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Energieausweis für Gebäude.
Foto: EnergieAgentur.NRW

Fachinformation

Heizsysteme

Wärmepumpe, Pelletheizung, Fernwärme oder doch eine Heizung mit fossilen Energieträgern? Die Vielfalt an Heizungssystemen ist riesig. Aber nicht für jedes Haus kommt auch jedes Heizsystem in Frage. Im folgenden Abschnitt stellen wir die unterschiedlichen Techniken und Ihre Eigenschaften vor, damit Sie Ihr zu Hause zukünftig komfortabel und energieeffizient heizen.  

Ist Ihre Anlage noch nicht so alt, dass ein Austausch ansteht, so lohnt doch ein genauer Blick in den Heizungskeller, denn drei Viertel aller Anlagen in Deutschland arbeiten nicht optimal. Mögliche  Einsparpotentiale lassen sich oftmals mit geringem Aufwand realisieren.

Brennwerttechnik

Brenntwertkessel  sind technisch ausgereift, und effizienter als Niedertemperaturkessel.
Brenntwertkessel sind technisch ausgereift, und effizienter als Niedertemperaturkessel.
Die Kesseltechnologie hat sich in den letzten 20 Jahren erheblich verändert. Wirkungsgrade wurden verbessert, Verluste drastisch reduziert und die gesetzlichen Mindestanforderungen entsprechend verschärft.

Brennwertkessel sollten immer dann zum Einsatz kommen, wenn die Energieträger Holz, Gas oder Öl verwendet werden. Sie sind technisch ausgereift, wirtschaftlich im Betrieb, effizienter als vergleichbare Niedertemperaturkessel.

Bei klassischen Wärmeerzeugern wird die Wärme einer offenen Flamme zur Erwärmung des Heizungswassers genutzt. Die heißen Verbrennungsgase gehen ungenutzt über den Schornstein verloren.

Brennwertkessel nutzen diese Restwärme im Abgas. Die Abgase werden innerhalb der Kessels abgekühlt, die enthaltene Restwärme wird freigesetzt und kann zusätzlich genutzt werden. Dieser gewünschte „Brennwerteffekt“ tritt dann ein, wenn das gesamte Heizsystem optimal aufeinander abgestimmt ist. Das anfallende Kondensat wird - meist über die Hausentwässerung - abgeführt.
Wird eine alte Heizung durch ein Brennwertsystem  ausgetauscht, sollte immer der Einsatz einer thermischen Solaranlage zur Brauch-Warmwasserbereitung und zur Heizungsunterstützung geprüft werden.

Holzpellets

Holzpellets sind klimafreundlich, ökologisch & regional verfügbar. Holzpellet-Heizungen sind durch ihre CO2-neutrale Verbrennung eine klimafreundliche Alternative zu fossilen Energieträgern wie Gas- und Öl. Sie leisten insbesondere in Kombination mit energiesparenden Maßnahmen und thermischen Solaranlagen einen erheblichen Beitrag zur Energiewende. Sie sichern Arbeitsplätze sowie regionale Strukturen, da die Belieferung mit Holzpellets aus ausreichend heimischer Produktion erfolgen kann. Holzpellet-Heizungen sind komfortabel und pflegeleicht in Betrieb und Wartung. Sie überzeugen durch hohe Wirkungsgrade von bis zu 95 Prozent.

Wärmepumpen

Wärmepumpen sind eine effiziente und umweltfreundliche Methode, unterschiedlichste Gebäude zu beheizen. Sie sind sowohl im Neubau als auch im Gebäudebestand vielfältig einsetzbar.

Wärmepumpen unterscheiden sich im Hinblick auf die Planung und Installation von herkömmlich befeuerten Heizungsanlagen im Wesentlichen durch die Erschließung der Wärmequelle. Für die sinnvolle Nutzung der Umgebungswärme stehen die Wärmequellen Erdreich, Grundwasser und Umgebungsluft zur Verfügung.

Mini-BHKW

Mikro-Blockheizkraftwerke (Mikro-BHKW) bieten den Vorteil, dass sie effizient Strom und Wärme gleichzeitig bereitstellen. Dieses Prinzip wird als Kraft-Wärme-Kopplung bezeichnet und findet in großen Einheiten wie beispielsweise Krankenhäuser Anwendung.

Aber auch in Ein- oder Mehrfamilienhäusern mit entsprechendem Wärmebedarf kann ein Mikro-BHKW als klimafreundliche und hocheffiziente „stromproduzierende Heizung“ eingesetzt werden.

Kraft-Wärme-Kopplung

Das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) ist simpel: Einmal Energie aufwenden, zweimal  profitieren. Die KWK ist eine Technologie, mit der die gleichzeitige Erzeugung von Strom und Wärme möglich ist. Der Brennstoff, der dabei zum Einsatz kommt, wird dabei zu über 90 Prozent ausgenutzt. Zum Vergleich: Herkömmliche Kraftwerke haben einen Wirkungsgrad von lediglich 45 bis 62 Prozent. Durch den Einsatz von KWK wird die eingesetzte Energie also wesentlich effizienter umgesetzt. Die KWK kann somit erheblich dazu beitragen, Primärenergie einzusparen und die anfallenden CO2-Emissionen entsprechend zu vermindern.

Die Bandbreite der KWK-Technologie, angefangen bei Mikro-KWK über dezentrale Blockheizkraftwerke (BHKW) bis hin zur Nutzung von Nah- und Fernwärme, ist enorm. Die Einsatzbereiche sind vielseitig und reichen von Einfamilienhäusern, über Industriebetriebe bis hin zu öffentlichen Einrichtungen, wie Schwimmbäder oder Krankenhäuser. Zusätzlich lassen sich erneuerbare Energien, wie Biomasse, Geothermie oder solare Energie integrieren.

Nah- und Fernwärme

Als Nah- bzw. Fernwärme wird Wärme bezeichnet, die nicht in oder auf dem Gelände des versorgten Gebäudes erzeugt wird.

Die Wärme, die in Heizzentralen entsteht, wird über gut isolierte Rohrleitungen zum Verbraucher transportiert. Als Transportmedium kommt Wasser zum Einsatz. Ein Zusammenschluss mehrerer dieser Leitungen nennt man Wärmenetz.

Wärmeverteilung und -regelung

Die in der Heizung erzeugte Wärme wird über Rohrleitungen im Haus verteilt. Damit die Wärme auf dem Weg zu den Heizkörpern und Wasserhähnen nicht verloren geht und verpufft, müssen die Rohre in unbeheizten Räumen (z. B. Keller) gedämmt werden. Schlecht geregelte, ältere Zirkulationspumpen sind neben ungedämmten Rohren ein weiterer Energiefresser. Sie haben einen sehr hohen Stromverbrauch und zudem eine schlechte Regelung, so wird warmes Wasser durch das Haus gepumpt wird, obwohl gar nicht benötigt. Aus diesem Grund ist der Einbau von hocheffizienten Zirkulationspumpen in Verbindung mit intelligenten Regelungen besonders empfehlenswert.

Programmierbare Thermostate sind teilweise auch über Internet-App steuerbar. So können einzelne Räume sehr individuell und komfortabel gesteuert werden. Beispielsweise das Bad morgens warm, tagsüber kühl.
Programmierbare Thermostate sind teilweise auch über Internet-App steuerbar. So können einzelne Räume sehr individuell und komfortabel gesteuert werden. Beispielsweise das Bad morgens warm, tagsüber kühl.

Brauch-Warmwasser

Für das Brauch-Warmwasser können sogenannte Sensor-gesteuerten Systeme eingebaut werden. Das Betätigen der Warmwasserarmatur, startet die Zirkulationspumpe für wenige Minuten und sorgt so für eine schnelle und energiesparende Bereitstellung des Warmwassers. Diese Systeme können meist problemlos in bestehenden Systemen nachgerüstet werden.

Heizung

Um die gewünschte Temperatur im Raum exakt und damit maximal energieeffizient einstellen zu können sind neben Hochenergieeffizienzpumpen korrekt dimensionierte, optimal durchflossene Heizkörper (siehe hydraulischen Abgleich) und moderne Heizkörperthermostate von besonderer Bedeutung. Thermostate bestehen aus einem Ventil und einem Thermostatkopf mit Temperaturfühler, der das Öffnen und Schließen des Ventils steuert. Jede Zahl auf dem Thermostatkopf steht für eine bestimmte Temperatur. Die mittlere Einstellung, z. B. Stufe 3, steht dabei für ca. 20 °C. Wird es im Zimmer wärmer als am Thermostat eingestellt, etwa weil die Sonne durch das Fenster scheint, dehnt sich Flüssigkeit oder Gas im Thermostatkopf aus und schließt das Ventil - weniger oder gar kein heißes Wasser strömt durch den Heizkörper. Wird es im Raum kälter öffnet das Ventil wieder. Programmierbare Thermostate funktionieren nach dem gleichen Prinzip; jedoch mit elektronischem Fühler und Elektromotor. Zudem sind sie programmierbar, teils auch über Internet-App steuerbar. So können einzelne Räume sehr individuell und komfortabel gesteuert werden. Beispielsweise das Bad morgens warm, tagsüber kühl.

Beim Thermostatventil steht jede Zahl für eine bestimmte Temperatur. Will man einen kalten Raum aufheizen, bringt es also nichts das Thermostat voll aufzudrehen.
Beim Thermostatventil steht jede Zahl für eine bestimmte Temperatur. Will man einen kalten Raum aufheizen, bringt es also nichts das Thermostat voll aufzudrehen.

Warmwasserbereitung

In vielen Gebäuden erfolgt die Warmwasserbereitung für Küche und Bad über elektrische Durchlauferhitzer. Den niedrigen Investitionskosten stehen hohe Betriebskosten gegenüber.

Bei einer Kesselerneuerung sollte daher immer geprüft werden, wie hoch der tatsächliche Aufwand zur Umstellung auf eine zentrale Warmwasserbereitung über eine Kombination aus Heizungskessel und Warmwasserspeicher ist. Die Technik im Heizungskeller ist bei der Umstellung jedoch nur die „halbe Miete“, denn in den meisten Fällen muss auch noch eine Brauch-Warmwasser Verteilung realisiert werden: Das bedeutet zusätzliche Kosten und Dreck während der Bauphase. Trotzdem lohnt sich dieser Umstieg oftmals, sowohl aus finanzieller Sicht, als auch aus Umweltschutzgründen.

Sollte die Umstellung auf eine zentrale Warmwasserversorgung nicht möglich sein, sollte auf jeden Fall ein elektronisch geregelter Durchlauferhitzer zum Einsatz kommen. Diese sind sparsamer im Verbrauch als elektrische Durchlauferhitzer und bieten einen höheren Komfort.

Heizungsoptimierung

Heizungsanlagen und Warmwasser sind für rund 85 Prozent des Energieverbrauchs im Haushalt und den damit verbundenen Kosten verantwortlich. Und da viele Heizungen nicht optimal eingestellt sind, schlummern beachtliche Einsparpotenziale im „System Heizung“, die sich schon mit geringem Aufwand ausschöpfen lassen. Moderne Heizungsregelungen lassen viele Einstellmöglichkeiten zu, so können Laufzeiten, Temperaturen und andere Werte individuell eingestellt werden.

Damit die Regelung optimal arbeiten kann, muss für jedes Gebäude entsprechend seiner Dämmung, seines Verteilsystems und den Bedürfnissen der Bewohner die sogenannte Heizkurve vom Fachbetrieb eingestellt werden. Damit kann die Vorlauftemperatur so weit wie möglich abgesenkt werden, wodurch die Heizung weniger arbeiten muss, die Rücklauftemperatur sinkt und der Brennwerteffekt häufiger einsetzt. Dadurch wird der Brennstoffverbrauch reduziert und die Energieeffizienz gesteigert.

Der hydraulische Abgleich sorgt für eine gleichmäßige, effiziente Wärmeversorgung im gesamten Gebäude.
Der hydraulische Abgleich sorgt für eine gleichmäßige, effiziente Wärmeversorgung im gesamten Gebäude.
Der hydraulische Abgleich der Heizungsanlage ist die Klammer um die gesamte Heizungsoptimierung. Er sorgt dafür, dass alle Komponenten des Heizungssystems bestmöglich aufeinander abgestimmt sind, das gesamte Gebäude optimal mit Wärme versorgt wird und ein kostengünstiger und dauerhafter Betrieb der Heizung gewährleistet ist. Wird kein Abgleich gemacht, läuft die Heizung oftmals ineffizient und Heizkörper bzw. Heizflächen werden unterschiedlich durchflossen. Denn: (Heiz-) Wasser findet den geringsten Widerstand. Als Folge sind die Heizkörper nahe der Heizung zu gut versorgt und weitentfernte Räume z.B. im obersten Stockwerk werden unterversorgt. Außerdem können Fließgeräusche stören. Grundlage des hydraulischen Abgleichs ist eine Heizlastberechnung für jeden Raum. In diese Berechnung vom Fachbetrieb geht u. a. die Wärmedämmung des Gebäudes, die Bauart der Heizkörper und der Rohrleitungen ein. Daraufhin werden die passende Heizwassermenge für jeden Raum und der optimale Druck der Heizungspumpe bestimmt. Mit den Berechnungsergebnissen werden die  voreinstellbaren Thermostatventile jedes Heizkörpers eingestellt (ggf. ist ein Austausch notwendig). Über eine Stellschraube im Ventilunterteil kann festgelegt werden, wie viel Heizwasser – unabhängig von der Einstellung des Thermostatkopfes – maximal durch das Ventil strömen soll. So kann der Durchfluss des warmen Wassers in den Heizkörper begrenzt und an den tatsächlichen Bedarf des Raumes angepasst werden. So wird gewährleistet, dass die korrekte Wassermenge mit der richtigen Temperatur zur richtigen Zeit am richtigen Ort ist und sich die Wärme  gleichmäßig im ganzen Haus verteilt, das System Heizung also optimal funktioniert.

Elektroheizung

Elektroheizungen werden lediglich an den im Haus befindlichen Stromkreislauf angeschlossen und können sofort in Betrieb genommen werden. Es entfallen zudem Wartungs- und Installationskosten. Deshalb erscheint die Stromheizung auf den ersten Blick äußerst attraktiv. Die Tücke liegt aber wie so oft im Detail. Hier ein Überblick.

Unter dem Begriff „Elektroheizung“ werden verschiedene Arten von elektrisch betriebenen Heizungen zusammengefasst. Unterschieden wird zwischen Heizungen, die Wärme direkt abgeben und Heizungen, die Wärme zwischenspeichern.

Direktheizungen werden Elektroheizungen genannt, die Wärme zu dem Zeitpunkt abgeben, zu dem sie auch die elektrische Energie beziehen. Sie geben Wärme also direkt und nicht zeitverzögert ab. Wärme entsteht also immer dann, wenn sie gebraucht wird.

Direktheizungen werden in Konvektions- und Infrarotheizungen unterteilt. Zu den Konvektionsheizungen zählen Heizlüfter, Konvektoren oder Radiatoren (auch Ölradiatoren: elektrische Erwärmung eines Öls) oder Fußleistenheizungen.

Infrarotheizungen produzieren die Wärme über Infrarotstrahlung. Im Gegensatz zu konventionellen Heizkörpern wird nicht die Raumluft erwärmt, sondern lediglich die direkt angestrahlten (menschlichen) Körper, Gegenstände und Bauteile. Der Einsatz kann sinnvoll sein, wenn Räume nur wenige Stunden pro Woche genutzt werden sollen, weil die Wärme schnell entsteht. Um ein ganzes Haus dauerhaft zu beheizen, sollte keine Infrarotheizung zum Einsatz kommen, da sie ähnlich ineffizient ist wie jede andere Elektroheizung. Außerdem kann es durch „Verschattung“ verschiedener Einrichtungsgegenstände, und damit der Unterbindung der Infrarotstrahlung,  zu bauphysikalischen Problemen in Raumecken und Bau-Anschluss kommen.

Die elektrische Speicherheizung speichert elektrisch erzeugte Wärme und gibt sie mit einer Zeitverzögerung, also bei Bedarf, wieder ab. Der Speicher wird im Allgemeinen in der Nacht aufgeladen und die Wärme über den Tag verteilt an die Räume abgegeben. Aus diesem Grund werden auch die Begriffe „Nachtstromspeicherheizung“ oder „Nachtspeicherheizung“ verwendet.

Die Klimabilanz von Elektroheizungen ist stark von der verwendeten Energiequelle der Stromerzeugung abhängig. Beim Einsatz fossiler Energieträger fällt die CO2-Bilanz deutlich schlechter aus als bei allen anderen am Markt verfügbaren Heizsystemen. Beim derzeitigen Strommix in Deutschland emittieren Nachtspeicherheizungen wesentlich mehr klimaschädliches CO2 als fossile Heizungen. Stammt die elektrische Energie aus erneuerbarer Energie (Wind, Photovoltaik, Wasserkraft), so ist die Emissionsbilanz besser als bei Heizungen auf Gas- oder Ölbasis. Wichtig: Elektroheizungen haben aber immer eine deutlich schlechtere Umweltbilanz als die ebenfalls elektrisch betriebenen Wärmepumpen, da direkt-elektrische Heizungen pro kWh Wärme etwa 2,5 bis 4 mal so viel Strom benötigen wie Wärmepumpen.

Links

Dipl.-Ing. (FH) Lale Küçük, M. B. Eng.
Beratung und Netzwerk Wärme/Gebäude
EnergieAgentur.NRW
0202 2455271
kuecuek@energieagentur.nrw

Sie erreichen die EnergieAgentur.NRW außerdem werktags von 8 bis 18 Uhr über die Hotline unter 0211 - 8371930.

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