Bauberatung  in Niedersachsen

Moderne Heizung im EigenheimWohnräume wurden in der kalten Jahreszeit schon immer beheizt. Zunächst griff man dafür auf offenes Feuer in Kaminen und später auf Holzöfen zurück. Heizungen mit Holzöfen blieben auch in Deutschland in den ländlichen Gebieten bis weit in die 1950er Jahre hinein verbreitet. Parallel dazu entwickelten sich schon ab dem 17. Jahrhundert die ersten Warmwasser-Zentralheizanlagen, die anfangs noch mit Holz, später dann mit Öl befeuert wurden. Im Zuge ihrer weiteren Entwicklung konnten sie dann auch durch Temperatursensoren gesteuert werden. Öl- und Gasheizungen sind bis heute die am weitesten verbreitete Heiztechnik bei Gebäudeheizungen. Die zunehmende Verknappung fossiler Rohstoffe und die dringende Notwendigkeit, Heizungen wesentlich ökonomischer und ökologischer zu gestalten, haben in den letzten zwanzig Jahren zu zahlreichen technischen Neuentwicklungen geführt, die nicht nur umweltfreundlicher sondern auch kostengünstiger heizen - diese Technologien stehen heute bereits für jedes Massivhaus zur Verfügung: Wärmepumpen, Gasbrennwertheizungen, Solarthermie und Kraft-Wärme-Kopplung als Heiztechnologie. Der nachfolgende Text gibt einen kurzen Überblick.

Wärmepumpen

Das Funktionsprinzip von Wärmepumpen ähnelt der umgekehrten Arbeitsweise eines Kühlschranks: So, wie der Kühlschrank seinem Inneren die Wärme entzieht und an die Umgebungsluft abgibt, so entziehen Wärmepumpen einem bestimmten Medium Wärme und geben sie dann als Heizwärme an das Innere eines Hauses ab. Wärmepumpen arbeiten allerdings wesentlich effizienter als ein Kühlschrank, denn mit einem Kühlschrank zu heizen wäre nicht sehr sinnvoll.

Je nach Standort und baulichen sowie physikalischen und geologischen Gegebenheiten kommen unterschiedliche Formen der Wärmepumpentechnologie in Betracht, die sich vor allem durch das jeweilige Medium unterscheiden, dem Wärme entzogen wird: Das kann einerseits die Umgebungsluft sein, aber auch die bereits vorgewärmte Abluft eines Gebäudes; Wärme kann aber auch aus dem Erdreich, dem Grundwasser oder dem Erdreich gewonnen werden. Temperatursensoren spielen bei der Wärmepumpentechnologie eine wichtige Rolle, weil es immer um Temperaturgefälle geht. Wärmepumpen bestehen aus einem Kältemittel, das die Wärme entzieht und einem Wärmeträger, der die Wärme aufnimmt. Mittels einer Elektrokompressionspumpe oder einer Gasmotorpumpe wird das Kältemittel in Rohren an der Wärmequelle entlang bewegt und gibt über einen Wärmetauscher die aufgenommene Wärmeenergie dann an den Wärmeträger, meist ein Wasser-Sole-Gemisch, ab. Dafür muss natürlich elektrische Energie zum Betrieb der Pumpe eingesetzt werden, der Wärmegewinn ist aber deutlich höher als die eingesetzte elektrische Energie. Wichtige Werte, die die Leistung der Wärmepumpe angeben, sind dabei der sogenannte COP-Wert (Coefficient of Performance) und die JAZ, die Jahresarbeitszahl. Luft-Wärmepumpen, die der Außen- oder der Abluft Wärme entziehen, können nur in einem sehr begrenzten Temperaturbereich wirksam eingesetzt werden, denn unterhalb einer bestimmten Außentemperatur verlieren sie deutlich an Wirkung. Anders sieht das allerdings bei Wärempumpen aus, die entweder dem Erdreich oder dem Grundwasser die Wärme entziehen. Sie können unabhängig von der Außentemperatur arbeiten.

Geothermische Anwendungen

Eine andere Möglichkeit, Wärmepumpen zur Gewinnung von Heizenergie einzusetzen, sind geothermische Anwendungen. Das Erdinnere ist im Regelfall sehr viel wärmer als die Erdoberfläche, und diese Wärme kann über eine Tiefembohrung nutzbar gemacht werden - allerdings nur an Standorten, die sich geologisch dafür eignen. Mittels Temperatursensoren kann dann die jeweilige Bohrtiefe ermittelt werden, die eine ausreichend hohe Temperatur aufweist.

Das Potenzial von Wärmepumpen

Je nach verwendetem System bedeutet eine Wärmepumpe einen teilweise deutlich höheren Aufwand als er für eine konventionelle Heizung nötig wäre. Sie sollte außerdem bereits im Neubau oder im Zuge einer umfassenden Sanierungsmaßnahme mit eingeplant werden. Möglichst ökologisch erzeugter Strom ist eine Voraussetzung, damit die Investition ökologischen Kriterien standhält. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, ist die Wärmepumpe eine sehr kostengünstige, wirtschaftliche und umweltfreundliche Heizalternative, die zudem das Gebäude sowohl hinsichtlich der Strom- als auch der Heizwärmeversorgung unabhängig macht und keine Brennstofflager oder -lieferungen benötigt.

Gasbrennwertheizung

Die Gasbrennwertheizung verwendet im Unterschied zur klassischen Gasheizung zur Wärmeerzeugung nicht nur den im Gas enthaltenen Heizwert, sondern die gesamte Energiemenge, die beim Verbrennen und bei der Abkühlung entsteht. Damit sind Brennwert-Gasheizungen wesentlich wirkungsvoller als herkömmliche Gasheizungen, da der Brennwert von Gas deutlich höher ist als sein Heizwert. Indem auch die entstehenden Abgase noch nahezu vollständig zur Wärmegewinnung genutzt werden, hat eine Gas-Brennwertheizung rechnerisch einen Wirkungsgrad von 111 %. Temperatursensoren regeln bei modernen Anlagen effizient die notwendige Verbrennung. Mittlerweile ist der Einsatz einer Gasheizung allerdings problematisch. Lesen Sie dazu bitte diesen Artikel: www.massivhaus-zentrum.de/gasbrennwertheizung-im-neubau.php.

Solarthermie

Unter Solarthermie versteht man die Nutzung der Sonnenenergie, um Wasser zu erwärmen. Mit ihr lässt sich kein elektrischer Strom erzeugen - diese weitere Art der Nutzung von Sonnenenergie wird Photovoltaik genannt. Solarkollektoren  können effizient zur Warmwasserbereitung genutzt werden, um einen großen Teil des benötigten Warmwassers zu liefern, aber auch um die Heizung zu unterstützen. Durch Solarkollektoren vorgewärmtes Wasser benötigt wesentlich weniger Energiezufuhr, um auf die im Heizkreislauf benötigte Temperatur gebracht zu werden. Temperatursensoren sorgen dafür, dass im Heizkreislauf nur die tatsächlich notwendige Heizenergie zugeführt wird. Im Allgemeinen lässt sich bei Bauwerken mit einer für diese Technik optimalen Lage und sehr guten baulichen Voraussetzungen durch Solarthermie jede andere Heizung vollständig ersetzen. Zusatzheizungen sind nur dort notwendig, wo Lage oder Dämmung nicht optimal sind. Umwälzsysteme und Speicher sowie eine Trennung in einen Trink- und einen Brauchwasserkreislauf können sinnvoll sein: Wasch- und Spülmaschinen kann dann bereits vorgewärmtes Wasser zugeführt werden, was deren Energieeffizienz deutlich verbessert. Das Trinkwasser kann z. B. zum Kochen, Duschen  verwendet werden.

Pelletheizung

Bei der Pelletheizung handelt es sich um eine äußerst effiziente Alternative zu einer traditionellen Öl- oder Gasheizung. Als umweltfreundliches und regeneratives Brennmaterial verbrennen die Holzpellets kohlendioxidneutral. Hiervon profitiert die Natur ebenso wie der jeweilige Nutzer, da Holz letztendlich gespeicherte Sonnenenergie ist. Bei der Pellet-Verbrennung wird stets exakt das Kohlendioxid (CO2) freigesetzt, welches das Holz im Lauf seines Lebens über die Fotosynthese aufgenommen hat. Somit arbeitet ein Pellet-Heizkessel CO2-neutral.

Funktionsweise und Ökologie

Innerhalb der Pelletheizung wird die Energie durch Holzpresslinge anstatt durch fossile Brennstoffe erzeugt. Hierbei können unterschiedliche Konzepte zur individuellen Nutzung gewählt werden. Der Fachhandel bietet vollautomatische und einfache Pelletöfen an. Bei der vollautomatischen Variante wird das Brennmaterial mithilfe einer Förderschnecke vom Pelletlager zum Pelletkessel befördert. Einfache Pelletöfen dagegen beheizen einzelne Räumlichkeiten und werden manuell mit Pellets beschickt. Die Pelletheizungen überzeugen sowohl durch ihre Nachhaltigkeit als auch durch die Möglichkeit, mithilfe eines zusätzlichen Wärmetauschers das Trinkwasser zu erwärmen. Bei der Auswahl eines Pelletofens ist der Heizwärmebedarf das wichtigste Kriterium, da der Kessel optimal abgestimmt gewählt werden sollte.

Pelletöfen erleichtern das Heizen

Ein Pelletofen eignet sich wegen seines Designs sowie seiner Leistung optimal für die Integration in den Wohnbereich. Die Holzpellets werden in ihm sicher und geruchsfrei verbrannt. Die von ihm erzeugte Wärme erwärmt einerseits die Luft, andererseits sorgt der Pelletofen für eine äußerst angenehme Strahlungswärme. Zudem arbeiten die Pelletöfen zum Teil automatisch, sodass der integrierte Vorratsbehälter lediglich einmal am Tag oder erst nach einigen Tagen (Winter oder Sommer) aufzufüllen ist. Automatische Pelletöfen schalten sich nach Erreichen der voreingestellten Temperatur eigenständig ab. Das erneute Anschalten erfolgt ebenfalls elektronisch gesteuert mithilfe eines Heißluftgebläses. Pelletöfen werden in sehr unterschiedlichen Ausführungen angeboten und sind für den Leistungsbereich bis maximal 15 Kilowatt ausgelegt. Somit sind sie auch in den Winterwochen beispielsweise ideal zur Erwärmung kompletter Häuser/Niedrigenergiehäuser geeignet. Der einfache Pelletofen für einzelne Räume ist eine optimale Wahl, wenn eventuell aus Platzgründen keine Pelletheizung installiert werden kann.

Blockheizkraftwerk mit Kraft-Wärme-Kopplung

Eine andere Möglichkeit, nicht nur Heizwärme sondern auch elektrischen Strom zu erzeugen, kann über das Prinzip der sogenannten Kraft-Wärme-Kopplung erfolgen. Bei der Gewinnung von mechanischer Energie aus einer Verbrennung, die dann in elektrischen Strom umgewandelt wird, entsteht auch Abwärme, die zum Heizen des Wohnraums genutzt werden kann. Während die Kraft-Wärme-Kopplung früher nur in großen, zentralen Wärmekraftwerken eingesetzt wurde, gibt es heute bereits Mini- und Mikro-KWK-Anlagen für einzelne Haushalte. Ein sehr großer Vorteil liegt darin, dass auch private Haushalte damit komplett energieautark werden - also unabhängig von zentralen Versorgungsunternehmen und -netzen in Bezug auf Strom und Heizenergie. Dadurch verringert sich die Grundlast, die heutige Kraftwerke für die zentralen Netze erzeugen und aufrechterhalten müssen, deutlich. Der Wirkungsgrad von rein stromerzeugenden Anlagen ist nicht sehr hoch, sofern diese Anlage aber sowohl zur Strom- als auch zur Heizwärmeerzeugung genutzt wird, steigt ihr Wirkungsgrad auf über 80 %, bei bestimmten Anlagetypen sogar auf über 90 %. Mini- oder Mikro-KWK-Anlagen sind damit eine sehr wirtschaftliche Alternative auch für Einzelhaushalte oder - größer dimensioniert - für Wohnanlagen und machen diese energetisch von bestehenden Netzen vollständig unabhängig. Problematisch ist allerdings der im Sommer geringe Wärmebedarf, der sich durch Puffer und Speicher nicht vollständig nutzen lässt und damit den Gesamtwirkungsgrad der Anlagen leicht verschlechtert.

Fördermöglichkeiten für zukunftsweisende Heizsysteme

In Deutschland stehen unterschiedliche Fördermittel zur Verfügung, wenn besonders ökologische Heizformen gewählt werden. Blockheizkraftwerke werden zusätzlich noch eigens gefördert; für Wärmepumpen, Solarthermie und andere umweltfreundliche Heiztechnologien stehen im Wesentlichen Förderungen nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) zur Verfügung. Für die Errichtung solcher Anlagen bietet die KfW zinsgünstige Darlehen an. Um bei einem geplanten Projekt die wirklich umfassende Ausschöpfung aller Fördermittel sicherzustellen, empfiehlt sich auf jeden Fall, vorab eine ausführliche Beratung in Anspruch zu nehmen und sich umfassend zu informieren - etwa auf http://www.energiefoerderung.info/.

Kombinationsmöglichkeiten der Heizsysteme - Bi- und polyvalenter Betrieb

Eine Kombination unterschiedlicher moderner Heiztechnologien ist nicht in allen Fällen sinnvoll - ausschlaggebend ist vor allem der Gesamt-Energiebedarf des  Gebäudes. Niedrigenergie- und Passivhäuser haben beispielsweise einen von vornherein so geringen Energiebedarf, dass bi- oder polyvalente Anlagen - also die Kombination mehrerer Technologien - in der Regel überdimensioniert sind. Schwierigkeiten entstehen hier dann oft auch bei der Vergabe der Fördermitten. Bei älteren Gebäuden kann es dagegen in manchen Fällen durchaus sinnvoll sein, mehrere Anlagen einzusetzen. Grundsätzlich kann der gesamte Warmwasserbedarf über Solarkollektoren gedeckt werden, auch ein komplettes Heizsystem kann damit ersetzt werden, wenn Standort und Gebäudedämmung gute Voraussetzungen bieten. Vor allem in Bezug auf die Dämmung ist es leichter, nachzubessern, als bivalente Systeme einzusetzen, denn langfristig werden durch diese Maßnahme die Kosten gesenkt. An nicht optimalen Standorten können Solarkollektoren unter Umständen aber sinnvoll durch ein Wärmepumpensystem oder eine kleiner dimensionierte Gas-Brennwert-Heizung unterstützt werden. Es entscheiden also immer die individuellen Gegebenheiten darüber, welche Ausstattung tatsächlich sinnvoll ist.

Die unterschiedlichen Heizsysteme im Vergleich

Sowohl hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit als auch ihrer Energieeffizienz unterscheiden sich die hier kurz vorgestellten Heizsysteme teilweise deutlich - und nicht alle können überall wirklich nutzbringend eingesetzt werden. Wichtig ist auch, zuvor eine grundlegende Entscheidung zu treffen, ob man sich als Hausbesitzer auch vom Stromnetz unabhängig machen möchte: Im Hinblick auf ständig steigende Energiepreise und eine mögliche komplette Unabhängigkeit vom Stromnetz kann das für manche eine sehr gute Entscheidung sein. Da dann auch selbst Strom erzeugt werden muss, ändern sich die Voraussetzungen für den Einsatz von Wärmepumpen oder die Methode der Warmwasser-Erzeugung und der Wärmeenergie natürlich grundlegend.

Die vorgestellten Systeme miteinander zu vergleichen ist deshalb problematisch, weil je nach Gesamtkonzept ganz verschiedene Voraussetzungen bestehen, innerhalb derer ein einzelnes System entweder effizient eingesetzt werden kann - oder eben nicht.

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