Heizlast, hydraulischer Abgleich, Jahresarbeitszahl oder Thermostatventil – wer sich über Heizungen informiert, stolpert oftmals über Fachbegriffe. Das Heizungsglossar erklärt kurz und knapp die gängigsten Begriffe.
Biomasse bezeichnet organisches Material, überwiegend pflanzlicher Art, das als Alternative zu fossilen Energieträgern zur Wärmeerzeugung eingesetzt wird. Zur Biomasse zählen neben Holz und Pflanzen wie Mais und Raps auch Bioabfälle und andere organische Rückstände wie Gülle oder landwirtschaftliche Nebenprodukte wie Stroh.
Biomasseheizungen eignen sich vor allem für Gebäude, in denen aufgrund schlechter energetischer Gebäudestandards hohe Vorlauftemperaturen der Heizung notwendig sind – beispielsweise in Denkmälern. Die Biomasse kann dann fossile Brennstoffe wie Öl oder Gas ersetzen.
In den meisten Ein- und Mehrfamilienhäusern verbrennen Biomasseheizungen Holz. Während sich Holzpellets für alle Gebäudegrößen eignen, kommen Scheitholzheizungen vor allem im Einfamilienhaus zum Einsatz. Bei Scheitholz, auch Stückholz genannt, handelt es sich um unverarbeitete Holzstücke, mit denen die Heizung in regelmäßigen Abständen von Hand bestückt werden muss. Bei modernen Holzpellets- oder Holzhackschnitzelanlagen für Mehrfamilienhäuser bzw. größere Gebäude erfolgt die Zufuhr automatisch. Noch größere Biomasseanlagen kommen in Fern- und Nahwärmenetze zum Einsatz. Auch wassergeführte Kachelöfen zählen zur Biomasseheizung.
Brennwertkessel sind Wärmeerzeuger, bei denen der Brennstoff mit hohem Wirkungsgrad genutzt wird. Dabei werden die Abgase so stark abgekühlt, dass Kondensat ausfällt. Die Nutzung der dabei entstehenden Kondensationswärme reduziert den Brennstoffverbrauch. Es gibt Gas-, Öl- oder Holzpellet-Brennwertkessel. Bei Gas-Brennwertkesseln kondensiert das Abgas früher, so dass die Nutzung ist. der Kondensationswärme – der sog. Brennwertnutzen – besonders effektiv.
Um Wärme in einem geschlossenen Rohrsystem optimal zu verteilen, wird Heizungswasser mit Überdruck eingebracht. Mittels einer Heizungspumpe wird der Kreislauf in Gang gehalten. Der Betriebsdruck wird mit Hilfe einer Druckanzeige dargestellt und beträgt in Wohngebäuden ca. 1,5 bis 2 bar. Ein Druckausgleichsbehälter mit einer entsprechenden Membran gleicht Unregelmäßigkeiten und Druckstöße aus und hält den Betriebsdruck konstant.
Je nach Dämmniveau der Gebäudehülle und Art der Heizkörper (normale oder Flächenheizung) benötigt ein Heizungssystem unterschiedliche Temperaturniveaus. Bei einem ungedämmten Gebäude mit relativ kleinen Heizkörpern kann die Vorlauftemperatur, mit der die Heizkörper versorgt werden müssen, im kalten Winter bis auf 90°C ansteigen. Die Rücklauftemperatur, mit der das Wasser von den Heizkörpern zum Wärmeerzeuger zurückkehrt liegt dann zum Beispiel bei 70°C. Sparsame Gebäude mit guter Dämmung und Fußbodenheizung kommen dagegen im Winter mit 35°C im Vorlauf und 25°C im Rücklauf aus. Diese Temperaturen sind besonders geeignet für die effiziente Einbindung von Wärmepumpen oder Solaranlagen.
Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) ist eine Anlage, die gleichzeitig Strom und Wärme bereitstellt. Dieser Prozess wird Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) genannt. Meist wird die KWK über die Wärmeerzeugung gesteuert, zukünftig könnte sie mehr an der Stromproduktion ausgerichtet werden. Verschiedene Brennstoffarten können so besonders effizient genutzt werden. Durch die geringen Entfernungen geht kaum Energie verloren. Je länger ein BHKW auch während der Heizperiode den Strom- und Wärmebedarf eines Gebäudes ohne zusätzliche Energiequellen decken kann, desto höher ist seine Wirtschaftlichkeit.
Bei unter 2,5 Kilowatt (kW) elektrischer Leistung spricht man von Nano-BHKW. Sie versorgen kleine Wohngebäude. Bei bis zu 15 kW Leistung handelt es sich um Mikro-BHKW für z. B. Mehrfamilienhäuser und bei bis zu 50 kW spricht man von Mini-BHKW, sie werden für Hotels, größere Betriebe oder Siedlungen eingesetzt.
Zur Unterseite „Blockheizkraftwerk“
Brennstoffzellenheizungen produzieren als Anlagen der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) Wärme und Strom. Als Energieträger kommt derzeit in der Regel Erdgas zum Einsatz, die Nutzung von Biogas ist möglich. Im Gegensatz zu anderen Heizungsarten wird das Gas nicht verbrannt, sondern in einem effizienten elektrochemischen Prozess in Wärme und Strom verwandelt. Häufig ist die Leistung von BHKW im Gebäudebereich recht niedrig. Die Kosten sind im Vergleich dazu relativ hoch, wobei umfangreiche Förderungen die Technik aktuell in den Bereich der Wirtschaftlichkeit führen.
Zur Unterseite „Brennstoffzellenheizung“
COP ist die Abkürzung für coefficient of performance, im Deutschen auch Leistungszahl genannt. Der COP-Wert beschreibt bei einer Wärmepumpe das Verhältnis von erzeugter Wärme zum dafür genutzten Strom und somit die Effizienz der Wärmepumpe. Der COP-Wert hängt immer von der Temperatur der Wärmequelle und der Temperatur im Heizsystem ab, der sogenannten Vorlauftemperatur. Dadurch gibt es für eine Wärmepumpe auch mehrere COP-Werte.
Ein Herstellerangabe kann beispielsweise wie folgt lauten: A2/W35 = 4,2. Im ersten Teil wird die Art der Wärmepumpe beschrieben, also welche Wärmequelle genutzt wird (A für Air: Luft-Wärmepumpe, B für Brine (Sole): Erd (Boden)-Wärmepumpe und W für Water: Wasser-Wärmepumpe) und die Temperatur der Wärmequelle (z.B. 2° Celsius Außentemperatur bei einer Luft-Wärmepumpe). Im zweiten Teil wird das Übergabemedium beschrieben, in der Regel handelt es sich um Wasser (W für Water) und die Vorlauftemperatur des Heizkreislaufs (z.B. 35° Celsius).
Der COP-Wert ist vor dem Kauf relevant für den Vergleich verschiedener Wärmepumpen. Im Betrieb wird die Effizienz einer Wärmepumpe mit der der Jahresarbeitszahl (JAZ) beschrieben.
Geht es um die Fördermittel für eine Wärmepumpe, ist ETA die relevante Kennzahl. Dieser europaweit vergleichbare Wert bezeichnet die Primärenergie, die für die Erzeugung einer Kilowattstunde Wärme benötigt wird. Eine Herleitung der Kennzahl ETA bietet die Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch e.V. (ASUE).
Endenergie ist der nach Energiewandlungs- und Übertragungsverlusten übrig gebliebene Teil der Primärenergie, die den Hausanschluss des Energienutzers passiert hat. Endenergie kann als Primärenergieträger vorliegen (z. B. Erdgas) oder in eine sekundäre Energieform umgewandelt worden sein. Beispielsweise wird die chemische Energie von Kohle in Kraftwerken in elektrische Energie umgewandelt und als elektrischer Strom bereitgestellt oder Rohöl (Erdöl) wird in Raffinerien in Kraftstoffe umgewandelt. Da bei der Umwandlung ein Teil der Energie verloren geht (bzw. physikalisch korrekter in nicht mehr weiter nutzbare Energieformen umgewandelt wird), ist die Summe des Endenergiebedarfs geringer als die Summe des Primärenergiebedarfs. Der Primärenergiebedarf enthält also auch alle Umwandlungs- und Übertragungsverluste. In Energiebilanzen werden üblicherweise sowohl Primär- als auch Endenergiebedarf ausgewiesen.
Quelle: Wikipedia
Als erneuerbare Energien oder regenerative Energien werden Energiequellen bezeichnet, die im menschlichen Zeithorizont für nachhaltige Energieversorgung praktisch unerschöpflich zur Verfügung stehen oder sich verhältnismäßig schnell erneuern. Damit grenzen sie sich von fossilen Energiequellen ab, die endlich sind oder sich erst über den Zeitraum von Millionen Jahren regenerieren. Erneuerbare Energiequellen gelten, neben der effizienten Nutzung von Energie, als wichtigste Säule einer nachhaltigen Energiepolitik und der Energiewende. Zu ihnen zählen Bioenergie (Biomassepotenzial), Geothermie, Wasserkraft, Meeresenergie, Sonnenenergie und Windenergie. Die bei weitem wichtigste Energiequelle ist die Sonne.
Quelle: Wikipedia
Eine Heizkurve gibt einem Wärmeerzeuger abhängig von der Außentemperatur eine Vorlauftemperatur für den Heizbetrieb vor. Je nach Heizungsart (Heizkörper, Flächenheizung usw.) und Dämmniveau eines Gebäudes ergeben sich unterschiedliche Funktionen, die je nach Einstellung steiler oder flacher verlaufen können.
Ungedämmte Altbauten mit Heizkörpern haben eine steiler verlaufende Heizkurve, die bereits bei einer Außentemperatur von zum Beispiel 15 Grad beginnen. Gut gedämmte Gebäude mit Fußbodenheizung starten den Heizbetrieb zum Beispiel erst bei einer durchschnittlichen Außentemperatur von 10°C und verlaufen mit flacher Heizkurve – also nur wenig ansteigenden Vorlauftemperaturen – auch bei Minusgraden.
Unter Heizlast versteht man in der Bautechnik die zum Aufrechterhalt einer bestimmten Raumtemperatur notwendige Wärmezufuhr, sie wird in Watt angegeben. Die Heizlast richtet sich hierbei nach der Lage des Gebäudes, der Bauweise der wärmeübertragenden Gebäudeumfassungsflächen und dem Bestimmungszweck der einzelnen Räume. Nach ihr richten sich die Notwendigkeit von Wärmeschutzmaßnahmen und die Auslegung der Heizungsanlage.
Quelle: Wikipedia
Die Heizleistung stellt die witterungsabhängige Wärmezufuhr durch einen Wärmeerzeuger dar.
Hocheffizienzpumpen sind stromsparende Heizungspumpen, die eine automatische Anpassung des Volumenstroms oder Pumpendrucks und damit der Pumpenleistung entsprechend ihrer Programmierung vornehmen. Sie werden standardmäßig bei neuen Heizsystemen eingesetzt, können aber auch in Bestandsheizungen zu erheblichen Einsparungen führen. Durch die Verwendung eines besonders sparsamen Gleichstrommotors kann der Stromverbrauch gegenüber Pumpen älterer Bauart um ein Vielfaches reduziert werden. Weiterhin wird auch bei der Wärmeversorgung Energie gespart, da nicht unnötig viel Wärme zur Verfügung gestellt wird.
Der hydraulische Abgleich einer Heizungsanlage schafft die Voraussetzung dafür, dass alle Heizkörper in einem Gebäude gleichmäßig warm werden können. Er gilt als Grundlage für einen energieeffizienten Heizbetrieb und den Einsatz von Wärmepumpen, die besonders auf niedrige Betriebstemperaturen angewiesen sind. Heizsysteme ohne hydraulischen Abgleich machen sich durch nicht ausreichend beheizbare Räume am Ende des Heizungsstrangs oder hydraulisch bedingte laut wahrnehmbare "Klopfgeräusche" bemerkbar.
Beim "Verfahren A" wird der hydraulische Abgleich über eine Schätzmethode nach dem Flächenanteil eines Raumes durchgeführt. Empfehlenswerter ist das etwas aufwändigere "Verfahren B", nach dem alle Räume und deren Heizflächen exakt ermittelt und die notwendigen Voreinstellungen der Heizkörperunterventile genau berechnet werden.
Zur Unterseite „Hydraulischer Abgleich“
Das Hygrometer ist ein Messinstrument zur Bestimmung der Luftfeuchtigkeit.
Quelle: Wikipedia
Die Jahresarbeitszahl (JAZ) gibt das Verhältnis von erzeugter Wärme zu benötigter elektrischer Energie bei Wärmepumpen wieder und zeigt damit deren Effizienz an. Wärmepumpen nutzen Umweltwärme, die sie elektrisch auf ein höheres – für Gebäude nutzbares Niveau – „pumpen“. Wenn im Laufe eines Jahres der Erzeugung von zum Beispiel 30.000 kWh Wärme ein Stromverbrauch von 10.000 kWh gegenübersteht, ergibt sich eine JAZ von 3,0.
Neben technischen Unterschieden einzelner Fabrikate ergeben sich je nach Quelltemperatur der Umweltwärme und Wärmeanforderungen unterschiedliche JAZ für Wärmepumpen. Bei jahreszeitlich konstanter Erdwärme und effizienter Warmwassererzeugung sowie niedriger Vorlauftemperaturen ist eine JAZ größer 4,0 möglich. Bei langen, kalten Wintern und hohen Anforderungen bei Vorlauftemperatur und Warmwassererzeugung wird eine Luftwärmepumpe deutlich unter 3,0 liegen.
Über einen Kessel als Wärmeerzeuger und dessen Temperaturverhalten wird die Vorlauftemperatur eines Heizungssystems bestimmt.
Die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) ist die gleichzeitige Gewinnung von elektrischer und thermischer Energie in einem Kraftwerk. Von steigender Bedeutung sind kleinere KWK-Anlagen für die Versorgung einzelner Wohngebiete bzw. einzelner Mehr- und sogar Einfamilienhäuser, sogenannte Blockheizkraftwerke (BHKW). In diesem Fall produziert der Verbraucher seinen eigenen Strom – dort wo er ihn braucht – und nutzt die dabei anfallende Wärme zum Heizen und für die Warmwasserbereitung. Ein Vorteil der KWK ist der verringerte Brennstoffbedarf für die Strom- und Wärmebereitstellung, wodurch die Schadstoffemissionen stark reduziert werden. Im Vergleich zur traditionellen Arbeitsteilung – der separaten Erzeugung von Strom und Wärme – reduziert dies den Energieverbrauch um mehr als ein Drittel und den CO₂-Ausstoß um bis zu 50 Prozent.
Pelletkessel verbrennen automatisiert etwa 1-2 cm lange Holzpresslinge (Pellets) –"standardisiertes Holz“. Der automatische Transport der Holzpellets aus dem Lager sorgt für eine komfortable Nutzung von Holzresten als nachhaltigen Brennstoff. Ähnlich wie bei Heizöl muss ein Lager vorgesehen und an die Nachbestellung von Pellets gedacht werden. Dazu kommt noch die relativ einfache Entsorgung der Asche.
Zur Unterseite „Holzpellets“
Bei Solarthermieanlagen wird warmes Wasser über einen Solarkollektor erzeugt. Dieses kann zur Warmwasserversorgung in Gebäuden oder zur Heizungsunterstützung vor allem in der Übergangszeit verwendet werden. Eine passende Speicherung sorgt auch nachts oder an einzelnen trüben Tagen noch für eine Nutzung. Solarthermieanlagen haben einen deutlich höheren Flächenertrag als PV-Anlagen und brauchen daher weniger Platz auf dem Dach oder der Fassade. Bei Photovoltaikanlagen (PV) wird dagegen elektrischer Strom aus Sonnenlicht erzeugt. Deren Ertrag ist zwar geringer, dafür ist die Anschaffung günstiger und die technische Einbindung einfacher.
Zur Unterseite „Solarthermie“
Naturbelassenes, getrocknetes, "stückiges" Holz, auch Scheitholz genannt, dient als Brennstoff für Stückholzheizungen. Diese sind vor allem im ländlichen Raum ohne nennenswerte Feinstaubbelastung und mit regionalen Bezugsquellen sinnvoll. Stückholzheizungen gelten als günstig und bedarfsorientiert. Sie sorgen rasch für eine hohe Heizleistung, sind aber auch mit Aufwand in der täglichen Nutzung verbunden, da die Heizungen von Hand bestückt werden müssen. Sie kommen daher hauptsächlich in Ein- und Zweifamilienhäusern zum Einsatz.
Thermostatventile sitzen in der Regel raumweise an Heizkörpern und ermöglichen die Regelung der Raumtemperatur. Im Thermostatkopf sitzt ein Temperaturfühler, der die Raumtemperatur mit der gewünschten voreingestellten Temperatur vergleicht und das Ventil und damit den Durchfluss im Heizkörper steuert. Die Auswahl der Temperatur kann von Hand mittels eines Drehgriffs gesteuert oder elektronisch programmiert werden.
Wärmenetze transportieren heißes Wasser über stark isolierte Rohre direkt aus einem Heizkraftwerk (mit zusätzlicher Stromerzeugung) oder Heizwerk (reine Wärmeerzeugung) in Gebäude und werden dort zum Heizen oder zur Warmwassernutzung eingesetzt. Handelt es sich um ein kleines Netz mit „nahem“ Bezug zur Heizzentrale, spricht man von Nahwärme. Fernwärme bezeichnet kilometerlange Netze in einer Großstadt mit zahlreichen Wärmeerzeugern. Die Übergabestation ist die Schnittstelle vom (öffentlichen) Wärmenetz zur (privaten) Hausanlage. Das abgekühlte Wasser des Rücklaufs fließt nach der Wärmenutzung wieder in die Zentrale zurück.
Wärmenetze werden mit verschiedenen Brennstoffen betrieben: Abwärme von Industriebetrieben, Müll, Biogas oder Biomasse genauso wie fossile Brennstoffe. Immer häufiger werden große Wärmepumpen eingesetzt, die vorrangig die Spitzenlasterzeugung von erneuerbaren Energien aufnehmen.
Zum Kompetenzzentrum „Wärmewende“ der KEA-BW.
Wärmepumpen nutzen Umweltwärme, die sie mit Hilfe von Strom in einem Verdichter auf ein höheres – für Gebäude nutzbares Niveau – "pumpen". Obwohl man bei Energie aus der Erde (Solewärmepumpen), aus Grundwasser und Außenluft im Winter nicht gerade an behagliche Heizungswärme denkt, können Wärmepumpen daraus Wärmeenergie beispielsweise in einem Verhältnis zum Stromverbrauch von 3:1 oder 4:1 an ein Gebäude abgeben. Dabei sind niedrige Heizungstemperaturen von Vorteil, da die Wärmepumpe diese leichter erreicht. Im Idealfall erfolgt der elektrische Stromverbrauch aus (der eigenen) PV-Anlage oder Windkraft.
Zur Unterseite „Wärmepumpe und Geothermie“
Mit dem Wirkungsgrad wird die Effizienz eines Wärmeerzeugers unter Normbedingungen beschrieben. Der Nutzungsgrad hingegen stellt eine durchschnittliche Nutzung in einem System über eine längere Zeitdauer (zum Beispiel ein Jahr) dar. In beiden Fällen geht es um das Verhältnis zwischen Aufwand, also der zugeführten Energie, und dem daraus gewonnen Nutzen, zum Beispiel Heizwärme.
Der Wirkungsgrad ist im Idealfall nahe 100 Prozent. Dann sind Verluste zum Beispiel durch Energieumwandlung, Abgas und Verteilung minimiert. Der Nutzungsgrad ist immer niedriger als der Wirkungsgrad, da im Praxisbetrieb selten dauerhaft optimale Bedingungen herrschen und Anlagen häufig nur teilweise ausgelastet sind.