Lexikon: Heizung

 

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Bild: Warmwasserheizung.jpg an einem Heizkörper]] Eine Heizung führt bestimmten Orten Wärme zu. Dadurch entsteht dort eine höhere als im unbeheizten Zustand. Die Einhaltung der angestrebten Temperatur wird durch Steuerungstechnik|Steuerung oder Regelung der Heizung erreicht. Das Wort Heizung ist meist eine bequeme umgangssprachliche Kurzwort|Kurzform für genauere Bezeichnungen wie Gebäudeheizung, Raumheizung, Zentralheizung, Fernwärme|Fernheizung, Fahrzeugheizung, Kohleheizung, Gasheizung, Ölheizung, Wärmepumpenheizung, etc.

Die älteste Heizung, die auf die Erde einwirkt, ist die . Sie strahlt aus einer mittleren von 149,5 Millionen Kilometer. Neben dem sichtbaren Teil der Sonnenspektrum|Sonnenstrahlung heizt auch die unsichtbare die Erde auf. Als direkte Heizung für das menschliche Wärmebedürfnis hat die Sonne aber Nachteile. Tag- und Nachtwechsel, Wolken, en verhindern eine beständige Wärmeversorgung. Durch die Nutzung des s schufen sich die Menschen eine Heizung, die den Wunsch nach Wärme unabhängig vom Sonnenstand erfüllt. Das offene Lagerfeuer ist noch eine sehr einfache Form. Im freien Gelände, in der , im Zelt und in der Hütte (Gebäude)|Hütte diente es aber schon zum kochen und wärmen. Aus diesen Anfängen heraus entwickelten die Menschen weitere Formen der Heizung für die unterschiedlichsten Aufgaben.

Eine ebenfalls einfache Form ist die Einzelheizung. Sie hat den Zweck die direkte Umgebung an dem sie steht zu beheizen. Sie kann aus einem offenen Kamin, einem geschlossenen Ofen (Wärme)|Ofen (z. B. Kachelofen, Grundofen, Dauerbrandofen mit angeschlossenem Öltank) oder aus einer elektrisch betriebenen Widerstandsheizung (z. B. Heizlüfter, Heizstrahler oder Nachtspeicherheizung|Elektrospeicher-Heizung) bestehen.

Die Zentralheizung (Sammelheizung) sorgt für die Energieumwandlung für ein oder mehrere Räume oder Gebäude über eine Fernheizung zentral. Die Warmwasserheizung arbeitet mit Wassertemperaturen zwischen 30 °C und 100 °C. Das Wasser wird durch Rohrsysteme in Heizkörper (Heizleiste, Radiator), Fussbodenheizung oder Wandheizung gepumpt und gibt dort Wärme ab. Bei der Heißwasserheizung und der Dampfheizung wird das Wasser über 100 °C erwärmt. Der erzeugte Wasserdampf wird durch Rohrleitungen transportiert und Kondensation|kondensiert in den Heizkörpern unter Wärmeabgabe, das Kondensat fließt zum Heizkessel zurück. Die bei der Kondensation freiwerdende latente Wärme bewirkt eine sehr große freigesetzte Heizleistung.

Wird die Wärme zentral in einem Heiz- oder Heizkraftwerk erzeugt und an mehrere räumlich entfernte Wäremabnehmer verteilt, so spricht man je nach räumlicher Größe des Wärmeverbundes von einer Nahwärme, bzw. Fernwärme|Fernwärmeversorgung. Derartige Wärmeverbundnetze finden bei der Wärmeversorgung von Stadtteilen und in Industrieanlagen Verwendung.

Moderne Zentralheizungen arbeiten heute mit Brennwerttechnik (Gas oder Öl) oder verbrennen CO2-neutral Holzpellets (Pelletheizung). Bei guter Gebäudeausrichtung und sehr guten Dämmstandard des Gebäudes (Passivhaus) kann die Heizung durch eine thermische Solaranlage unterstützt werden.

Die Luftheizung verwendet Warmluft als Heizmittel. Dieses Prinzip ist als Hypokaustum|Hypokausten-Luftheizung seit dem 1. Jahrhundert v. Chr. bekannt.

Geschichte

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Warmwasserheizung (Zentralheizung)

Eine Warmwasserheizung besteht aus einem Wärmeerzeuger, der das Wärmeübertragermedium Wasser erwärmt und mit Hilfe einer Pumpe oder durch den Dichteunterschied des Wassers (Schwerkraftheizung) durch Rohrleitungen (Vorlauf) zu den Heizflächen liefert, die die Wärme an den zu beheizenden Raum abgeben. Anschließend fließt das abgekühlte Wasser über die Rücklaufleitungen zurück zum Wärmeerzeuger.

Hydraulischer Abgleich

Unter dem Hydraulischen Abgleich von Warmwasserheizungen versteht man Maßnahmen, die dazu führen, dass alle Räume gleichmäßig mit genau der gewünschten Wärmemenge versorgt werden. Je nachdem, ob ein Heizkörper bezogen auf den jeweiligen Raum eher groß dimensioniert ist oder eher klein, benötigt der Heizkörper bei gleicher Vorlauftemperatur einen größeren oder kleineren Volumenstrom. Dies wird beim hydraulischen Abgleich durch unterschiedliche Einstellungen an den Thermostatventilen der einzelnen Heizflächen berücksichtigt. Dazu werden heute standardmäßig sogenannte voreinstellbare Thermostatventile oder Thermostatventile mit angepasstem Durchflusskennwert (angepasste kV-Kegel) eingesetzt.

Der hydraulische Abgleich ist Voraussetzung für die Minimierung des Stromverbrauchs der Umwälzpumpe und der Kosten für Rohrnetz und Armaturen. Jeder Handwerker ist nach der Verdingungsordnung für Bauleistungen (VOB) Teil C verpflichtet Heizungsrohrnetze hydraulisch abzugleichen, ansonsten ist sein Werk unvollständig. Nur in hydraulisch abgeglichenen Anlagen können optimal (d. h. klein) dimensionierte Umwälzpumpen eingesetzt werden. In nicht hydraulisch abgeglichenen Anlagen, werden die Volumenströme der einzelne Heizkörper nicht auf die erforderliche (geplante Heizlast) begrenzt, vollständig geöffnete Thermostatventile führen vorübergehend zu hydraulischen Kurzschlüssen, wodurch in diesen Momenten eine Unterversorgung in anderen Räumen entsteht. Dies wird in der Praxis oft durch zu große Umwälzpumpen kompensiert - wenngleich diese "Lösung" einen erhöhten Hilfsenergiebedarf (Stromverbrauch) und häufig auch starke Fließgeräusche mit sich bringt.

Heizungs-Umwälzpumpe

In heutigen Warmwasserheizungen wird der Transport der Wärme vom Kessel zu den Heizkörpern durch eine Umwälzpumpe sichergestellt. Im Einfamilienhaus reichen in der Regel kleinste Pumpenleistungen aus. Die energiesparendsten Umwälzpumpen für den Ein- und Zweifamilienhausbereich kommen heute mit einer elektrischen Leistungsaufnahme von 5 bis 7 Watt aus, oft werden Pumpen mit 40 Watt und mehr eingesetzt. In der Regel sind die Pumpen heute zu groß dimensioniert.

Berechnung einer Raumheizung

Um den Leistungsbedarf einer Heizung für einen geschlossenen Raum zu ermitteln, ist die Berechnung des Wärmedurchgangs der Raumbegrenzungsflächen (Wände, Decke, Fußboden, Türen, Fenster) nötig. Die über die Flächen abströmende Wärme muss als Heizleistung zugeführt werden.


\dot{Q}= U \cdot A\cdot (t_2 - t_1)


\dot{Q} = Leistung in W (1 Nm / s = 1 J / s = 1 W)
U = Wärmedurchgangszahl in W / (K * m²)
A = Fläche in m²
t_1 = Aussentemperatur in °C
t_2 = Zimmertemperatur in °C
Für Räume mit mehreren Aussenwänden ist ein Leistungszuschlag von 10 bis 15% erforderlich.Der Leistungsbedarf wird für alle Flächen des Raumes getrennt berechnet und später addiert. Siehe auch Wärmeklau

Die Berechnung wird in der EN ISO 12831 (Heizlast) geregelt (bis Okt. 2004 galt DIN 4701 Wärmebedarf).

Regelung

Die Kontrolle über das Heizverhalten der Anlagen ging mit dem Stand der Technik mit. Gab es bei den ersten großen Heizungsanlagen noch Heizer zur Unterhaltung und Kontrolle des Verbrennungsvorgangs, so wird dies heute von elektronischen Regelungen mit automatischer Kontrolle der Brenngutzufuhr übernommen.

Dabei werden zu Optimierung des Brennmitteleinsatzes als auch des Benutzerkomforts Umweltdaten (Innen-/ Außentemperatur, Wochentag und Tageszeit) und Benutzereinstellungen (Wach-/ Schlafphasen, Temperierung) in das Regelverhalten einbezogen. Damit können die Temperaturen im Heizungskreislauf und damit auch die Heizleistung und die Energieverluste auf das notwendige Maß reduziert werden.

Manche Steuerungen verfügen auch über eine manuelle Überbrückung der Automatik zur individuellen Verlängerung der Tagphase gegenüber der eingestellten Nachtphase (z.B. bei abendlichen Veranstaltungen, daher auch 'Partytaste' genannt).

aktuell (gilt für Deutschland)

Viele alte Heizkessel müssen laut Bundes-Immissionsschutzverordnung kurzfristig ausgetauscht werden, denn ab dem 1. November 2004 gelten strengere Abgasverlustwerte für Gas- und Ölheizungen: Heizkessel mit einer thermischen Leistung von 4 bis 25 kW dürfen einen Abgasverlustwert von 11% nicht überschreiten. Bis zum 31. Dezember 2006 sind laut Energieeinsparverordnung (EnEV) solche Öl- und Gasheizkessel auszutauschen, die vor Oktober 1978 eingebaut wurden. Unabhängig von diesen Vorschriften dient als Orientierung für die Nutzungsdauer von Anlagenkomponenten die VDI 2067. Demnach sind Heizkessel nach 18 bis 20 Jahren verbraucht, Gebläsebrenner nach 12 bis 15 Jahren sowie Armaturen und Tank (Stahlblech) nach 20 Jahren.

Typen

  • Ölheizung
  • Brennwertkessel
  • Wärmepumpenheizung
  • Grundofen
  • Feuerstelle
  • Holzheizung
  • Brennofen
  • Hypokaustum
  • Kachelofen
  • Warmwasserheizung (1716 in England)
  • Flächenheizung
  • Dampfheizung 1784 (James Watt)
  • Gasofen|Gasöfen (frühes 19. Jahrhundert)
  • Elektroheizung
  • Kotatsu (beheizter Tisch bzw. Erdloch in )

Dienstleistungen

  • Fernwärme|Fernheizwerk (seit 1880, New York City|New York)
  • Contracting

siehe auch: Geothermale Warmwasserheizung

Weblinks

Kategorie:Haustechnik Kategorie:Wärmeenergietechnik