Wie viel Energie eine Heizung benötigt, hängt nicht allein vom Wärmeerzeuger ab. Auch Dämmstandard, Fenster, Heizflächen, Rohrnetz, Warmwasserbereitung und eingestellte Temperaturen beeinflussen den Verbrauch. Bei einer Sanierung reicht es daher nicht, nur das alte Heizgerät gegen ein neues auszutauschen. Zuerst muss geklärt werden, wie viel Wärme das Gebäude tatsächlich benötigt und mit welchen Temperaturen sie verteilt werden kann. Erst danach lässt sich beurteilen, welche Technik zum vorhandenen Gebäude passt.
Kurzfassung
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Der Wärmebedarf entsteht im Gebäude
Eine Heizungsanlage ersetzt die Wärme, die aus dem Gebäude nach außen verloren geht. Schwach gedämmte Außenwände, ältere Fenster oder ein ungedämmtes Dach erhöhen diese Verluste. Auch regelmäßiges Lüften führt dazu, dass die erwärmte Raumluft durch kühlere Außenluft ersetzt wird. Je größer die Verluste ausfallen, desto mehr Heizwärme muss bereitgestellt werden.
Für die Auslegung einer Anlage ist die Heizlast wichtig. Sie beschreibt, welche Wärmeleistung ein Gebäude bei festgelegten Außen- und Raumtemperaturen benötigt. Ein Jahresverbrauch allein reicht dafür nicht aus, weil er auch vom Nutzerverhalten und vom Wetter beeinflusst wird. Nach einer Dämmung oder einem Fenstertausch kann sich die erforderliche Heizleistung deutlich verändern.
Heizflächen bestimmen die nötige Wassertemperatur
Heizkörper und Fußbodenheizungen übertragen die Wärme des Heizwassers an den Raum. Wie viel Wärme abgegeben wird, hängt unter anderem von Fläche, Bauart und Temperatur des Heizwassers ab. Kleine Heizkörper benötigen unter gleichen Bedingungen meist höhere Temperaturen als große Heizflächen.
Eine Fußbodenheizung verteilt Wärme über eine wesentlich größere Fläche. Sie kann daher mit niedrigeren Vorlauftemperaturen auskommen. Bestehende Heizkörper müssen jedoch nicht automatisch ersetzt werden. Sind sie ausreichend groß dimensioniert, können auch sie mit abgesenkten Systemtemperaturen arbeiten.
Für das energieeffiziente Heizen sind neben dem Wärmeerzeuger auch Heizflächen, Rohrnetz und erforderliche Vorlauftemperaturen zu berücksichtigen. Zu hohe Systemtemperaturen vergrößern die Wärmeverluste über Leitungen und können den Energiebedarf bestimmter Wärmeerzeuger erhöhen.
Wärmeerzeuger arbeiten nach verschiedenen Prinzipien
Gas- und Ölheizungen erzeugen Wärme durch Verbrennung. Brennwertgeräte nutzen zusätzlich einen Teil der Wärme aus dem Wasserdampf im Abgas. Niedrige Rücklauftemperaturen begünstigen die Kondensation und damit die Nutzung dieser Wärme.
Wärmepumpen gewinnen Wärme aus Außenluft, Erdreich oder Grundwasser. Ein Kältemittel nimmt diese Wärme auf, bevor ein Verdichter das Temperaturniveau anhebt. Der Verdichter benötigt dafür Strom. Ein kleiner Temperaturunterschied zwischen Wärmequelle und Heizwasser begünstigt einen geringeren Strombedarf der Wärmepumpe.
Solarthermische Anlagen erwärmen einen Wärmeträger durch Sonneneinstrahlung. Die erzeugte Wärme kann für Trinkwarmwasser oder zur Heizungsunterstützung verwendet werden. Da die verfügbare Sonnenenergie jahreszeitlich schwankt, wird Solarthermie üblicherweise mit einem Speicher und einem weiteren Wärmeerzeuger verbunden.
Das Rohrnetz beeinflusst die Wärmeverteilung
In einem Heizsystem muss jeder Raum die Wassermenge erhalten, die für seine Heizleistung erforderlich ist. Sind die Volumenströme im Heizkreis nicht auf die einzelnen Heizflächen abgestimmt, können nahe am Wärmeerzeuger gelegene Heizkörper mehr Heizwasser erhalten als weiter entfernte. Einige Räume erreichen ihre Solltemperatur dann früher, während andere nicht ausreichend erwärmt werden.
Beim hydraulischen Abgleich wird ermittelt, welche Heizwassermenge die einzelnen Heizflächen benötigen. Berücksichtigt werden unter anderem die Heizlast des Raumes und die Leistung des jeweiligen Heizkörpers. Auf dieser Basis werden Ventile und Umwälzpumpe eingestellt. Zu hohe Volumenströme und daraus entstehende Strömungsgeräusche lassen sich auf diese Weise begrenzen.
Auch die Heizkurve gehört zur Abstimmung einer witterungsgeführten Anlage. Sie legt fest, welche Vorlauftemperatur bei einer bestimmten Außentemperatur vorgesehen ist. Ist sie zu hoch eingestellt, wird das Heizwasser stärker erwärmt als nötig. Eine zu niedrige Einstellung kann dagegen dazu führen, dass einzelne Räume an kalten Tagen ihre vorgesehene Temperatur nicht erreichen.
Warmwasser benötigt eine eigene Betrachtung
Für die Warmwasserbereitung muss auch außerhalb der Heizperiode Wärme erzeugt werden. Bei Anlagen mit Warmwasserspeicher wird Trinkwasser erwärmt und bis zur Entnahme auf einer festgelegten Temperatur gehalten. Über die Speicheroberfläche wird während dieser Zeit Wärme an die Umgebung abgegeben. Die Höhe dieser Speicherverluste hängt unter anderem von der Dämmung, der Speichertemperatur und der Dauer der Speicherung ab.
Weitere Verluste entstehen zwischen Speicher und Entnahmestellen. Je länger die Warmwasserleitungen sind und je höher ihre Temperatur liegt, desto mehr Wärme kann über die Rohroberfläche abgegeben werden. Zirkulationsleitungen halten warmes Wasser im Leitungsnetz in Bewegung und verkürzen dadurch die Wartezeit an entfernten Zapfstellen. Ihre Betriebszeiten und die Rohrdämmung beeinflussen die dabei auftretenden Wärmeverluste.
Sanierungen verändern den erforderlichen Heizbetrieb
Eine Dämmung von Außenbauteilen oder der Austausch älterer Fenster verringert die Wärmeverluste des Gebäudes, sofern die neuen Bauteile einen niedrigeren Wärmedurchgang aufweisen. Damit sinkt auch die Heizleistung, die zum Ausgleich dieser Verluste benötigt wird. Heizkurve, Pumpenleistung und Ventileinstellungen sollten nach solchen Maßnahmen anhand des veränderten Wärmebedarfs überprüft werden.
Ablagerungen am Wärmetauscher können den Wärmeübergang zwischen Wärmeerzeuger und Heizwasser beeinträchtigen. Verschmutzte Filter erhöhen je nach Anlagentyp den Strömungswiderstand, während fehlerhafte Pumpeneinstellungen zu ungeeigneten Volumenströmen führen können. Bei Wartungsarbeiten werden entsprechende Bauteile kontrolliert und erforderlichenfalls gereinigt. Temperaturen, Druckwerte und weitere anlagenspezifische Messwerte zeigen, ob Abweichungen vom vorgesehenen Betriebsbereich vorliegen.
Fazit
Der Heizenergiebedarf hängt zunächst von den Wärmeverlusten des Gebäudes ab. Heizflächen und Rohrnetz bestimmen anschließend, mit welchen Temperaturen und Wassermengen diese Wärme in den Räumen bereitgestellt werden muss. Der Wärmeerzeuger muss auf diese Anforderungen sowie auf die Warmwasserbereitung ausgelegt sein.
Nach einer Dämmung, einem Fenstertausch oder anderen Maßnahmen an der Gebäudehülle kann weniger Heizleistung erforderlich sein als zuvor. Vor dem Austausch einer Heizung sollten deshalb Heizlast, benötigte Vorlauftemperaturen und vorhandene Heizflächen geprüft werden. Daraus ergeben sich die technischen Anforderungen an Wärmeerzeuger, Pumpeneinstellung und Regelung.
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