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WHITEPAPER TECHNIK | Heizungsanlagen




In den vergangenen Jahrzehnten hat sich die Heiztechnik drastisch verändert. Zu den klassischen Heizstoffen sind Biomasse, Brennstoffzellen und Solarenergie hinzugekommen. Neue leistungsfähige Systeme wie Brennwertkessel, Blockheizkraftwerke und Wärmepumpen kommen zur Anwendung. Auch die alte DIN EN 12831-1 zur Heizlastberechnung wurde in mehreren Teilen ersetzt. Die neue Normversion passt sich als Modul M3-3 in das Schema der verbindlichen EU-Gebäude-Richtlinie EPBD ein.

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Erfahren Sie mehr über den Inhalt:

Arten von Heizungsanlagen

Bestandteile einer Heizungsanlage

Arten von Heizungen


Heizungsplanung
Planungsfaktoren
Heizlastberechnung nach DIN 12831-1


Wärmeerzeuger

Heizkessel

Wärmepumpen
Solarthermie
Elektroheizungen
Andere Heizsysteme

Wärmeübergabe und Regelung
Wärmeübergabe
Heizungsregelung

Mehr über das WHITEPAPER TECHNIK | Heizungsanlagen

In den vergangenen Jahrzehnten hat sich die Heiztechnik drastisch verändert. Zu den klassischen Heizstoffen sind Biomasse, Brennstoffzellen und Solarenergie hinzugekommen, und die Heiztechniken wurden um neue, leistungsfähige Systeme wie Brennwertkessel, Blockheizkraftwerke und Wärmepumpen bereichert.


Arten von Heizungsanlagen

 

Bestandteile einer Heizungsanlage

Heizungssysteme lassen sich in drei Bereiche aufteilen:

 

  • Wärmeerzeuger
  • Wärmeverteilsysteme
  • Wärmeübergabesysteme

 

Hinzu kommen gegebenenfalls:

 

  • Abgasanlage
  • Speicher- und Warmwassersystem 



Arten von Heizungen

Einzelfeuerstätten

Bei diesen Feuerstätten befindet sich der Wärmeerzeuger unmittelbar in dem zu beheizenden Raum. Man unterscheidet offene Kamine, Pelletöfen, Kachelöfen, Ölöfen, Gasöfen und Dauerbrandöfen.

 

Warmwasserheizung

Zentralheizungen werden in der Regel als Warmwasserheizungen betrieben. Dabei wird das übertragende Medium Wasser erwärmt und mittels Pumpe durch Rohrleitungen (Vorlauf) zu den Heizflächen transportiert. 

 

Lüftungsheizung

Die Erwärmung der Zuluft erfolgt zunächst durch Wärmerückgewinnung mittels Wärmeaustauscher. Daraufhin folgt eine zusätzliche Erwärmung der Zuluft. 

 

Dampfheizung

Dampfheizungen verwenden Dampf als Wärmeträgermedium. Sie werden nur noch im Gewerbe- und Industriebereich eingesetzt. 

 

Hybridheizungen

Hybridheizungen kombinieren unterschiedliche Energieträger und Heizsysteme und erzielen damit besonders effiziente Ergebnisse. 

 

Mobile Heizgeräte

Mobile Heizgeräte können als Notheizung oder auch der Beheizung von Bürocontainern, als Baustellenheizung oder als Nahwärmeversorgung dienen. 

 


Heizungsplanung

 

Planungsfaktoren 

Die Auswahl des Wärmeerzeugers erfolgt nach folgenden Kriterien

 

  • Brennstoff / Art des Heizmittels
  • Heizleistung gemäß Heizlastberechnung
  • Druck- und Temperaturvorgaben
  • Form der Betriebsweise
  • Wirtschaftlichkeitsanalyse
  • Aufstellort des Wärmeerzeugersystems

 

Heizlastberechnung nach DIN EN 12831-1

Die alte DIN EN 12831 wird in mehreren Teilen ersetzt. Die Ausgabe von Teil 1 der DIN EN 12831 erfolgte im Jahr 2017 und enthält die Heizlastberechnung. Die Heizlastberechnung nach der neuen DIN EN 12831-1 passt sich als Modul M3-3 in das Schema der verbindlichen EU-Gebäude-Richtlinie EPBD (Energy Performance of Buildings Directive) ein. Mit der Veröffentlichung des nationalen Anhangs zu der Norm im April 2020 wurden die alten Beiblätter 1, 2 und 3 der Norm ungültig.

 

Heizlast

Die Heizlast eines Gebäudes errechnet sich aus dem Wärmeverlust eines Gebäudes oder Raumes. Die Heizlast wird berechnet anhand einer Norm-Außentemperatur und einer Norm-Innentemperatur. 


Die Norm-Heizlast ΦHL setzt sich zusammen aus den Transmissionswärmeverlusten ΦT, den Lüftungswärmeverlusten ΦV und der zusätzlichen Aufheizleistung ΦRH. Wärmegewinne (solar, Personen, Maschinen) werden in Deutschland nicht berücksichtigt.

 

Wärmebrückenzuschläge

Für Bauteile, die nach Beiblatt 2 von DIN 4108 oder gleichwertig ausgeführt werden, gibt DIN EN 12831-1 alternative Wärmebrückenzuschläge vor. 


Wärmeerzeuger

 

Heizkessel

Die in den Brennstoffen gespeicherte Energie wird in Brennern in thermische Energie umgewandelt. Bei Ölbrennern wird der Brennstoff mittels einer Ölpumpe zum Brenner gepumpt, bei Gasbrennern wird das Gas durch den Druck im Gasnetz transportiert.

 

Nutzungsgrad/Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad eines Heizkessels beschreibt das Verhältnis von abgegebener Heizleistung zu der ihm zugeführten Brennstoffenergie. Über einen längeren Zeitraum gewichtet ergibt dies den Norm-Nutzungsgrad. 

Öl- und Gas-Niedertemperaturheizkessel erreichen Norm-Nutzungsgrade von etwa 94%. Brennwertkessel erreichen hingegen Norm-Nutzungsgrade von 96%. Bezogen auf den Heizwert sind dies sogar bis zu 110% (Gas) und 105% (Öl). 

 

Niedertemperaturkessel

Niedertemperaturkessel werden temperaturveränderlich zwischen 30/40°C und ca. 80°C betrieben.

 

Brennwertkessel

Brennwert-Heizkessel sind stark verbesserte Niedertemperaturkessel. In ihnen wird die im Wasserdampf des Heizgases enthaltene Wärme durch Kondensation nutzbar gemacht. 

 

Holzkessel

Pelletkessel werden als Zentralheizungskessel sowie für die Warmwasserbereitung eingesetzt. Sie werden mit Holzpellets befeuert und verfügen über beschickende Förderanlagen sowie oft auch über Tagesbehälter und Lagerräume. In anderen Festbrennstoffkesseln werden Holzscheite, Feinhackgut oder Hackschnitzel verbrannt. 




Wärmepumpen

Wärmepumpen können zu Heizung oder Kühlung eingesetzt werden. Als Wärmequelle für den chemisch-physikalischen Prozess der Wärmepumpe können die Außenluft, Grundwasser oder das Erdreich dienen.

 

Solarthermie

Solarthermieanlagen verfügen über einen eigenen Solarkreislauf, in dem ein Wasser-Glykol-Gemisch zirkuliert. Diese Solarflüssigkeit transportiert solare Wärme vom Kollektor zum Wärmespeicher. 

 

Elektroheizungen

Elektroheizungen sind i.d.R. Einzelraumheizer. Die Heizung kann als Direkt- oder als Speicherheizung ausgeführt sein. 

 


Andere Heizsysteme

 

Kraft-Wärme-Kopplung

Kraft-Wärme-Kopplung bedeutet die gleichzeitige Gewinnung von elektrischer und thermischer Energie. Die bei der Stromerzeugung anfallende Abwärme wird in KWK-Anlagen für Heizzwecke genutzt. 

 

Blockheizkraftwerke

Blockheizkraftwerke (BHKW) sind KWK-Anlagen mit geringeren Leistungen als Heizkraftwerke. Sie werden zur Beheizung von Mehrfamilienhäusern, Krankenhäusern, Hotels oder auch Gewerbebetrieben eingesetzt. 

 

Brennstoffzellenheizgeräte 

Bei Brennstoffzellenheizgeräten handelt es sich um Mikro-Blockheizkraftwerke. Die  Brennstoffzelleneinheit ist an das Erdgasnetz angeschlossen. Aus dem Erdgas gewonnener Wasserstoff reagiert in den Brennstoffzellen mit Luftsauerstoff zu Wasser, wobei Elektrizität und Wärme gewonnen wird. 

 

 

Wärmeübergabe und Regelung

Wärmeübergabe

Die Wärmeübergabe an den Raum oder das Gebäude erfolgt in fast allen Fällen entweder über Heizflächen (Boden, Wand, Decke) oder Heizkörper. Auch das Belüftungssystem kann zur Wärmeübertragung genutzt werden. 

 

Arten von Heizkörpern:

  • Gliederheizkörper (Radiatoren)
  • Plattenheizkörper/Flachheizkörper
  • Konvektoren
  • Rohrheizkörper und Rippenrohrheizkörper
  • Heizrohr mit lamellenartigen Metallverteilern
  • Sockelheizkörper (Fußleistenheizung)

 

 

Gliederheizkörper (Radiatoren)

Gliederheizkörper bzw. Radiatoren gelten als die Urform des Heizkörpers. Die Regelung erfolgt über Thermostatventile.

 

Plattenheizkörper/Flachheizkörper

Platten- und Flachheizkörper sind die am häufigsten eingebauten Heizkörper. Sie geben Wärme überwiegend als Strahlung ab. Bei mehrlagigen Heizkörpern nimmt der Konvektionsanteil stark zu.

 

Konvektoren

Konvektoren geben kaum Strahlungswärme ab. Wie Radiatoren werden sie zur Vermeidung von Zugluft unterhalb von Fenstern eingebaut.

 

Fußleistenheizung

Fußleistenheizungen oder Sockelheizkörper werden oft nachträglich eingebaut. 

 

Heizflächen

Die Wärmeabgabe erfolgt über Boden, Decke oder Wand, in denen vom Heizmedium durchströmte Heizrohre verlegt werden. 

 

Fußbodenheizung

Bei Fußbodenheizungen werden meist im Estrich/Fußboden Heizrohre oder Flächenelemente u.dgl. verlegt, die von Wasser durchströmt werden. 

 

Deckenheizung

Deckenheizungen werden häufig in Industriehallen, Sportbauten und Werkstätten eingesetzt. Eine Sonderform der Deckenheizung ist die Bauteilaktivierung in Betondecken mit kombinierter Heizung/Kühlung. 

 

Wandheizung

Bei Wandheizungen werden auch Luftkanäle in die Wände integriert. Sie können aber auch als Vorsatzschalensystem im Bestand eingesetzt werden.



Heizungsregelung

Die Heizungsregelung ermittelt die erforderliche Heizkesselleistung. Diese wird geregelt über Raumtemperatur oder die Außentemperatur.  

 

Die Heizkennlinie 

Die Heizkennlinie ist eine mathematische Kurve, welche die Wärmeabgabe eines Heizkessels in Abhängigkeit von den Außentemperaturen zeigt. Die Kurve ist also die Beziehung zwischen der Außentemperatur und der Vorlauftemperatur. 

 

Außentemperaturregelung

Außentemperaturfühler dienen der Regelung der Vorlauftemperatur. Abhängig von Witterung bzw. Außentemperatur wird die Heizungsanlage durch sie geführt. 

 

Digitale Steuerung

Moderne Systeme lassen die Steuerung der Raumtemperatur über digitale Vernetzung mit Computern, Smartphones unter Einbeziehung von Klimadaten und Wettervorhersagen etc. zu.

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