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Moderne Heiztechniken kennen und nutzen

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Dipl.-Ing. Michael Holzhauer, Bauherrenberater des Bauherren-Schutzbund e.V.

Die Zentralheizung mit unterschiedlichen Wärmeerzeugern und Energieträgern stellt neben Fernwärme-, Etagen-, Block- und Einzelofenheizung heute mit einem Anteil von rund 70% das mit Abstand am meisten verbreitete Gebäudeheizungssystem dar.

So das Ergebnis von Erhebungen durch die statistischen Ämter des Bundes und der Länder aus dem Jahre 2011. Erste öl- und gasbetriebene Pumpen-Warmwasserheizungen wurden in Deutschland bereits in den 1920er Jahren produziert. Der Einbau solcher Anlagen stellte in dieser Zeit allerdings noch die Ausnahme dar.

Erst in den 1960er und 1970er Jahren wurde die zentrale Wärmeversorgung zum Standard im Neubaubereich. Seitdem hat sich in der Entwicklung der einzelnen Anlagenkomponenten viel getan. Seinerzeit war beim Brennstoff in der Regel zwischen Öl und Gas zu entscheiden. Und auch bei der Art des Wärmeerzeugers gab es wenig Alternativen. Heute ist der Markt für Heizungsanlagen vielfältiger geworden. So sind zum Beispiel Wärmepumpen, Brennwertgeräte, Pelletheizungen, Biomasseanlagen, Brennstoffzellengeräte und Miniblockheizkraftwerke mit Kraft – Wärme-Koppelung verfügbar.

Gebäudeeigenschaften für die Wahl der Heizungsanlage wichtig

Oft wird die Frage gestellt: Was ist die beste Heizung für mich? So allgemein ist die Frage allerdings nicht zu beantworten. Die unterschiedlichen Anlagentypen sollten immer unter Berücksichtigung der spezifischen Gebäudeeigenschaften eingesetzt werden. Durch die frühzeitige Beachtung ästhetischer, funktionaler und technischer Zusammenhänge soll ja ein möglichst sparsamer Umgang mit der immer teurer werdenden Wärmeerzeugung ermöglicht werden. Das erfordert bereits im frühen Stadium der Planung eine gute Kenntnis sowohl der Anlagentechnik als auch der baulichen Situation des Gebäudes.

Das gilt für den Neubau, ist aber auch bei Sanierungen sehr wichtig. So macht es energetisch betrachtet wenig Sinn, eine Wärmepumpenanlage in eine schlecht wärmegedämmte, nicht sanierte Gebrauchtimmobilie der 1950er Jahren einzubauen. Nur mit einer guten Abstimmung und Auslegung der Heizungsanlage auf die Gebäudestruktur wird ein effizienter Heizungsbetrieb erreichbar. Eine moderne Gebäudeheizung sollte mit möglichst geringen Vorlauftemperaturen betrieben werden. Dazu sind große Wärmeübertragungsflächen, wie bei Decken-, Fußboden- und Wandflächenheizungen erforderlich. Gleichzeitig müssen die Wärmeverluste der Gebäudehüllfläche nach außen minimiert werden. Ansonsten könnten die gewünschten niedrigen Vorlauftemperaturen der Heizungsanlage für eine ausreichende Raumerwärmung schlimmstenfalls nicht ausreichen. Oder aber die Anlage läuft in einem fortwährend unwirtschaftlichen Betriebsmodus. Die Grundlagen müssen deshalb sorgfältig geplant und berechnet werden.

Nutzung erneuerbarer Energien liegt im Trend

In Ein- und Zweifamilienhäusern herrscht heute noch die bewährte Gas- oder Öl-Heizung vor. Beim Neubau allerdings kommen immer mehr Anlagen zum Einsatz, die mit erneuerbaren Energien betrieben werden. Denn immer mehr werden Heizungsanlagen nicht nur nach wirtschaftlichen sondern auch nach umweltrelevanten Aspekten ausgewählt. Hierbei ist nach meiner Überzeugung regenerativen Energiequellen wie Sonnenenergie, Wind- und Wasserkraft und bei den Brennstoffen den nachwachsenden Rohstoffen der Vorzug zu geben. Die Bundesregierung sieht in dem Ausbau der erneuerbaren Energien eine zentrale Säule der Energiewende. Dieser Trend wird sich fortsetzen. Und es gibt interessante Entwicklungen. Im Focus von Forschern und Entwicklern steht zum Beispiel die Sonnenenergie. Thermische Solaranlagen werden beim Einfamilienhausbau zwar heute schon recht häufig zur Heizungsunterstützung und zur Brauchwassererwärmung genutzt. Es wäre aber viel mehr möglich.

Im Bundesdurchschnitt steht mit durchschnittlich 1600 Sonnenscheinstunden pro Jahr und einer jährlichen Einstrahlungsleistung von durchschnittlich 1.000KWh/m² theoretisch eine ausreichende Energiemenge zur Erzeugung von Haushaltsstrom und Heizwärme zur Verfügung. Leider aber allzu häufig zum falschen Zeitpunkt. Das Problem besteht also in der Speicherung. Technische Lösungen wie thermische Solaranlagen mit Langzeitspeichern sind zwar verfügbar. Aber, je mehr damit ganzjährig die Warmwasserbereitung und Gebäudebeheizung abgedeckt werden soll, umso großräumiger und aufwändiger ist die Herstellung. Für das selbst genutzte Einfamilienhaus sind der Platzbedarf und die hohen Kosten solcher Speicher oft abschreckend und nicht umsetzbar.

Speichermöglichkeiten für Wärme gesucht

Eine andere Möglichkeit ist, Wärme aus der warmen Jahreszeit im Gebäude zu speichern für dessen Beheizung im Winter. Dazu werden im Gebäude Langzeitwärmespeicher zum Beispiel Stein-, Salz-, Paraffin- oder Vakuumspeicher benötigt. Sogenannte Latentwärmespeicher in Gebäuden ermöglichen die Wärmespeicherung auf einem definierten Temperaturniveau in hoher Konzentration. Relativ neu ist die Idee, Wände und Decken von Gebäuden als Latentwärmespeicher auszubilden. Durch Verwendung unterschiedlicher Materialien in diesen Bauteilen lassen sich damit Speichermassen ohne nennenswerten Platzbedarf für ein definiertes Temperaturniveau realisieren. In der Fachsprache werden solche Materialien PCM – Phase Change Materials oder Phasenwechselmaterialien genannt. Einfache praktische Beispiele für Latentwärmespeicher sind Eisspeicher, Speicher aus Wachs oder Paraffinen oder auch spezielle Salze, wie sie zum Beispiel in regenerierbaren Handwärmern verwendet werden. Mit einer Kombination aus Langzeitwärmespeichern und Wärmepumpen lassen sich nach heutigem Standard effiziente Anlagen für die Beheizung eines Gebäudes herstellen.

Heizungsanlagen nach Brennstoffzellenprinzip

Eine vielversprechende Entwicklung stellt meiner Meinung nach auch die bereits seit Jahrzehnten bekannte Brennstoffzellentechnik dar. Brennstoffzellen wandeln chemische Energie direkt in elektrische Energie um. Dazu wird lediglich Sauerstoff und ein Brennstoff wie zum Beispiel Wasserstoff, Ehtanol oder Methan (Erdgas) benötigt. Bei der Umwandlung entsteht Wärme. Ideal wäre meiner Ansicht der Einsatz von Wasserstoff als Energieträger, der mit erneuerbaren Energien erzeugt werden kann. Allerdings ist Wasserstoff zurzeit nicht als Energieträger für die Gebäudeheizung am Markt eingeführt, also nicht marktüblich.

Verschiedene Heizungshersteller haben nach dem Brennstoffzellenprinzip moderne Heizungsanlagen als sogenannte Mikro-Blockheizkraftwerke entwickelt, die mit Erdgas betrieben werden können. Diese Anlagen erzeugen neben Strom für den Eigenbedarf auch Wärme, die für die Gebäudebeheizung genutzt werden kann. Überschüssiger Strom kann zudem verkauft werden. Diese Anlagen wurden seit 2011 in einem Praxistest in Eigenheimen in einem Zeitraum von 2-3 Jahren geprüft und sind mittlerweile am Markt eingeführt. Durch die Koppelung von Wärme- und Stromerzeugung kann nach Herstellerangaben ca. ein Drittel der Primärenergie im Vergleich zur getrennten konventionellen Energieerzeugung eingespart werden. Durch die Zusammenschaltung mehrerer Geräte zu einem Verbund könnten sogenannte virtuelle Kraftwerke entstehen und Energieverbraucher über ein intelligentes Stromnetz (smart grid) untereinander kommunizieren. Bis damit künftig ein nennenswerter Anteil dieser geplanten dezentralen Energieversorgung erreicht werden kann, setzt das aber eine große Verbreitung solcher Anlagen in privaten Haushalten voraus.

Mit zunehmender Hausautomation (Smart Home) wird die bedarfsgerechte Beheizung von Gebäuden komfortabler und unter Umständen eine noch effizientere Steuerung der Anlagenkomponenten ermöglicht. Hiermit lassen sich zahlreiche Regelungsgrößen der Heizungsanlage – oft auch über auch das Internet – steuern und programmieren.

Bauherren sind heute gefordert, neue Entwicklungen im Auge zu behalten und auf Tauglichkeit für das Heizungskonzept ihres Hauses zu prüfen. Unabhängiger fachlicher Rat ist dafür mehr denn je unerlässlich. Und künftige Bauherren können sich auf interessante Neuerungen freuen.

Dipl.-Ing. Michael Holzhauer, Bauherrenberater des Bauherren-Schutzbund e.V.

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