Heizung- und Klimatechnik

Dämmplatten auf den Stützplatten eines Schrägdachs. Foto: Rockwoll

Rund drei Viertel des Energieverbrauchs in den Haushalten macht die Bereitstellung von Wärme zum Heizen aus. Der größte Teil dieser Wärme geht über Türen, Fenster, Wände, Dach oder Fußboden verloren. Die meiste Energie kann durch den Einsatz einer besseren Dämmung eingespart werden. Altbauten weisen teilweise ein Einsparpotential von über 90% auf.

Für Gebiete in gleichen Breiten wie Deutschland stellt die Heizung in Gebäuden einer der wichtigsten Bestandteile eines Energieversorgungssystems dar. Jedoch gibt es zahlreiche Heizungssysteme die sich im Hinblick auf Kosten, Komfort und Klimaverträglichkeit unterscheiden. Fernwärmeunterstützte Heizungssysteme stellen die umweltfreundlichste Lösung dar, da die bereitgestellte Nah- oder Fernwärme eine Art Abfallprodukt aus Stromversorgung oder aus Industrieprozessen darstellt.

Während vor einigen Jahren Klimaanlagen hauptsächlich in Kaufhäusern, Serverräumen oder in großen Büros zu finden waren, ist heutzutage die Klimatechnik fast überall gefragt. Es gibt einen steigenden Bedarf an Klimatisierung von Privat- oder Gewerberäumen; energieeffiziente Klimatechniken können einen großen Beitrag zur Senkung von Betriebskosten leisten.

In den meisten Anwendungsfällen kommen bivalente Lösungen zum Einsatz. Das bedeutet, dass ein Teil der Kühlung mit der Außenluft direkt oder indirekt umgesetzt wird. Der andere Teil kann mit einer Kältemaschine oder einer Wärmepumpe stattfinden.

Niedertemperaturkessel

Ein Niedertemperaturkessel passt sich im Vergleich zu einem konventionellen älterem Heizkessel der Bedarfstemperatur an, indem zwischen 75°C bei niedrigen Außentemperaturen und ca. 45°C bei milder Witterung geregelt wird. Dadurch können Wärmeverluste an die Umgebung erheblich reduziert werden.

Solche Heizungssysteme erreichen einen Jahresnutzungsgrad von bis zu 95%, d.h. dass 95% des eingesetzten Energieträgers in Wärme umgewandelt wird. Beim Austausch eines alten Heizungskessels muss darauf geachtet werden, dass es zu keiner Kondensation innerhalb des Schornsteins kommt, da dies einen konstruktiven Schaden hinterlassen kann.

Brennwertkessel

Die Brennwerttechnik nutzt die Wärme der Abgase. Die heißen Abgase werden durch den rücklaufenden Heizungswasserstrom gekühlt, der einen Teil der Abwärme somit aufnimmt. Die Austrittstemperatur der Abgases liegt bei wenigen Grad über der Rücklauftemperatur (ca. 45°C Abgastemperatur), wodurch der Heizwasserstrom weniger erwärmt werden muss und der eingesetzte fossile Brennstoff eingespart werden kann. Im Vergleich zu den Niedertemperaturkesseln mit Abgastemperaturen zwischen 150°C und 200°C kann eine größere Wärmerückgewinnung stattfinden.

Des weiteren wird bei Brennwertkesseln die latente Wärme des Wassers bei Kondensation genutzt. Im Abgasstrom befindet sich neben dem Kohlendioxid auch Wasserdampf. Die benötigte Energie zum Verdampfen des Wassers bei der Verbrennung eines Energieträgers wird vom Energieträger selbst geliefert und wird im Brennwertkessel zurück gewonnen. Es können somit Jahresnutzungsgrade von über 95% erreicht werden.

Pumpen

Der grundlegende Gedanke einer Wärmepumpe ist das Transportieren von Wärme aus einem großen Reservoir auf ein höheres bzw. niedrigeres Temperaturniveau. Im Winter enthalten die oberflächennahen Erdschichten ausreichende Temperaturen zwischen 7°C und 12°C zum Betrieb einer Wärmepumpe. Für den Antrieb von Wärmepumpen wird jedoch Energie benötigt. Das Ziel einer effizienten Wärmepumpe ist, mit möglichst wenig Antriebsenergie eine Erhöhung der Wärmebereitstellung zu realisieren.

Wärmepumpen können nach folgenden technischen Prinzipien unterschieden werden: Kompressions-Wärmepumpe mit Elektromotor oder Gasmotor und Absorptions-Wärmepumpe mit einem thermischen Verdichter.

Beispiel

Heizungssystem eines 4-Personenhaushaltes mit 140m² Wohnfläche	Primärenergieeinsatz in kWh/Jahr	CO2-Emissionen in Tonnen/Jahr
Fernwärme (Kohle Heizkraftwerk + Öl)	4400	1,5
Gas-Brennwertkessel	7500	2,8
Elektrowärmepumpe	7000	2,4
Gaskessel - atmosphärisch	8700	3,2
Holzpellet-Zentralheizung	9400	3,5
Ölkessel-Gebläse	9400	3,5
Elektro-Nachtspeicher	21000	7,8