-bauratgeber.ch - Tipps zum Thema Wärmeerzeugung - 21.05.2018
 Haustechnik / Heizung / Wrmeerzeugung       


HEIZANLAGEN

Der Bauherr ist gut beraten nur noch Heizanlagen der neuesten Generation, sprich Brennwertanlagen, einbauen zu lassen. Das zuknftige Haus wird zur Sicherung seiner energetischen Effizienz mit intelligenter Gebudeleittechnik, Regelstrategien, komfortable Bedienung und individueller Abstimmung versehen.
Anerkannterweise ist das Raumklima im Haus die Quelle unseres Wohlbehagens. Trotz Niedrigenergiehuser und Solarthermie sowie einiger Passivhuser ist immer noch die Heizung das wichtigste Systeminstrument , um die erforderliche Wohlfhl-Raumwrme zu erzeugen. Tieftemperatur- oder Brennwertanlagen, gekoppelt mit thermosolaren Modulen und festen oder mobilen Feuersttten fr Holzbrennstoffe (Pellets), knnen einerseits den Wunsch nach einem warmen Haus erfllen und anderseits effizient Energie einsparen. Experten sehen die langfristige Entwicklung im Drittel-Mix der im Haus eingesetzten Energieformen. Das heisst, die Brennwert-Heizanlage wird die Solarthermie einbinden, und Festbrennstoffe (Holzpellets) in fen und Kaminen werden wieder eine grssere Rolle spielen. Neuer Trend sind integrierte Konzepte zur umfassenden Bereitstellung von Wrme, Klte und Strom in der modernen Haustechnik. Brennwertgerte und Blockheizkraftwerke in Kombination mit Solarthermie- und Photovoltaikanlagen werden sich als Standart durchsetzen. Die Neuentwicklungen der Heizungsindustrie gehen in Richtung erdgasbetriebenes Brennstoffzellen-Heizgert der Hochtemperatur-Hauswrmepumpe, um nur zwei viel versprechende Neuheiten zu nennen. Energietrger wie l, Erd- oder Flssiggas, Holz sowie alternative Energieformen wie Sonne, Wind und Biomasse, werden in den nchsten Jahren weiterhin die tragende Rolle spielen. Sechs High-Tech-Bauteilgruppen machen das herkmmliche System Heizung fit fr die Wrmeerzeugung und frs Energiesparen.


Energietrger

Energietrger knnen fest, flssig oder gasfrmig sein, sie sind sichtbar oder unsichtbar. Bei der Verbrennung von Energietrgern wird chemische Energie in Wrmeenergie umgewandelt, denn Energie lsst sich nicht produzieren, sondern nur umwandeln. Drei Bewertungskriterien sind bei der Auswahl zu beachten:
1. die langfristige Verfgbarkeit und die saldierten Gesamtkosten,
2. die Effizienz der Heizanlage und der Energieumwandlung,
3. Schadstoffhhe bei Gewinnung und Verbrennung.

Erdl
Heizl ist lngerfristig verfgbar, allerdings haben die Preise wieder angezogen. Der spezifische Brennwert (Ho) betrgt 10,08 kWh je Liter. Erdl ist beim Verbrennungsvorgang nicht schadstofffrei. Die CO2-Emission betrgt rund 0,26 kg pro kWh Brennstoffeinsatz. Dieser gute Wert ist in erster Linie der ausgefeilten, aufeinander abgestimmten Technik der Heizkessel, Brenner und der Schornsteine zu verdanken.

Erdgas
In Europa gibt es inzwischen ein flchendeckendes Netz von Erdgasleitungen, welche eine Versorgung auf Dauer sicherstellen. Das Versorgungsunternehmen legt nur einen Gashausanschluss, und ohne Tanks oder Kellerrume zum Aufbewahren fester Brennstoffe hat die Baufamilie eine saubere und umweltfreundliche Energiequelle. Der spezifische Brennwert von Erdgas (Ho) liegt bei 10,32 (dieser kann durch unterschiedliche Zusammensetzung des Erdgases schwanken). Die CO2-Emission betrgt nur 0,20 kg pro kWh Brennstoffeinsatz.

Kohle
Braunkohle, Steinkohle und Koks werden heute hauptschlich zur Stromerzeugung in Kraftwerken genutzt. Als Energietrger fr die bergangszeiten Frhling und Herbst dienen sie in Kachelfen und Kachel-Luftfen. Braunkohle hat einen spezifischen Heizwert von 5,6 kWh/kg, Steinkohle von 9,1 kWh/kg und Koks, der sich gut fr den Dauerbrand in Heizkesseln eignet, hat einen Heizwert von 8,0 kWh/kg. Die Schadstoffemissionen von Kohlefen liegen heute durch Nachverbrennungsverfahren unter den geforderten Normen, und sie besitzen eine hohe Heizeffizienz. Kohle hat jedoch im Vergleich zu den anderen Energietrgern die hchsten Schadstoffemissionen (Braunkohle 0,40 kg CO2 und Steinkohle 0,33 kg CO2 pro kWh) aller Energietrger!

Biogas
Biogas entsteht immer dort, wo organische Substanz verfault. Anaerobe Bakterien wandeln den Kuhmist in Methan (50 - 70 %) und den Rest in CO2 um. Eine Kuh kann mit 1,5 Kubikmetern Biogas am Tag 300 Liter Heizlersparnis im Jahr erbringen! Verbrennt man Biogas beim Heizen, so wird Methan in Wasser und CO2 umgewandelt. Um die Freisetzung von Schwefelwasserstoff zu unterbinden, ist eine Entschwefelungsanlage unabdingbar. Methan hat einen spezifischen Heizwert von 10,2 kWh/m2. Ein luftdichter Behlter ist erforderlich.

Holz und Biomasse
Holz als Energietrger kommt (wieder) eine ganz besondere Bedeutung zu. Der nachwachsende Rohstoff wird vllig ohne Fremdenergie erzeugt und gibt bei seiner Verbrennung nur so viel CO2 ab, wie er zuvor fr sein Wachstum verbraucht hat. Holz gilt somit als CO2-neutral. Besonders Holzpellets werden im zuknftigen Drittel-Mix der Energietrger die Alternative sein. Auch das Heizen mit Biomasse wie Sonnenblumenschale und Hackschnitzel ist mglich. Trockenes Holz hat einen Heizwert von 4,0 kWh/kg. Mit Scheiten beschickte Unterbrandkessel mit Pufferspeicher haben einen besseren Wirkungsgrad (60 bis 85 %) als Oberbrandkessel (50 bis 75 %) und Kachelfen (40 bis 75 %) sowie einen geringeren Schadstoffausstoss.

Flssiggas
Flssiggase (Propan und Butan) fallen als Nebenprodukt bei der Veredelung von Erdl an. Ein schon geringer Druck lsst diese Gase flssig werden. Sie knnen daher relativ einfach in Stahlbehltern gespeichert und transportiert werden. In Deutschland wird Propan genutzt, in Sdeuropa dagegen Butan. Die Lagerhaltung erfordert in der Regel einen ortsfesten Druckbehlter (Tank). Gasflaschen spielen inder Schweiz(anders als beispielsweise in Spanien) eine eher untergeordnete Rolle. Flssiggastanks besitzen einen Rauminhalt zwischen 2.700 und 6.400 Litern und werden auf- und nachgefllt. Ausserhalb des Hauses aufgestellt, sind sie fr eine oberirdische wie fr eine erdgedeckte Ausfhrung geeignet. Flssiggas kann berall eingesetzt werden, besonders jedoch dort, wo weder Heizllagerung noch Erdgasanschlsse mglich oder erlaubt sind. Der spezifische Brennwert (H0) von Propan liegt (im Normalzustand) bei rund 7,41 kWh je Liter (kg = 13,98). Der Brennwert eines Liters Flssiggas entspricht demnach circa 0,7 m3 Erdgas oder 0,7 Liter Heizl, er weist einegeringe CO2-Emission (0,22 kg je kWh) bei der Verbrennung auf.

Geothermik / Wrmepumpen
Das Prinzip heisst: Heizen mit gespeichterter Sonnenwrme. Drei Viertel der zum Heizen und Warmwasserbereiten bentigten Energie entzieht die Wrmepumpe aus Erde, Wasser oder Luft. Ein Viertel Antriebsenergie fr die Pumpe (Strom) muss zugefhrt werden, man spricht jedoch auch von der Jahres-Arbeitszahl drei; um drei Teil Wrmeenergie zu gewinnen muss ein Teil Antriebsenergie eingesetzt werden. Bei dieser Energiequelle (die Wirkungsweise des Khlschrankes wird umgedreht) wird mittels einer elektrisch betriebenen Wrmepumpe (gasgetriebene Pumpen gibt es auch bereits!) der Umgebung Wrme entzogen. Mit Hilfe der gewonnenen Wrme wird ein Kltemittel erhitzt, das wegen seines niedrigen Siedepunktes verdampft. Das so entstandene Gas wird komprimiert, erhitzt sich durch diesen Vorgang und gibt ber einen Wrmetauscherseine Wrme an ein anderes Medium ab. Um Erdwrme nutzen zu knnen, muss man entweder Rohre als Erdsonden tief versenken oder man bentigt eine Flche, die 0,8 bis 1,5 mal so gross ist wie die Wohnflche, in der waagrechte Rohrschlangen in 1 bis 1,5 m Tiefe verlegt werden. Die dritte Mglichkeit ist der Wrmegewinn aus der Luft, bei sehr tiefen Temperaturen muss allerdings zugeheizt werden.

Kraft-Wrme-Kopplung
Ein Blockheizkraft (BHKW) im Einfamilienhaus kann sowohl Wrme als auch elektrischen Strom liefern. Kernstck einer solchen Anlage ist ein spezieller Motor. Dieser wird entweder mit Gas, Flssiggas sowie mit Erdl oder Biodiesel betrieben und verfgt ber einen Oxidationskatalysator. Der Motor treibt einen ebenfalls wassergekhlten Generator an, der Strom erzeugt. Die Wrme wird dann in Form von Heizwrme ber einen Tauscher zurckgewonnen. Die eingesetzte Energie wird dabei effizient zu 86 bis 90 Prozent in Strom und Wrme umgewandelt. Die elektrische Leistung beim Erdgasbetrieb betrgt rund 5,5 kW, die thermische Leistung 12,5 kW (wird ab 2002 gefrdert).

Elektrischer Strom
In Kraftwerken wird durch Verbrennen von Rohstoffen oder Kernspaltung Strom gewonnen. Bei der Umwandlung von Primrenergietrgern in Wrme, die die Generatorenturbine zur Stromerzeugung antreibt, und Rckwandlung des Stroms in Wrme treten grosse Verluste auf.

Brennstoffzelle
Revolutionre Technik bietet eine Brennstoffzelle. Ein Reformer wandelt Erdgas zu Wasserstoff. Damit betrieben, liefert die Brennstoffzelle Wrme und Gleichstrom, der in Wechselstrom umgewandelt wird.

Sonne
Das Heizen und die Warmwasserbereitung mit Hilfe von Solarthermie-Anlagen wird zunehmend eine tragende Rolle bei der Energieversorgung im Wohnhausbereich spielen. Allerdings wird in unseren Breitengraden noch immer ein traditionelles Standartheizsystem im Haus notwendig sein, Stichwort: Drittel-Mix!

Was bedeutet eigentlich Brennwert?
Bei allen Energietrgern unterscheidet man zwei Werte fr die nutzbaren Wrmemengen: den Heiz- und den Brennwert. Beim Heizwert wird nur die fhlbare Wrme bercksichtigt, die sich als Temperaturerhhung messen und nachweisen lsst. Der Brennwert schliesst dagegen zustzlich die nicht fhlbare Wrme ein, die im Wasserdampfanteil der Abgase "versteckt" ist und sich nicht als Temperaturerhhung messen lsst. Die Nutzung des Energiegehalts des im Abgas enthaltenen kondensierten Wasserdampfes fr die Wrmung des Heizwassers nennt man in der Heiztechnik Brennwertnutzung. Die aus dieser Technologie entwickelten Brennwertgerte sind deshalb so effizient, weil sie konstruktionsbedingt dem Abgas sowohl die fhlbare Wrme entziehen als auch die im Wasserdampf der Abgase enthaltene latente Wrme nutzen und diese ber einen Abgas-Wrmetauscher dem Heizsystem zufhren.


Zentral oder dezentral

Zentrale Heizungsanlagen versorgen alle Rume des Hauses mit Wrme und in der Regel auch mit Warmwasser. Das l wird in doppelwandigen Tanks (ohne extra Wanne) im Heizungskeller aufbewahrt- auch damit der Weg vom ltank zum Brenner nicht zu lang wird. Wer eine Gasheizung installiert, kann die wandhngenden Gerte problemlos in Kche, Diele, Bad oder auf dem Dachboden installieren. Die dezentralen Heizungssysteme arbeiten wie die zentralen Anlagen als Niedertemperatur- oder Brennwertgerte. Sie sind nicht zu verwechseln mit dezentralen Elektro-Unterflur-Warmwasser-bereitern, die bei zu langen Leitungswegen eine gute Alternative darstellen. Wer sich fr den "zentralen Weg" entscheidet, bentigt einen Keller oder einen entsprechenden Raum im Erdgeschoss: Der Heizkessel einer Zentralheizung wird nmlich am tiefsten Punkt des Hauses aufgestellt. Die Funktion ist simpel: Das Wasser wird erwrmt und gelangt durch eine Umwlzpumpe ber die Rohrleitungen indie Heizkrper (Vorlauf 90/70/40 Grad, je nach System). Diese geben die Wrme des Wassers an den Raum ab. Dabei khlt sich das Wasser ab und luft in den Kessel zurck (Rcklauf 65/40/30 Grad), von dem aus dieser Kreislauf erneut beginnt. Die neue Generation der druckabhngigen Umwlzpumpen wird elektronisch geregelt. Erhht sich der Druck im Leitungssystem (beispielsweise durch Schliessen von Thermostatventilen) regelt die Pumpe automatisch ihre Leistung herunter und spart (bis zu 50 Prozent) Strom. Bei zentraler Wrmeerzeugung bietet sich auch die zentrale Warmwasserbereitung an, da die Heizwrme zur Brauchwasserernhrung mitgenutzt werden kann. Warmwasserspeicher zwischen 80 und 120 Liter sind fr ein Einfamilienhaus ausreichend, als Alternative bietet sich die Durchlauferwrmung an.


Ein- oder Zweirohrsystem

Zwei Systemformen werden fr das Leitungsnetz (Stahl-, Kupfer- sowie Kunststoffrohre, PE-X) unterschieden. Wird bei einer Heizungsanlage das in den Heizkrpern abgekhlte Wasser in einem eigenen Rohrstrang parallel gesammelt und zum Kessel zurckgefhrt, so bezeichnet mandiese Kombination von Vor- und Rcklauf zum Kessel als Zweirohrsystem. Alle Heizkrper erhalten hierzu normale Thermostatventile und bekommen ber den Vorlauf nahezu gleich hohe Wassertemperaturen geliefert. Wird die Rohrfhrung in einer Ringleitung an allen Heizkrpern vorbeigefhrt und das Wasser so wieder zum Kessel geleitet, spricht man von einem Einrohrsystem. Die Wassertemperatur verringert sich bei diesem System nach jedem durchstrmten Heizkrper. Je weiter sich die Heizkrper vom Einspeisepunkt entfernen, desto klter wird das Heizungswasser. Deshalb werden die Heizkrper mit zunehmender Entfernung grsser, wenn man eine gleichbleibende Temperatur erreichen will. Ein Nachteilist die begrenzte Anzahl der mglichen Heizkrper. Die Vorteile liegen in der geringeren Zahl der Rohrstrnge und einer gewissen Freizgigkeit bei der Anordnung der Heizflchen.


Checkliste: Ist Ihre Heizanlage effizient?

- Stimmen Kesselleistung und Wrmebedarf berein?
- Haben die Niedertemperatur- oder Brennwertanlagen einen hohen Wirkungsgrad (ber 92 bzw. 106 %)?
- Hat Ihre Heizungsanlage einen Abgasverlust unter 11 % (bis 25 kW) und unter 10 % (bis 50 kW) sowie einen Abstrahl- bzw. Oberflchenverlust unter 8 %?
- Hat ihre Heizungsanlage ein geschlossenes Ausdehnungsgefss sowie eine Zirkulationspumpe?
- Besitzt Ihre Anlage eine automatische, zeitabhngige sowie aussen- und raumtemperaturabhngige Regelung, auch z. B. eine Wochenendabschaltung?
- Wird eine effiziente Wrmeumwandlung (Strahlungs-Heizkrper, Wand- oder Fussbodenheizung) eingesetzt?
- Sind Raumtemperaturregler oder Thermostatventile eingebaut?
- Sind Heizung und Schornstein beziehungsweise Abgasleitung aufeinander abgestimmt und vom Kaminfeger abgenommen?
- Verfgt Ihre zentrale Warmwasseraufbereitungsanlage (mit Zirkulation) ber eine Zeitschaltuhr, um die Pumpe bedarfsgerecht zu schalten?
- Haben die Rohre und Armaturen geringe Wrmeverluste (30 mm dick gedmmt)?

 

 
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