4.5/5 (75 Bewertungen)

Wärmeerzeugung


Themen in diesem Artikel

  • EnEV
  • Energieträger
  • Heizen mit Holz
  • Heizen mit Erdgas
  • Heizen mit Heizöl
  • Heizen mit Wärmepumpe
  • Heizen mit Infrarotheizung
  • Heizen im Wärmeverbund
  • Heizen mit dem Blockheizkraftwerk
  • Sonnenkollektoren
  • Warmwasserspeicher

  • Eines der wichtigsten Themen beim Hausbau – heutzutage vielleicht gar das wichtigste – ist die Heiztechnik.

    Welchen Energieträger möchte ich künftig nutzen? Ist mir der momentan günstigste Preis wichtig, werde ich in Zukunft dafür viel mehr zahlen müssen? Orientiere ich mich an der neuesten Technik, ist diese dauerhaft, oder veraltet sie dann doch zu schnell? Wenn ich nur auf erneuerbare Energie setze, wie wird sich das unter Beachtung des Klimawandels entwickeln? Und wie soll die Energie übertragen werden; ein einmal eingebautes Heizsystem lässt sich so einfach nicht durch ein grundlegend anderes ersetzen. Über all diesen Fragen schwebt dann noch das „Gesetz zur Förderung Erneuerbarer Energien im Wärmebereich“ (EEWärmeG); dieses schreibt den Anteil erneuerbarer Energien bei neuen Gebäuden vor. Auch auf die Art („beste verfügbare Technik“) und den Wirkungsgrad z.B. von Holzheizungen nimmt das EEWärmeG Einfluss. Gar nicht so einfach, sich zu entscheiden.


    EnEV

    Energieeinsparverordnung – jeder, der sich mit dem Gedanken trägt, zu bauen, hat schon davon gehört. Im Gespräch mit dem Energieberater, dem Architekten oder Fertighausanbieter fielen Bestimmt diese Begriffe: Ee-En-Ee-Vau oder Enev, wie viele das Kürzel EnEV aussprechen. Die Energieeinsparverordnung löste 2002 die Wärmeschutzverordnung ab, welche schon seit 1977 den energiesparenden Wärmeschutz bei Gebäuden regelte. Die EnEV soll gem. §1 „dazu beitragen, dass die energiepolitischen Ziele der Bundesregierung, insbesondere ein nahezu klimaneutraler Gebäudebestand bis zum Jahr 2050, erreicht werden.“

    Was bringt nun die „Verordnung über energiesparenden Wärmeschutz und energiesparende Anlagentechnik bei Gebäuden“, wie die EnEV in Gesetzesdeutsch heißt, den Bauherren – außer Mehrkosten, wie mancher Häuslebauer polemisiert.
    Ein weiterer gesetzlich verankerter Zweck ist die Einsparung von Energie in Gebäuden. Da die fossilen Energieträger früher oder später knapp werden und mit deren Knappheit auch immer teurer, stellt die EnEV einen sanften Zwang dar, sich als Bauherr mit dem Energiesparen und der Nutzung nachhaltiger Energieträger zu beschäftigen. Man steht mit dem zusätzlichen baulichen und technischen Aufwand nicht alleine da, vielfältige staatliche finanzielle Förderungen (z.B. durch die KfW) helfen allen Bauwilligen.

    Die Vorschriften der EnEV sorgen zum einen dafür, dass der Primärenergieverbrauch beschränkt wird und zum andern, dass die zugeführte Energie nicht unnötig durch die Gebäudehülle (Wände, Fenster, Dach) verloren geht, der Wärmeverlust also möglichst gering ausfällt. Primärenergie ist die Energie, die wir für die Heizung, zur Wassererwärmung und Lüftung unserer Gebäude benötigen.

    Welche Anforderungen hat die EnEV an Wohngebäude

    Zu errichtende Wohngebäude sind so auszuführen – und bestehende bei baulichen Änderungen so zu ändern – dass der Jahres-Primärenergiebedarf für Heizung, Warmwasserbereitung, Lüftung und Kühlung den Wert des Jahres-Primärenergiebedarfs eines Referenzgebäudes gleicher Geometrie, Gebäudenutzfläche und Ausrichtung nicht überschreitet. Die technischen Daten dieser Vergleichsgebäude werden in Anhängen der EnEV aufgelistet. Deshalb wird gefordert, dass die wärmeübertragende Umfassungsfläche einschließlich der Fugen dauerhaft luftundurchlässig entsprechend den anerkannten Regeln der Technik abgedichtet ist; zusätzlich müssen Bauteile, die gegen die Außenluft, das Erdreich oder Gebäudeteile mit wesentlich niedrigeren Innentemperaturen angrenzen, mit einem Wärmeschutz (Wärmedämmung) versehen werden, wobei der Wärmeverlust über konstruktive Wärmebrücken möglichst gering zu halten ist. Dabei dürfen bestehende Gebäude gem. EnEV nicht in einer Weise verändert werden, dass die energetische Qualität des Gebäudes verschlechtert wird.
    Weiterhin wird die Nutzung und Inbetriebnahme von Heizungen, Warmwasseranlagen und Raumlufttechnik derart geregelt.
    Diese baulichen Maßnahmen sollen, auch das findet sich im Gesetzestext, wirtschaftlich vertretbar sein.

    Dass dann alle Anforderungen der EnEV auch wirklich eingehalten werden, zeigt letztendlich der hier geforderte Energieausweis. Er zeigt basierend auf speziellen Berechnungen den Energiebedarf eines Gebäudes, bei Bestandsgebäuden auch den erfassten Energieverbrauch. Jedes neu errichtete Wohngebäude und jede bestehende, neu zu vermietende oder zu verkaufende Wohnimmobilie benötigt von Gesetzes wegen diesen Energieausweis.


    Energieträger

    Ein großer Teil, der in heutiger Zeit zur Verfügung stehenden Energieträger wird uns in nicht gar so ferner Zukunft nicht mehr zur Verfügung stehen: Nach heutigem Wissen werden die Reserven an fossilen Brennstoffen in max. 200 Jahren erschöpft sein.

    Grundlegend wird in der Wärmeerzeugung für Gebäude in fossile Energieträger und erneuerbare Energien unterschieden.
    Fossile Energien sind die Energieträger, die sich in langen geologischen Zeiträumen aus Abbauprodukten von Pflanzen und Tieren bildeten. Heute genutzte Öl-, Kohle-, und Gasvorkommen wurden also schon in geologischer Vorzeit gebildet. Deren Vorkommen sind begrenzt und gelten als nicht nachhaltig. Die Quellen erneuerbarer Energie sind die Sonne (Wärmeenergie aus Luft, Boden, Wasser), Windkraft, Wasserkraft und Biomasse (biologisch gewonnene Gase, wie Klärgas oder Biogas vom Bauernhof, Holz als feste Biomasse). Erneuerbare Energie gilt als dauerhaft vorrätig und wird deshalb als nachhaltig bezeichnet. Der Betrieb einer Heizungsanlage verbraucht Energie, fossile oder nachhaltige. Und die Einrichtung einer Heizanlage im eigenen Haus will geplant sein. Diese Planung kann man sich einfach machen: „Die Ölpreise sind so gering, dass mir die Wahl nicht schwer fällt. Mein Installateur rät mir zu einer Öl-Brennwertheizung; um dem EEWärmeG nach zu kommen, packe ich mir halt ein paar Solarkollektoren aufs Dach. Was soll ich mir das neumodische Öko-Zeugs aufhalsen. Öl war schon immer gut und wird es auch bleiben.“ Man sich die Planung der künftigen Heizungsanlage auch schwer machen – sagen wir relativ schwer. Man sollte sich hierfür einen Berater leisten, dann ist es nicht mehr so schwer; auf welches Heizsystem mit Nutzung erneuerbarer Energien die Wahl fällt, lässt sich jedenfalls nicht so einfach wie „Öl oder Gas?“ entscheiden.

    Die Nutzung von Solarenergie zur Bereitung von Heizungs- und Warmwasser ist hinreichend bekannt und gilt mittlerweile als normal. Holzpellets gelten auch nicht mehr als exotisch. Man kommt auch wieder, technisch auf neuestem Stand, auf die Scheitholzverbrennung zurück. Biogase werden zum Betrieb von Kleinheizkraftwerken genutzt; man produziert so gleichzeitig elektrischen Strom und Heizenergie. Im Erdboden und/oder Grundwasser gespeicherte Sonnenwärme wird in Wärmepumpen genutzt; auch warmer Luft kann recht einfach mittels Wärmepumpen Wärme zu Heizzwecken entzogen werden. Windkraft ist als Großtechnologie für einzelne Einfamilienhäuser weniger geeignet, wäre aber als gemeinschaftlicher Energielieferant für größere Hausgruppen denkbar.

    Denkt man in die nähere Zukunft und an folgende Generationen, lässt sich die Wahl des geeigneten Energieträgers nicht nur am Preis festmachen.

    • Primärenergie Nicht erneuerbar:
      Erdöl, Erdgas, Kohle und Uran.

    • Primärenergie Erneuerbar:
      Holz, Sonne, Erdwärme, Wind und Wasserkraft.

    • Sekundärenergie:
      Heizöl, Koks, Elektrizität, Fernwärme und Wasserstoff.

    • Nutzenergie:
      Wärme, Licht und mechanische Arbeit.


    Heizen mit Holz

    Holz ist der älteste Brennstoff, den wir Menschen nutzen. Eine Holzheizung hat auch heutzutage als Alternative zur Gas- oder Öl- Brennwertheizung besondere ökologische und ökonomische Qualitäten. Ihr Brennstoff ist relativ günstig zu haben, er kommt in der Regel aus der Region oder zumindest aus dem Inland – und ist zudem CO2-neutral.

    Holz kann in Einzelraumfeuerungsanlagen und in Zentralheizungen verheizt werden. Als Einzelraumfeuerungsanlagen werden Öfen bezeichnet, die meist nur ein oder zwei Räume heizen und eher als Zusatzheizung genutzt werden; Kaminöfen mit Heizeinsatz, Kachelöfen. Einige Typen haben zwar einen Wasser-Wärmetauscher und können eine Zentralheizung unterstützen – dennoch ist das Heizen mit Einzelraumfeuerungsanlagen recht aufwendig, man muss oft Holz nachlegen, auch ist eine effektive Steuerung kaum möglich.
    Bequemer, effektiver und vor allem emissionsarm lässt sich Holz mit Zentralheizungskesseln verbrennen. Man hat hier die Wahl zwischen Scheitholz (naturbelassenes, gespaltenes Stückholz) und Holzpellets. Pellets sind gepresste, naturbelassene Säge- und Hobelspäne. Bei Pelletöfen gelangt der Brennstoff ganz bequem automatisch und kontinuierlich aus einem Vorratsbehälter oder auch Vorratsraum in den Feuerraum. Stückholzkessel müssen von Hand mit Holz beschickt werden; in modernen Stückholz-Heizkesseln verbrennen die Scheite kontinuierlich und sehr gleichmäßig ab. Man muss deshalb nur in langen zeitlichen Abständen Holz nachlegen.

    Für Einfamilienhäuser stellen sich Pelletheizungen als die bessere Wahl dar, da Pelletheizungen weitgehend automatisch arbeiten und sich der Verbrennungsvorgang gut regeln lässt. Scheitholz-Heizanlagen lassen sich nur in einem sehr engen Bereich regeln. Eine optimale Verbrennung hat man meist nur bei voller Leistung. Ein Teillastbetrieb führt zu deutlich höheren Emissionen, die sich auch an der Geruchs- und Rauchentwicklung erkennen lassen. Bei neuen Scheitholz-Heizanlagen ist ein ausreichend großer Speicher vorgeschrieben. Dieser ermöglicht es, die Anlage bei der weniger emissionsintensiven Volllast zu betreiben und die nicht sofort benötigte Wärme zu speichern.

    Beim Kauf eines eines Kessels für die Zentralheizung oder zur Warmwasserversorgung sollten Sie daher unbedingt auf die richtige Dimensionierung der Anlage achten, das heißt auf das richtige Leistungsvermögen. Lassen Sie sich hierzu vom Energieberater, Schornsteinfeger oder Heizungsbauer beraten! Eine zu große Anlage läuft überwiegend bei verminderter Leistung und verursacht deutlich erhöhte Emissionen bei einem geringen Wirkungsgrad.

    Nicht zuletzt sollte auf das richtige Brennmaterial geachtet werden. Scheitholz darf nicht zu trocken und nicht zu feucht sein, optimal ist ein Wassergehalt von 15 – 20%. Lassen Sie sich diesen Wert vom Holzhändler bestätigen. Holzpellets sind ein genormter Brennstoff mit gleichbleibender Qualität. Achten Sie beim Kauf darauf, dass die Pellets die DIN EN 14961-2, Klasse A1 einhalten.


    Heizen mit Erdgas

    Erdgas ist der meistgenutzte Energieträger in Deutschland, sei es im Neubau oder bei der Bestandsmodernisierung. Eine Gasheizung ist sehr kompakt, lässt sich überall aufstellen, ohne einen besonderen Raum parat zu haben. Einen Lagerraum benötigt man auch nicht, kein rechtzeitiges bestellen von Öl oder Pellets – sofern das Grundstück mit Gas versorgt wird.

    Wenn das Grundstück mit einem Gasanschluss versehen ist, gehören die Anschaffungskosten einer Gasheizung zu den preislich günstigsten; das Heizen selbst ist nicht gerade die günstigste Lösung – auch kann Erdgas nicht günstig auf Vorrat gekauft werden. Zudem gehört Erdgas zu den fossilen Brennstoffen, deren Vorkommen begrenzt ist und sich aus diesem Grunde in Zukunft stetig verteuern wird. Auch Erdgas wird in je nach Region in verschiedenen Sorten geliefert; Erdgas L (Low) hat einen etwas geringeren Energiegehalt und ist deshalb auch etwas billiger als Erdgas H (High). Im Energiepass sollte der unterschiedliche Brennwert auch berücksichtigt werden – H-Gas liegt in der Regel knapp unter bis über 11, L-Gas unter bis knapp über 10 kWh/m³. Erdgas L stammt hauptsächlich aus heimischer Förderung und wird fast nur in NRW geliefert, allgemein geht die heimische Erdgasförderung zurück. Künftig wird Erdgas H der alleinige Erdgas-Brennstoff sein.

    Erdgas hat einen höheren Brennwert als Heizöl und ist für Brennwertheizungen besonders gut geeignet. Die Brennwerttechnik ist für die permanente Kondensation des in den Abgasen enthaltenen Wasserdampfes ausgelegt. Kondensiert Wasserdampf, gibt er Energie als „latente Wärme“ ab. Durch die Kondensation können bei Erdgas theoretisch weitere 11% der im Brennstoff enthaltenen Energie genutzt werden – in der praktischen Nutzung liegt man hier bei 5 – 8% (ca. 30% besser als Heizöl). Der Stickoxid-Anteil von Erdgas ist dazu ungefähr ein Drittel geringer als bei Erdöl; Erdgas trägt deshalb gerade in Verbindung mit der Brennwerttechnik zur Umweltschonung bei.

    Im Neubau sind Erdgas-Brennwertheizungen unkompliziert. Die Heizgeräte selbst sind auch bei der Modernisierung und im Altbaubereich einfach einzusetzen – aber die Abgasableitung bedarf hier besonderer Beachtung. Die abgekühlten Rauchgase aus Brennwertheizungen würden an alten, auf heiße Abgase ausgelegten Kaminwänden kondensieren und zu deren Versottung führen, außerdem ist das anfallende Kondensat sauer und greift alte Kaminrohre an. In der Modernisierung werden bei Nutzung bestehender Kamine neue säurebeständige Rohre in den bestehenden Kamin eingeführt, diese Kosten müssen bei der Planung beachtet werden.
    Da der Staat die Modernisierung mit Gas-Brennwerttechnik mittels finanziellen Zuschüssen und günstigen Darlehen fördert, ist die Erneuerung einer alten Heizungsanlage durch Erdgas-Brennwerttechnik dennoch eine günstige Wahl.


    Heizen mit Heizöl

    Möchte man seine alte Heizung erneuern oder plant für das neue Haus, fühlt man sich sicherer, wenn man auf bewährte Technik bauen kann. Neue ökologische Heiztechnik schön und gut (vor allem für die Umwelt) – Heizöl ist flächendeckend verfügbar und dank ausgereifter Brennwerttechnik preiswert nutzbar.

    Dank moderner Brennwerttechnik kann Heizöl heutzutage sehr wirtschaftlich als Brennstoff genutzt werden. Grundsätzlich gibt es für den privaten Bereich drei Heizölsorten: Standard, schwefelarm und Bio. Die Sorte „Standard“ wurde auch als Heizöl extraleicht HEL bezeichnet; wegen des relativ hohen Schwefelanteils wird diese Sorte in Deutschland kaum mehr angeboten. Die Sorte „Bio“ ist schwefelarmes Heizöl, dem Brennstoff aus nachwachsenden Rohstoffen (Biodiesel) beigemischt wird. Die am meisten genutzte Sorte ist das schwefelarme Heizöl. Alle Sorten werden auch als „Premium“ angeboten; verschiedene Zusätze verbessern die Lagerfähigkeit, stabilisieren den Verbrennungsprozess und überdecken den typischen Heizölgeruch. Moderne Brennwerttechnik reduziert zudem den Verbrauch, so wird die Lagerungszeit immer länger; die reduzierten Ablagerungen im Premiumöl, keine Korrosion, keine Verschmutzung der Brennerdüse und geringe Abgasverluste sichern einen problemlosen Einsatz des Heizöls auch bei längerer Lagerdauer – und der geringe Aufpreis im Vergleich zur Standard-Sorte macht die Heizölsorte „Premium“ zur wirtschaftlichsten Wahl als Brennstoff für Ölheizungen. Alle Sorten sind übrigens mischbar; entscheidet man sich nach jahrelanger Nutzung von Standardöl für Premiumöl, kann der Rest an Standardöl ruhig im Tank bleiben. Die Mischung reduziert zwar die Wirksamkeit der Premium-Zusätze, ein Schaden an Tank oder Brenner entsteht aber nicht.

    Der Brennstoff alleine macht noch kein Heizsystem; die Verbrennungstechnik ist ebenso wichtig. Brennstoffe sollten mit Hilfe der Heiztechnik idealerweise vollständig, d.h. ohne Verluste, genutzt werden können. Öl-Brennwerttechnik zählt zu den wirtschaftlichsten Heiztechniken. Während konventionelle Anlagen heiße Abgase zum Schornstein hinauspusten, wird diese Wärme bei moderner Brennwerttechnik gewonnen und dem Heizsystem wieder zugeführt. Dadurch kann Heizöl nahezu verlustfrei in Nutzwärme umgewandelt werden. Zudem unterstützt der Staat die Modernisierung mit Öl-Brennwerttechnik mittels finanziellen Zuschüssen und günstigen Darlehen.

    Zur Erneuerung einer bestehenden Ölheizung wäre eine Öl-Brennwertheizung die erste und wirtschaftlichste Wahl; Tankraum/Öltanks, Leitungen und Pumpen können weiter genutzt werden. Man tauscht nur die veraltete Heizung aus und heizt künftig preisgünstiger. Dennoch ist Heizöl ein fossiler, nicht nachhaltiger Brennstoff. Neue Fördermethoden und momentan günstiger Preis hin und her – Öl wird in Zukunft immer knapper und somit teurer werden. Wer Heizkosten und Ölverbrauch einsparen möchte, der sollte zusätzlich über die Anschaffung einer Solarthermieanlage nachdenken. Die Kombination Öl-Brennwertkessel und Solar kann bis zu 40 Prozent Heizöl einsparen.


    Heizen mit Wärmepumpe

    Mit der Nutzung des Brennwertes ist die Technik konventioneller Heizsysteme ausgereizt. Physikalisch betrachtet ist es zudem sehr unbefriedigend, Temperaturen von ca. 1000°C erzeugen zu müssen, um die Raumtemperatur auf 20°C zu halten. Wärmepumpen dagegen entziehen der Umwelt zwischengespeicherte Sonnenenergie und wandeln diese in nutzbare Heizwärme um. Außerdem sind die Werte für Schadstoffemissionen und Energieverbrauch entschieden geringer.

    Der besondere Vorteil der Wärmepumpe gegenüber konventionellen Wärmeerzeugern ist die kostenlos zur Verfügung stehende, unbegrenzt verfügbare Umweltwärme. Die Funktion einer Wärmepumpe entspricht der eines Kühlschrankes. Beim Kühlschrank wird dem Kühlgut Wärme entzogen und über den Verflüssiger an die Raumluft abgegeben. Die Wärmepumpe entzieht der Umwelt die Wärme und gibt sie über ein Arbeitsmittel an ein Wasserheizsystem ab. Sie selbst wird durch einen Elektromotor angetrieben, wobei je nach Wärmequelle aus 1 kWh (Kilowattstunde) elektrischer Energie bis zu 5 kWh Nutzenergie erzeugt werden. Dieses Verhältnis von zugeführter zu nutzbarer Energie wird als Leistungszahl bezeichnet; 3 kWh nutzbare Energie bei 1 kWh zugeführter elektrischer Energie entspricht z.B. Leistungszahl 3.

    Das Heizsystem Wärmepumpe wird, in Abhängigkeit von nutzerspezifischen oder klimatischen Bedingungen, in verschiedenen Betriebsweisen eingesetzt:
    Monovalent, d.h. die Heizwärme wird ausschließlich durch die Wärmepumpe erzeugt; gängig ist die Kombination mit einer elektrischen Zusatzheizung im Wasserspeicher.
    Bivalent: Das Heizsystem besteht neben der Wärmepumpe aus einem weiteren Wärmeerzeuger (z.B. eine Brennwertheizung)

    Als Wärmequelle nutzen Wärmepumpen die Umgebungsluft (Luft/Wasser-Wärmepumpe), Grundwasser (Wasser/Wasser-Wärmepumpe) oder Erdwärme (Sole/Wasser-Wärmepumpe). Die größte Temperaturkonstanz als Wärmequelle bietet Grundwasser. Wasser/Wasser-Wärmepumpen nutzen Grundwasser in einer Tiefe von 5 – 15m; hier gewährleisten gleichmäßige Temperaturen von 8° - 12°C den größten mit Wärmepumpen zu erreichenden Energiegewinn: Leistungszahl 5. Die Nutzung einer Grundwasser-Wärmepumpe erfordert eine ausreichend große Menge Grundwasser und die Erlaubnis der Unteren Wasserwirtschaftsbehörde.

    Erdwärme wird gewöhnlich über Erdreichkollektoren (ein Rohrschlangensystem in ca. 1,50m Tiefe) dem Erdreich entzogen und über einen Solekreislauf der Wärmepumpe zugeführt. Die Leistungszahl liegt hier bei 4. Welche Wärme aber tatsächlich dem Erdreich entzogen werden kann, hängt von der Beschaffenheit des Erdreichs ab: Lehmboden wäre optimal, sandiger Boden der schlechten Wärmeleitung wegen eher ungeeignet. Der Erdreichkollektor braucht Platz: Ca. das zwei bis dreifache der zu beheizenden Wohnfläche sollte als unbebautes Grundstück für den Kollektor zur Verfügung stehen Im Vergleich zu Erdwärme und Grundwasser ist die Heizwärmeerzeugung aus Außenluft technisch einfach.

    Bei Innenaufstellung führen wenige Meter lange Luftkanäle die Außenluft in die Wärmepumpe. Bei Außenaufstellung wird die Luft direkt angesaugt und der Vor- und Rücklauf führt über kurze hochgedämmte Leitungen ins Haus. Bei einer Leistungszahl von 3 wird die Luft/Wasser-Wärmepumpe meist bivalent betrieben.


    Heizen mit Infrarotheizung

    Mit einer herkömmlichen Elektroheizung wird durch Konfektion die Luft erwärmt. Die warme Luft steigt an die Decke und weicht an schlecht isolierten Stellen nach Aussen. Bei einer Infrarotheizung wird mit einem möglichst hohen Wärmestrahlungsanteil (Infrarot Frequenzbereich) möglichst wenig Luft sondern Wände, Decken und feste Körper im Raum erwärmt. Durch Reflektion und Absorbation entsteht ein behagliches und gesundes Klima ohne Luftaustrocknung.

    Entscheidend für einen tiefen Stromverbrauch ist der Anteil der Wärmstrahlung die ein Infrarot Heizkörper abgibt. Je höher dieser Anteil ist, desto besser ist der Wirkungsgrad und desto tiefer die Stromkosten. Inzwischen gibt es viele günstige Infrarotsysteme auf dem Markt die einen geringen Strahlungswert aufweisen. Es lohnt sich also etwas mehr zu investieren und dafür nachhaltig in den Betriebskosten zu sparen.

    Die Infrarotheizung gibt es in verschiedenen Ausführungen wie Glas, Metall oder als Badheizkörper mit Handtuchhalter.

    Vorteile einer Infrarotheizung

    Eine Infrarotheizung erzeugt die Wärme direkt im Raum wo sie genutzt wird. Viele Heizungen haben bereits einen integrierten Funkthermostat. Die Heizkörper können an der Wand oder Decke montiert werden - ein 230V Anschluss genügt.

    Weitere Vorteile der Infrarotheizung sind:

    • die Heizkörper sind wartungsfrei und haben keine Verschleissteile
    • keine Trägheit wie bei Zentralheizungen - schnelle Regelung und Reaktion
    • gesundes Klima ohne Luftaustrocknung
    • kein Technikraum erforderlich
    • autonomes System pro Raum
    • vielseitige Ausführungen wie Bild, -Tafel, - Spiegelheizung oder Badheizkörper
    • keine Russ - und Lärmemissionen
    • tiefe Investitions - und Betriebskosten (bei hochwertigen Systemen)

    Heizen im Wärmeverbund

    Die Energieeinsparverordnung (ENEV) stellt immer höhere Anforderungen an Luftdichtheit und Wärmeverluste bei Einfamilienhäusern. Immer weniger Wärmeverluste bedeuten im Umkehrschluss, dass künftig immer weniger Heizenergie benötigen werden wird – bis hin zum Passivhaus. Auch modernisierte Bestandswohnhäuser werden künftig einen immer geringeren Wärmebedarf haben – lohnt sich da noch die Investition in eine eigene Heizung?

    Mehrere Grundstückseigentümer können zusammen in eine externe Heizzentrale investieren und statt in jedem Gebäude eine eigene Heizung zu betreiben, bezieht jeder Haushalt seine Wärmeenergie von dieser Zentrale. Auf diese Weise können auch zukunftsträchtige Heizsysteme ökonomisch genutzt werden, die für moderne Einfamilienhäuser eigentlich zu groß dimensioniert werden müssten – im Verbund wäre die Wärmeleistung dann verbrauchsgerecht.

    Man kann eine solche Heizzentrale technisch und gestalterisch gut in ein Wohngebiet integrieren; eine Fertiggarage als Heizraum genügt. Die zentral produzierte Wärme wird über ein Rohrleitungsnetz zu den einzelnen Verbrauchern geführt, in der wartungsarmen Übergabestation gelangt die Wärme über einen Wärmetauscher schlussendlich in das jeweilige Heizungssystem. Ein solch zentral gelegenes Wärmeversorgungssystem spart den Verbundteilnehmern Raum, man benötigt ja keinen Aufstellplatz für eine eigene Heizung mehr; Wartungsarbeiten und den Schornsteinfeger für die Heizzentrale sind kaum teurer als bei einer eigenen Heizung und können auf alle teilnehmenden Grundstückseigentümer verteilt werden – je mehr Verbundteilnehmer, desto preiswerter.

    Wärmeverbundnetze können unterschiedlichste Wärmequellen nutzen. Effektiv arbeitende Pelletheizungen und Blockheizkraftwerke können hier eingesetzt werden; ein BHKW liefert zusätzlich noch Strom für die Verbundgemeinschaft. Auch Wärmepumpensysteme, die für einzelne Haushalte zu kompliziert oder zu teuer wären, sind für den Wärmeverbund geeignet; sofern die Umgebungsparameter es zulassen, sind Erdsonden und Grundwasserwärmepumpen im Verbund effektiver einsetzbar. Für alle diese Heizsysteme gilt jedenfalls, dass Heizenergie in der Verwendung großer zentraler Anlagen effizienter und umweltfreundlicher (CO2-Reduktion) erzeugt werden kann, als mittels dezentraler individueller Heizungen.

    Letztendlich hängt die Effektivität eines Wärmeverbundes von der Anzahl der Grundstückseigentümer ab, die bereit sind, Teil dieses Verbundes sein zu wollen. Es mag einfacher sein, sich nur mit dem Heizungsinstallateur zusammenzusetzen und sich die eigene Wunschheizung auszusuchen und einbauen zu lassen, man muss sich keine Gedanken über fremde Meinungen machen, kann entscheiden, wie man möchte. Dennoch sind die Vorteile eines Wärmeverbundes offensichtlich, auch die finanziellen. Gerade die Nutzung nachhaltiger Wärmeträger kann von den großen industriellen Energielieferanten unabhängig machen; Öl- und Gaspreise können dann steigen wie sie wollen, man wäre – gemeinschaftlich im Wärmeverbund – sein eigener Energielieferant.


    Heizen mit dem Blockheizkraftwerk

    Betrachtet man aus Sicht der Heizwärmeerzeugung ein Neubaugebiet, geben hier zig Haushalte jeweils mehrere Tausend Euro für ihren Heizkessel aus. Man fragt sich, ob das denn wirtschaftlich ist – würde eine einzige leistungsstarke Heizung für alle nicht die bessere Wahl sein, finanziell auf alle Haushalte verteilt, von allen individuell nutzbar – wäre das wirklich möglich?

    Ein Blockheizkraftwerk (kurz BHKW) wäre hier die Lösung. Ein BHKW besteht aus einem Motor, dem Generator und dem Wärmetauscher. Der Motor wird mit einem Brennstoff betrieben, die erzeugte Energie wandelt der Generator in elektrischen Strom um und die anfallende Abwärme aus Kühlwasser und Abgas wird durch den Wärmetauscher als Heizenergie brauchbar gemacht. Ein BHKW produziert also immer nutzbare Wärme und Strom, wogegen herkömmliche Heizsysteme nur Wärme produzieren. Der produzierte Strom kann vor Ort verbraucht werden und hilft, die Stromrechnung niedrig zu halten, oder wird gegen eine Vergütung ins öffentliche Stromnetz eingespeist.

    BHKW arbeiten mit zwei Motor-Arten; der Verbrennungsmotor arbeitet mit Heizöl oder Erdgas oder mit regenerativer Energie wie Biogas. Der Stirlingmotor (Dampfmotor) wird durch eine externe Wärmequelle betrieben, die umweltfreundlich am besten regenerative Brennstoffe nutzt. Ein BHKW arbeitet also nicht autark, man muss Brennstoff zukaufen.

    Wie sieht nun die private Nutzung eines BHKW aus, ist diese Technik auch im Einfamilienhaus nutzbar?
    Prinzipiell eignen sich Blockheizkraftwerke für jedes Gebäude in dem Strom und Wärme benötigt wird. Es werden BHKW auch für Einfamilienhäuser angeboten, Mikro-BHKW z.B. haben in etwa die Größe einer Waschmaschine und können bis zu 40% des Strombedarfs eines durchschnittlichen 4-Personen-Haushaltes abdecken. Strom wird aber nur produziert, wenn auch Wärme benötigt wird. Und ein BHKW arbeitet nur dann wirtschaftlich, wenn es relativ lange Laufzeiten am Stück hat – idealerweise 3000 Volllaststunden im Jahr. Bedingt durch Schwankungen des Wärmebedarfs gerade in Einfamilienhäusern kann es zu häufigem An- und Abschalten kommen, was zu einer Minderung von Effizienz und Lebensdauer führt. Wärmespeicher oder der Parallelbetrieb mit einem herkömmlichen Brenner können diese Schwankungen ausgleichen.

    Moderne Einfamilienhäuser haben sehr geringe Wärmeverluste, benötigen deshalb recht wenig Heizenergie;
    da stellt sich die Frage – auch in Anbetracht des vergleichsweise hohen Anschaffungspreises, ob sich ein BHKW für ein Einfamilienhaus wirklich lohnt. Die fortschrittliche und umweltfreundliche Technik eines BHKW kann man auch im Verbund mit mehreren Nachbarn nutzen. Man tut sich zusammen, als Aufstellungsraum dient ein Kellerraum eines Nachbarn oder eine gemeinschaftliche Fertiggarage, schafft sich gemeinsam ein BHKW an und teilt sich Kosten und Nutzen.


    Sonnenkollektoren

    Die täglich auf die Erde einstrahlende Sonnenergiemenge ist 5000 mal größer als der weltweite Energiebedarf. In unseren Breitengraden scheint die Sonne ca. 1.500 bis 1.700 Std., im Jahr, das ist die tatsächliche Dauer der direkten Sonnenstrahlung (ohne Behinderung durch Wolken, Smog usw.). In Südeuropa liegt dieser Wert gut 40% höher. Deshalb müssen bei uns Möglichkeiten genutzt werden, wenigstens die Menge an Solarenergie nutzbar zu machen, die uns zur Zeit des günstigsten Sonnenscheinangebots zur Verfügung steht; das wären in der Zeit von April bis September durchschnittlich 4,5 kWh/m² am Tag. Nutzbar sind schon Mengen von 200 W/m². Die einstrahlende Solarenergie kann direkt in nutzbare Wärme umgesetzt werden – thermische Solarsysteme, oder Strom erzeugen – Photovoltaik.

    Thermische Solaranlagen bestehen aus dem Solarkollektor, der Kompaktinstallation (beinhaltet Umwälzpumpe, Ventile, Anzeigeinstrumente, Füllhähne) und dem Solarwarmwasserspeicher, der meist bivalent, also mit Zusatzerwärmung durch einen weiteren Wärmeerzeuger betrieben wird. Gebräuchliche Kollektortypen sind der Flachkollektor und der Vakuum-Röhrenkollektor. Der Flachkollektor ist einfacher aufgebaut und deshalb billiger als ein Vakuum-Röhrenkollektor. Das Sonnenlicht erwärmt hier direkt eine flache wärmeabsorbierende Fläche, die Wärme gut leitet und mit Röhren durchzogen ist, in denen sich die Wärmeträgerflüssigkeit befindet.
    Ein Röhrenkollektor besteht aus zwei konzentrisch ineinander gebauten Glasröhren. Zwischen beiden Röhren herrscht ein Vakuum – deshalb der Name; dieses Vakuum verringert Wärmeverluste. In der inneren Röhre befindet sich die Wärmeträgerflüssigkeit. Vakuum-Röhrenkollektoren haben einen höheren Wirkungsgrad als Flachkollektoren und sind somit sehr gut für die Heizungsunterstützung geeignet – sind aber auch teurer.
    Pro Person kann mit einem Warmwasserbedarf von 50-80l gerechnet werden, das Speichervolumen liegt bei ca. 100l / Person; das ergibt eine Kollektorfläche von 1,5m²/Person. Eine vierköpfige Familie benötigt somit ca. 6,0m² Kollektorfläche und einen mind. 400l-Warmwasserspeicher. So kann eine Deckung des Warmwasserbedarfs über das Jahr gesehen von ca. 60% ermöglicht werden; einen guten Sommer kann man ohne Zusatzerwärmung des Brauchwassers überstehen.

    Eine Photovoltaik-Anlage (PV-Anlage) wandelt Sonnenergie direkt in elektrischen Strom um. Das Kernstück einer Photovoltaik-Anlage bilden die Solarzellen, die zu Solarmodulen verbunden werden, hier wird Sonnenlicht in Gleichstrom umgewandelt. Gleichstrom kann mit üblichen Haushaltsgeräten nicht genutzt werden, weshalb ein Wechselrichter den Gleichstrom in den bei uns nutzbaren 230V/50Hz-Wechselstrom umwandelt. Bevor man in eine PV-Anlage investiert, sollte man überlegen, wozu man PV-Strom erzeugt. Es bieten sich zwei Optionen. Entweder sie bauen die Anlage, um möglichst viel des erzeugten Stroms ins Netz einzuspeisen. Für jede eingespeiste Kilowattstunde bekommt man Geld vom Staat, die so genannte Einspeisevergütung. Oder man nutzt den Strom selbst, wobei an sonnenreichen Tagen viel Strom produziert wird – und nachts überhaupt keiner. Die moderne Weiterentwicklung von Solarstrom-Akkus, sogenannten Speicherlösungen, führt heutzutage aber zu deutlich höherer Effizienz beim PV-Eigenverbrauch, ohne dabei überschüssigen Strom ungenutzt verpuffen zu lassen.

    Sehr wichtig für den Sonnenenergieeintrag sind die örtlichen und klimatischen Bedingungen: Standort des Gebäudes (jährliche Sonnenscheindauer, Verschattung durch Bäume oder Gebäude), Himmelsrichtung der Dachflächen und Kollektorneigung (Dachneigung).


    Warmwasserspeicher

    Die zur Wassererwärmung produzierte Energie wird oft nicht direkt verbraucht. Gerade bei der Nutzung von Solarthermie wird Wärme nicht immer zu Zeiten der größten Nachfrage bereitgestellt. Um Phasen auszugleichen, in denen die Anlage einen Überschuss oder Mangel an Wärme produziert, sind Pufferspeicher notwendig. Im Pufferspeicher, auch Brauchwasserspeicher, ist das Wasser selbst das Speichermedium. Um das erwärmte Wasser möglichst lange und mit wenig Wärmeverlusten zu speichern, gibt es verschiedene Möglichkeiten.

    Grundsätzlich unterscheidet man zwischen monovalenten und bivalenten Speichern. Nutzt man seine Solarthermieanlage nur zur Brauchwassererwärmung (warmes Wasser zum Baden, Duschen, Waschen), kommt ein monovalenter Speicher zum Einsatz, „monovalent“, weil hier nur ein Wärmeerzeuger Energie in den Pufferspeicher einspeist. Das Heizungswasser, von einem weiteren Heizsystem erzeugt, wird in einem zweiten Speicher bereitgehalten.
    Pufferspeicher für Solaranlagen, sollen möglichst bivalent betrieben werden. Hier speisen zwei Wärmeerzeuger gemeinsam in einen Solarspeicher ein: die Solarthermieanlage und in sonnenarmen Zeiten ein konventionelles System wie z.B. ein Gasbrennwertkessel. Ein Kombispeicher kann die Wärme aus der Solarthermie-Anlage oder Wärmepumpe für das Brauchwasser wie auch das Heizungswasser speichern.

    Das Nutzwasser im Wasserbehälter wird über einen Wärmetauscher erwärmt. Bei der Solarthermie-Anlage und bei Wärmepumpen-Systemen gelangt die gewonnene Wärme im Arbeitsmittelkreislauf bzw. mittels Wärmeträgerflüssigkeit über einen Wärmetauscher in den Brauchwasserspeicher. Ein interner Wärmetauscher ist meist nichts anderes als ein Kupferrohr, das spiralförmig im Speicher verläuft. Die Spiralform dient dazu, eine möglichst große Oberfläche für den Austausch der Wärme zu erzielen. Externe Wärmetauscher befinden sich nicht im Speicher, sondern an den Zuleitungsrohren. Vorteile externer Wärmetauscher sind die deutlich geringere Verkalkung und die leichte Zugänglichkeit, falls einmal ein Austausch erforderlich sein sollte.

    Warmwasserspeicher werden in verschiedenen Versionen angeboten, von technisch einfachen Brauchwasserspeichern bis zu komplizierten Schichtenspeichern. Bei einfache Pufferspeichern gelangt die Wärme über einen Wärmetauscher in den unteren Teil des Speichers und erhitzt das Wasser von unten nach oben. Schichtenspeicher dagegen machen sich die physikalische Eigenschaft zu Nutze, dass Wasser je nach Temperatur eine unterschiedliche Dichte hat, also schwerer oder leichter ist. Warmes Wasser ist leichter und steigt nach oben, kaltes Wasser bleibt unten. Verglichen mit einer gleichmäßigen Wärmeverteilung einfacherer Speicher, weist ein Schichtspeicher im oberen Bereich eine höhere Temperatur auf, im unteren eine niedrigere. Das ermöglicht es, sowohl die Zuführung als auch die Entnahme von Wärmeenergie effektiver zu gestalten. Besonders effektiv sind Schichtladespeicher, die das Wasser in genau der Höhe zuführen, in der die passende Temperatur im Speicher herrscht. Das geschieht über ein Rohr mit mehreren Verschlüssen in unterschiedlicher Höhe, die sich abhängig von der Temperatur öffnen oder schließen.


    Tags dieser Seite in anderen Beiträgen
    Wärme Energie Erdgas Wärmepumpe Strom Brennstoff BHKW Nutzung Öl Heizöl Brennwerttechnik EnEV Wärmetauscher Heizung Wärmepumpen Holz Speicher Energieträger Grundwasser Heizsystem Gebäude Einfamilienhäuser Heizenergie Leistungszahl Verfügung Vakuum Modernisierung Brennwertheizung Scheitholz Pufferspeicher Erdwärme Temperatur Wärmeerzeuger Infrarotheizung Heizsysteme Wirkungsgrad Wärmequelle Wärmeverluste Motor Röhrenkollektor Verbund Heizzentrale Grundstückseigentümer Photovoltaik Heizkörper Gleichstrom Solarthermie Pellets Pelletheizungen Solarthermieanlage

    Bericht bewerten


    Ihre E-Mailadresse (zur Bestätigung)

    Sicherheitsfrage: *


    Oben