitoren)
auf.
Bei Gasheizungen haben sich sogenannte Brennwertgeräte durchgesetzt. Diese nutzen zusätzlich die im Abgas enthaltene Energie, durch Kondensation der Abgase.
Eine gleitende an den jeweiligen Wärmebedarf angepasste Fahrweise ist möglich.
Ähnliches gilt für Öl.
Auch Solarpanels sind Wärmeerzeuger.
Ferner gibt es Pelletheizungen, Scheitholzöfen und Kaminöfen mit Wärmetauscher.
Einzig die Gas- und Öl-WE können direkt angeschlossen werden.
Alle anderen WE benötigen zwingend einen Pufferspeicher; bei Gas und Öl sind sie empfehlenswert.
Dann gibt es Wärmepumpen (WP) und Blockheizkraftwerke (BHKW).
Die Wärmepumpe entzieht − je nach Bauart − dem Grundwasser, dem Erdreich oder der Luft Wärme und diese kann man für die Heizung nutzen.
Das Blockheizkraftwerk erzeugt mit einem Verbrennungs- oder Sterlingmotor Strom und Wärme und wird mit Erdgas betrieben.
Sinnvollerweise wird der erzeugte Strom selbst verbraucht; derzeit übersteigt der Strompreis die Einspeisevergütung
Speicher
Im Speicher wird das vom WE erzeugte warme Wasser gespeichert und bei Bedarf wird die gespeicherte Energie an das Heizsystem oder die Warmwasserversorgung abgeben. Der Schichtenspeicher hat sich mittlerweile durchgesetzt. Moderne Speicher speichern das Heizwasser und erwärmen das Trinkwasser (TWW) über Wärmetauscher; das ist hygienisch. Legionellen und Pseudomonaden, gefürchtete Kranksheitserreger, werden so zu keinem Problem.
Durch die Zwischenschaltung eines Speichers erreiche ich beim Wärmeerzeuger lange Laufzeiten mit der vollen Leistung und dadurch einem hohen Wirkungsgrand. Bei Teillast reduziert sich der Wirkungsgrad.
Rohrnetz
Über den Vorlauf wird mittels einer Umwälzpumpe das erforderliche Heizwasser in der benötigten Temperatur den Heizflächen zugeführt; über den Rücklauf gelangt es wieder in den WE.
Einrohrsysteme haben sich nicht bewährt. Der Vorteil mit weniger Rohr auszukommen wird durch die Nachteile bei weitem nicht ausgeglichen. Die Rücklauftemperatur des ersten Heizkörpers ist die Vorlauftemperatur des zweiten usw.
Leitungen in ungeheizten Räumen müssen gedämmt werden; solche in beheizten Räumen nicht.
Ein hydraulischer Abgleich ist unbedingt erforderlich, er sorgt dafür, dass alle Heizkörper die benötigte Wassermenge erhalten.
Heizflächen
Heizflächen dienen dazu die erzeugte Wärme in den Raum zu übertragen.
Die Übertragung geschieht durch Wärmeleitung, Strahlung und Konvektion.
Je geringer der Konvektionsanteil, desto angenehmer ist das Empfinden.
Radiatoren mit einem großen Anteil an Strahlungswärme und einem geringeren Anteil an Konvektion wurden zunächst mit Dampf, später mit Heißwasser und in jüngerer Zeit überwiegend mit Warmwasser betrieben.
Konvektoren benötigen, je nach Bauart höhere Temperaturen als Radiatoren und haben nur einen geringen Anteil an Strahlungswärme.
Je höher der Schacht über den Konvektorblechen ist, desto höher ist die Heizleistung. Sie werden auch mit sehr niedriger Schachthöhe als Fußleistenheizungen gebaut und firmieren unter dem Begriff Heizleisten.
Heizleisten sind reine Konvektoren; der Strahlungsanteil tendiert gegen null.
Damit Heizleisten eine akzeptable Wärmeabgabe haben (sie haben per Definition eine sehr geringe Schachthöhe) müssen sie mit höheren Temperaturen gefahren werden.
Flachheizkörper
Moderne Flachheizkörper gibt es einlagig mit und ohne Konvektionsbleche und bis zu dreilagig und geben die Wärme über Strahlung und Konvektion ab. Um den Konvektionsanteil möglichst klein zu halten, sind sie so gebaut, dass die erste Lage zunächst durchströmt und dadurch warm wird. Und dann erst die hinteren Lagen.
Flächenheizungen
Wand- und Fußbodenheizungen haben einen großen Anteil an Strahlungswärme. Bei entsprechend niedrigen Heizmitteltemperaturen tendiert der Konvektionsanteil gegen null.
Wandheizung
Die WH erreicht den höchsten Annehmlichkeitsfaktor.
Sie wird mit sehr niedrigen Temperaturen betrieben.
So kann mit einer mittleren Heizmitteltemperatur von 35 °C und einer Spreizung von 5 K eine Leistung von 100 W/m2 erreicht werden.
Dadurch wird der Brennwert voll ausgenutzt.
Wegen der niedrigen Temperaturen ist sie für Wärmepumpen und Solarunterstützung geeignet.
Fazit
Je größer die Heizfläche in einem Raum ist, desto niedriger kann die Heizmitteltemperatur sein. Bei 25 °C Rücklauftemperatur wird der Brennwert voll ausgenutzt. Das bedeutet geringere Verluste, niedrigere Kosten und ein gesteigertes Wohlbefinden. Generell ist eine möglichst niedrige Heizflächentemperatur anzustreben.
Die vorstehenden Ausführungen sollen einen allgemeinen Überblick über die Warmwasserheizung geben, sie erheben nicht den Anspruch auf Vollständigkeit.
In jedem Fall ist vor Ort mit einem Fachmann zu klären, welche Anlage für den Betreiber sinnvoll ist.