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Zeitgemäß bauen. Energetisch modernisieren.

4.1.3 Wärmeerzeuger

Damit Sie sich einen Überblick über die gängigen Wärmeerzeuger verschaffen können, sind hier zahlreiche Arten vorgestellt und erläutert: Wärmeerzeuger für zentrale Heizungsanlagen, Brennwerttechnik, Heizsysteme für flüssige Brennstoffe inkl. Tanksystemen und Abgasanlagen, Heizsysteme für Erd- und Flüssiggas, Heizsysteme für feste Brennstoffe, Heizkessel für Holzpellets, Strombetriebene Heizsysteme wie Strom-Wärmepumpe und Öl-Mini-Blockheizkraftwerk (BHKW). Dazu der Pufferspeicher als Zentrale für zahlreiche Kombinationsmöglichkeiten, und Informationen zu Heizungsregelung, Heizungsrohren/-dämmung sowie Fußboden- und Wandheizung.

Wärmeerzeuger für zentrale Heizungsanlagen
Der technische Stand der Wärmeerzeuger in einem Heizungssystem ist verantwortlich für die Wirtschaftlichkeit und das Emissionsverhalten. Da der Wärmeerzeuger die Energie des verwendeten Brennstoffs durch Verbrennung in Wärme umwandelt und über einen Wärmeaustauscher auf das zu erwärmende Medium (Luft oder Wasser) überträgt, müssen Wärmeerzeuger und Brenner optimal aufeinander abgestimmt sein. Denn nur so kann die Heizungsanlage effizient und schadstoffarm arbeiten. Wichtige Messwerte sind in diesem Zusammenhang der Nutzungsgrad, die Stillstands-, Abgas- und Abstrahlungsverluste, der Heizwert (Hi) und der Brennwert (Hs).
Der Jahres-Endenergiebedarf bezeichnet die Energiemenge, die nötig ist, um den Jahres-Heizenergiebedarf und den Jahres-Warmwasserbedarf zu decken. Dabei werden auch die für das Gebäude selbst anfallenden Verluste berücksichtigt. Anhand dieser Zahlen und weiterer Normen wird die benötigte Kesselleistung festgemacht.

Brennwerttechnik
Wegen ihrer hohen Sicherheitsstandards, der geräuscharmen Betriebsweise und ihrem modernen Design können Sie Brennwertgeräte nahezu überall im Haus installieren. Ihre hohe Energieeffizienz und die in den letzten Jahren erzielte Schadstoffminimierung machen den Austausch eines „alten“ Kessels gegen ein neues Brennwertgerät wirtschaftlich äußerst sinnvoll.

Definition: Wenn eine Heizung konstruktionsbedingt den Brennwert eines Brennstoffs nutzt, heißt sie folgerichtig Brennwertheizung. Dabei ist der Brennwert die Summe aus Heizwert und Kondensationswärme. Er gibt also an, wie viel Wärme bei vollständiger Verbrennung des Brennstoffs erzeugt wird, inklusive der im Wasserdampf der Abgase enthalten Kondensations- bzw. Verdampfungswärme.

Heizsysteme für flüssige Brennstoffe (Heizöl)
Im Rahmen der Heizungsmodernisierung entscheiden sich heute viele Verbraucher zugunsten eines Brennwertkessels, denn das System ist sehr effizient bei der Umwandlung von Energie in Wärme und verfügt über eine hohe Zukunftssicherheit. Der Nutzungsgrad eines Öl-Brennwertkessels beträgt z. B. nahezu 100%; die immer noch weit verbreiteten Niedertemperaturkessel liegen bei rund 88%.

- Tanksysteme
Tanksysteme und Lagerbehälter für Heizöl können Sie nach den jeweiligen baulichen Gegebenheiten, wirtschaftlichen Gesichtspunkten und individuellen Ansprüchen auswählen. Hierzu gehören z. B.:


Ein Blick auf die Abstandsregelung: Bei einem doppelwandigen Behältersystem aus Kunststoff mit maximal fünf Behältern in einreihiger Aufstellung benötigen Sie einen Mindestabstand von 5 cm an drei Seiten, wenn an einer Längsseite ein Mindestabstand von 40 cm eingehalten wird (es gilt die Bauartzulassung der jeweiligen Behälter).

- Abgasanlagen für Ölheizungen
Die unterschiedlichen Abgastemperaturen von Niedertemperatur- und Brennwerttechnik erfordern eine ebenfalls unterschiedliche Form der Abgasführung.
Niedertemperaturtechnik benötigt ein Abgassystem, das in einen Schacht oder einen Schornstein integriert werden kann. Alternativ können die Abgasleitungen auch an der Außenwand entlang über das Dach geführt werden. Wenn Sie Ihr Haus z. B. mit einem Kamin oder Kachelofen ausstatten möchten, sollte der Schornstein mehrzügig geplant werden. So können Sie Kamin und/oder Ofen optimal mit dem Heizungssystem kombinieren.
Bei Brennwerttechnik können Sie ein kostengünstiges Luft-Abgas-System (LAS) einsetzen, das die relativ kühlen Abgase ableitet. Dies erlaubt eine platzsparende Aufstellung der Heizung im Hausanschlussraum oder, wenn weder Keller noch Schornstein vorhanden sind, auch im Dachgeschoss.

Heizsysteme für Erd- und Flüssiggas
Gas-Spezialheizkessel mit Brenner ohne Gebläseunterstützung bestehen aus:


Funktionsprinzip: Die benötigte Verbrennungsluft wird dem Gas bereits beim Eintritt in das Brennrohr als „Primärluft“ (Haupt-Verbrennungsluftversorgung) beigemischt. Je nach Brennerausführung kommt eine zwei- oder mehrstufige Betriebsweise in Betracht.

Gas-Spezialheizkessel mit Gebläsebrenner bestehen aus:


Funktionsprinzip: Damit eine gute Wärmeübertragung des in aller Regel wassergekühlten Feuerraums erzielt wird, führt man die Heizgase durch Heizgaszüge und versieht diese mit so genannten Nachschaltheizflächen. Je nachdem wie oft die Heizgase innerhalb des Kessels umgelenkt werden, spricht man von 1-, 2- oder 3-Zug-Heizkesseln. Der Gas-Gebläsebrenner saugt die Verbrennungsluft aus dem Aufstellraum an und definiert durch den Widerstand der Mischeinrichtung und der Luftklappe die Luftmenge, mit der eine bestmögliche Verbrennung möglich ist. Die dafür erforderliche Gasmenge wird über die Gasarmatur bzw. -klappe bestimmt. Im Mischkopf werden Gas und Luft dann vermischt, um anschließend gezündet und verbrannt zu werden.

Die Geräte werden klassifiziert nach Raumluftabhängigkeit und Art der Warmwasserbereitung:

Beim raumluftabhängigen Betrieb wird die Strömungssicherung von einer zentralen Baugruppe gewährleistet. Gerät und Abgasanlage sind von einender entkoppelt; die Verbrennungsluft wird dem Aufstellraum entnommen.

Wird das Gerät raumluftunabhängig betrieben, leitet ein Gebläse die Abgase nach außen. Die Verbrennungsluft wird nicht aus dem Aufstellraum genommen, sondern dem Gerät z. B. über den Ringspalt des doppelwandigen Abgasrohrs zugeführt.

Warmwasserbereitung:
Geräte ohne Warmwasserbereitung (Heizgeräte)
Geräte mit Warmwasserbereitung im Durchlaufprinzip (Kombigeräte)
Geräte mit integrierten Klein-Warmwasserspeichern (Kompaktgeräte)
Geräte (Heizgeräte) mit separaten bodenstehenden oder wandhängenden Warmwasserspeichern, die mit einer speziellen Regelelektronik, Umschaltventilen und Sensoren ausgestattet sind

Heizsysteme für feste Brennstoffe
In Heizkesseln für feste Brennstoffe werden Pellets, Scheitholz, grobes Hackgut, Holzbriketts, Braunkohlebriketts oder Steinkohlekoks verbrannt. Bei reinen Holz- und Kohleheizgeräten ist der Füllraum nicht nur Brennkammer, sondern – durch die Kombination mit den Rauchgaszügen – auch Wärmetauscher. Es gibt zwei Feuerungssysteme bzw. Bauarten: Heizgeräte mit oberem Abbrand und Heizgeräte mit unterem Abbrand.

Heizkessel für Holzpellets
Holzpellets-Heizkessel bestehen aus:


Sie gewährleisten einen modulierenden Betrieb des Kessels und damit die Anpassung an den erforderlichen Wärmebedarf.

Diese Systeme gehören zu den gängigen Pellets-Vorratslagern:


Strombetriebene Heizsysteme

- Strom-Wärmepumpe
Eine Wärmepumpe arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie ein Kühlschrank, nur umgekehrt: Ein Verdampfer entzieht dem Erdreich, dem Grundwasser oder der Außenluft Wärme, um diese dem Heizungssystem über einen Verflüssiger zuzuführen. Wärmepumpen können ohne zusätzlichen Wärmeerzeuger das ganze Jahr arbeiten. Ihre Betriebsweise ist entweder monovalent, monoenergetisch oder bivalent. Wenn das Wärmeniveau der Wärmequelle nur geringfügig unter dem Nutzwärmeniveau, also der Vorlauftemperatur der Heizung, liegt, arbeitet eine Wärmepumpe mit einer besonders hohen Leistungszahl.

Je nach Funktionsweise unterscheidet man drei Arten:
Sole/Wasser-Wärmepumpen entziehen dem Erdboden Wärme und heizen so das Heizungs- und Trinkwasser. Dafür werden Kunststoffrohre großflächig im Erdreich verlegt. Während die „Sole“ durch die Rohre gepumpt wird, nimmt sie die im Erdreich gespeicherte Wärme auf. Falls eine horizontale Verlegung nicht möglich ist, kommen Erdwärmesonden in Tiefen von 30 bis 100 m zum Einsatz.
Wasser/Wasser-Wärmepumpen nutzen die stabile Temperatur des Grundwassers. Es wird über eine Brunnenanlage entnommen und anschließend wieder in die grundwasserführende Schicht geleitet.
Luft/Wasser-Wärmepumpen entnehmen die Energie der Außenluft. Sie ist unbegrenzt verfügbar und leicht zu erschließen.

- Öl-Mini-Blockheizkraftwerk (BHKW)
Ein Öl-Mini-BHKW erzeugt gleichzeitig Strom und Heizwärme, denn die kleine kompakte Anlage arbeitet nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung: Mit einem speziellen Öl-Verbrennungsmotor wird ein Generator zur Stromerzeugung angetrieben. Die entstehende Abwärme wird über einen Wärmetauscher an das Heizsystem übertragen und übernimmt sowohl die Raumheizung als auch die Warmwasserbereitung. Für Stromspitzen sollte die Verbindung mit einem öffentlichen Netz bestehen, im Gegenzug kann zu viel produzierter Strom eingespeist werden und den Geldbeutel wieder entlasten. Über die Verwendung von Bio-Heizöl oder die Einbindung einer Solaranlage können auch erneuerbare Energien eingesetzt werden.

Pufferspeicher
Um verschiedene Heizungsarten effizient mit einander zu kombinieren, wird ein Pufferspeicher benötigt, der das Abkühlen des Wassers verhindert. Er muss ausreichend dimensioniert sein, damit er die zentrale Warmwasserversorgung (Heiz- und Brauchwasser) des kompletten Haushalts übernehmen und kurzfristige Schwankungen von Wärmebedarf und -angebot ausgleichen kann.
Am besten geeignet sind multivalente Heizwasser-Pufferspeicher, die gleichzeitig das Trinkwasser erwärmen. Die im Innern vorhandenen Wärmetauscher sind an die unterschiedlichen Heizsysteme (Öl-Brennwertgerät, Solaranlage, Kaminofen) angeschlossen. Sie geben über eine elektronische Vorrangschaltung dem von regenerativen Energien erhitzen Wasser den Vorzug. Wenn sie zudem an den Vor- und Rücklauf des Kessels angeschlossen sind, kann auch die Wärme seines „Nachheizens“ genutzt werden.

Heizungsregelung
Über eine Heizungsregelung wird der wirtschaftliche Betrieb einer Heizungsanlage gewährleistet. Das bedeutet, dass den Wohnräumen genau so viel Wärme zugeführt wird, wie nötig ist, um die gewünschte Raumtemperatur am Tag aufrecht zu erhalten.
Man unterscheidet nachfolgende Regelungsarten:


Mit einer BUS-Installationstechnik können Sie die Einzelraumregelungen auch in Ihre Gebäudesystemtechnik einbinden und damit weitere Funktionen nutzen:


Heizungsrohre und -dämmung
Das Heizwasser wird innerhalb des Gebäudes über Rohrleitungen vom zentralen Wärmeerzeuger zu den Heizkörpern transportiert. Sobald es in den Heizkörpern abgekühlt ist, wird es wieder zum Wärmeerzeuger zurückgeführt und erneut erwärmt. Konzeption und Dimensionierung der Rohre gewährleisten über die optimale Strömungsgeschwindigkeit eine geringe Geräuschentwicklung. Gängig sind Einrohr- und Zweirohrsysteme.

Heizungsrohre verlegt man auf Putz, unter Putz, im Estrich oder in der Wärmedämmschicht unter dem Estrich – bei Altbausanierungen kommen eventuell auch Abdecksockelleisten infrage. Um die Energieverluste zu minimieren, sollten die Rohre gut gedämmt sein (Matten oder Formstücke). Für Mehrfamilienhäuser schreibt der Gesetzgeber eine verbrauchsabhängige Abrechnung über Heizkostenverteiler oder Wärmezähler vor.

Heizkörper geben ihre Wärme durch Strahlung und Konvektion an den Raum ab. Anhand von Wärmebedarf und Vorlauftemperatur der Heizungsanlage wird die Größe des Heizkörpers berechnet.
Zu den wesentlichen Heizkörperarten gehören:


Fußboden- und Wandheizung
Flächenheizungen (Fußboden- und Wandheizungen) können aufgrund ihrer niedrigen Vorlauftemperaturen besonders effizient mit Wärmepumpen oder Brennwertgeräten kombiniert werden. Bodentiefe Fenster und freie Wandflächen sind unter dem Aspekt einer großzügigen Raumgestaltung vorteilhaft. Angenehm fußwarme Räume, geringe Staubentwicklung und kaum Betriebsgeräusche sind weitere Vorzüge.
Dies sind die gängigen Arten:

Gegen Schnee und Eis im Außenbereich kommen Freiflächenheizungen zum Einsatz.