Post on 21-Oct-2020
Bauforschung
Heizungssysteme im Wohnungsbau F 1958
Fraunhofer IRB Verlag
F 1958
Bei dieser Veröffentlichung handelt es sich um die Kopiedes Abschlußberichtes einer vom Bundesmini sterium fürVerkehr, Bau- und Wohnungswesen -BMVBW- geför-derten Forschungsarbeit. Die in dieser Forschungsarbeitenthaltenen Darstellungen und Empfehlungen gebendie fachlichen Auffassungen der Verfasser wieder. Diesewerden hier unverändert wiedergegeben, sie gebennicht unbedingt die Meinung des Zuwendungsgebersoder des Herausgebers wieder.
Dieser Forschungsbericht wurde mit modernstenHochleistungskopierern auf Einzelanfrage hergestellt.
Die Originalmanuskripte wurden reprotechnisch, jedochnicht inhaltlich überarbeitet. Die Druckqualität hängt vonder reprotechnischen Eignung des Originalmanuskriptesab, das uns vom Autor bzw. von der Forschungsstellezur Verfügung gestellt wurde.
© by Fraunhofer IRB Verlag
Vervielfältigung, auch auszugsweise,nur mit ausdrücklicher Zustimmung des Verlages.
Fraunhofer IRB Verlag
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Nobelstraße 1270569 Stuttgart
Telefon (07 11) 9 70 - 25 00Telefax (07 11) 9 70 - 25 08
E-Mail irb@irb.fraunhofer.de
www.baufachinformation.de
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Querschnittsbericht
Heizungs- Systeme im Wohnungsbau
IfAINSTITUT FOR ARBEITS- UND BAUBETRIEBSWISSENSCHAFTDr. Gerhard Dressel GmbH & Co. • Berliner Straße 40 • 7250 Leonberg
Querschnittsbericht
HEIZUNGSSYSTEME IM WOHNUNGSBAU
Bearbeiter des Teilberichtes: Dipl.-Ing. M. Russow
Im Auftrage des Bundesministers für Raumordnung, Bauwesen und Städtebau,
Bonn-Bad Godesberg, bearbeitet im Institut für Arbeits- und Baubetriebs-
wissenschaft Dr. Gerhard Dressel GmbH & Co. (ifA), Leonberg
445141 1983
Inhaltsverzeichnis
Seite
Vorbemerkungen 3
Einleitung zum Querschnittsbericht "Heizungs-Systeme" 5
Literaturübersicht 7
Thema 1 Allgemeines über Heizsysteme 19
Thema 2 Heizzentralen, Zentralspeicher 42
Thema 3 Heizkörper, Konvektoren und Zubehör 52
Thema 4 Fußboden-Heizungen 57
Thema 5 Deckenstrahlungsheizungen 67
Thema 6 Elektro-Heizung 72
Thema 7 Raumlufttechnische Anlagen (RLT) - Luftheizungsanlagen 77
Thema 8 Wärmepumpen 81
Thema 9 Solartechnische Anlagen 91
Thema 10 Energiedächer 99
Thema 11 Zukünftige Entwicklungen 103
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Vorbemerkungen^^"^^nno^^^ungen
Auftrag
Definition"Querschnittsbericht
Ziel
Im April 1982 erteilte das Bundesministerium für Raumordnung, Bauwesen und Städte-
bau de0 Institut für Arbeits- und Baubetriebswissenschaft Dr. Gerhard Dressel GmbH
& CO, (ifA), Leonberg, den Auftrag, einen Querschnittsbericht 'Heizungssysteme im
Wohnungsbau' zu erstellen.
Unter einem Querschnittsbericht iSt eine kUrZgef8ßte Aussage über den derzeitigen
Stand der wesentlichen Erkenntnisse und Entwicklungstrends in einem bestimmten
Fachgebiet zu verstehen. Der Bericht wird von einem auf diesem Gebiet anerkannten
Institut oder Fachmann erstellt. Als Vorarbeit wird U. a, aus der Z. 7t. verfüg-
baren und aktuellen Literatur diejenige Literatur ausgewählt, die wesentliche und
gesicherte Erkenntnisse wiedergibt oder weiterführende Entwicklungsrichtungen auf-
zeigt. Neben Büchern, Zeitschriftenaufsätzen, Forschungsberichten, Dissertationen
etc. zählen auch Prospekte und andere Veröffentlichungen von Herstellerfirmen
zu der zu untersuchenden Literatur. Gerade durch sie werden aktuelle Erkenntnisse
weitergegeben, die in Fachbüchern erst mit relativ grUß8r Zeitverschiebung
ihren Niederschlag finden.
.
Der Leser eines Querschnittsberichtes erhält durch ihn gewertete Ansatzpunkte
für sein Studium des betreffenden Fachgebietes. Detaillierte Aussagen - im vor-
liegenden B2riCht über spezielle Heizungssysteme - findet er in der angeführten
Literatur selbst.
Aufbau:
- Einleitung
- [iterDtUrüb8rsicht
Die vom ifA erstellen Querschnittsberichte besitzen alle den gleichen Aufbau:
In einer Einleitung wird der Leistungsbereich abgegrenzt, und es werden die The-
men genannt, die i0 einzelnen untersucht wurden. Diese Themen umfassen zum einendie allgemeinen Probleme und Randbedingungen in diesem Bereich, zum anderen wird
in der Einleitung eine allgemeine Bewertung der Literatur vorgenommen.
Es folgt eine LiteratUrüberSicht. Darin sind solche Veröffentlichungen aufge-
führt, die für den jeweiligen Leistungsbereich wichtige Aussagen beinhalten.
Durch kleine Kreise ( Oder o ) wird zusätzlich angegeben, auf welche der
vorgenannten Themen sich diese Aussagen beziehen. Innerhalb einer Spalte wer-
den diejenigen Veröffentlichungen durch ausgefüllte Kreise ( m ) hervorgehoben,
die für das spezielle Thema besonders wichtig sind.
-5
Einleitung zum Querschnittsbericht „Heizungs-Systeme"
Abgrenzung des Teilberichtes Nach der Aufgabenstellung für den vorliegenden Querschnittsbericht ist eine Be-
grenzung auf Heizungs-Systeme im Wohnungsbau einzuhalten. Die Ausführungen haben
jedoch in vielen Fällen allgemeine Gültigkeit.
Soweit Abbildungen verwendet wurden, haben sie nur den Charakter von Schema-
und Prinzipdarstellungen. Auf die Darstellung von Einzelheiten oder systembe-
dingter Varianten mußte im allgemeinen verzichtet werden. Hierzu wird auf die
angeführte Literatur verwiesen.
Alle Beschreibungen sind so gehalten, daß eine Bevorzugung bestimmter Firmen-
produkte vermieden wurde. Soweit Firmennamen oder Marken genannt werden müssen,
erfolgt dies nur, wenn anders die beabsichtigte technische Aussage nicht mög-
lich ist.
Literaturübersicht
Zeitliche Abgrenzung der
Literaturauswahl
Herkunft des
Bildmaterials
6
Zu den einzelnen Elementen der verschiedenen Heizungssysteme und -anl a gen gibt
es von den verschiedenen Herstellern eine Fülle von Prospektmaterial mit Angaben
über Materialart, Nutzanwendung und Montage. Außer Prospekten üblicher Art find et
man oft ausgezeichnete technische Anleitungen, die mitunter auch über den Rahme n
der z um jeweiligen Mater i a l notwendigen Erklärungen hinausgehen. Das Studium die-
ser Schriften ka nn zusätzlich empfohlen werden.
Da neben befaßt sich noch eine Reihe von A rtik e ln in Fachzeitschriften mit die sen
Elementen. Daraus sind wertvolle Hinweise für Einzelaspekte der Heizungssysteme
und deren Montage zu entnehmen. Sie sind jedoch in de r folgenden Literaturübersicht
n i cht enthalten, da im allgemeinen nur solche Literatur in dieses Verzeichnis ein-
bezogen wurde, die allgemeingültige Aussagen zu den jeweiligen Themen macht.
In die Uber3iCht ist weiterhin nur Literatur aus den Jahren nach 1957 aufgenommen,
da frühere Veröffentlichungen zwar auf einigen Gebieten noch heute gültige Aussa-
gen treffen, in weiten Teilen aber durch die technisch-technologische Entwicklung
überholt sind.
Die erklärenden Abbildungen Sind zum größten Teil keiner der aufgeführten Ver-
öffentlichungen direkt entnommen. In der Mehrzahl sind es nur allgemein gehaltene
Prinzipdarstellungen. Teilweise zeigen die Skizzen Ob2reiOStimmUDgeD mit Abbildun-
gen einiger Veröffentlichungen (z.B. einschlägiger DIN-NOr0SD).
Ein besonderer Bildnachweis wird nicht geführt. Zum Studium systembedingter Ein-
zelheiten verweisen wir auf die angegebene Literatur.
Literaturübersicht Buchveröffentlichungen
^76
Verfasser L.Titel Verlag
-
0 0
^
2 8 9a* `» 1 1 12 13 *m5 6 7
Taschenbuch für Heizungs- undKlimatechnik
H e i z - und KlimatechnikBand 1: Grundlagen-Systeme-
Ausführung
Band 2: Verfahren und Unterlagenzur Berechnung
RWE-BauhandbuchTechnischer Ausbau 81/82
Der HeizungsingenieurBand 2: Pumpen-Warmwasserheizungen
Handbuch der Haustechnik
Die Wahl der richtigen Heizungsartfür Wohnhaus und Wohnung
Niedertemperatur-HeizsystemeTagung in Stuttgart
RecknagelSprenger
RietschelRaiß
Hrsg.: RWE AG
lhle, C.
Hrsg.: Sage,Konrac
Weise, Eberhard
Hrsg.: VDI-Ges.Techn.GeböUdeaU3-rÜ5tUng
R. OldenbourgMünchen
Springer-V2rlOgBerlin/Heidelberg,New York
Energie-VerlagHeidelberg
Werner VerlagDüsseldorf
Band 1:UllSteiD-VerlagBerliD'FröOkfUrt/M,WienBand 2:Bertel3möDn Fach-verlag Gütersloh,Berlin, München
BauverlagWiesbaden-Berlin
VDI-Verlag Düssel-dorf
59
15
1
3
1
1
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68
70
82
79
67
71
80
1520
659
432
228
216
91
63
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Literaturübersicht - BuchxeröffentliChungen
Nr. Titel Verfasser Ve r lag
8 Sanitär- und Heizungsinstallationin Wohnungen mit veränderbaren
Götz, L.Huster, F.
BMBaU-SelbstVerlagBUDn;Schrift8nreihe
1 76 147
Grundrissen Koblin, W. BaU-U.N0hnforSchUngBand 16
9 Solarthermische Heizungssysteme Grallert,Herbert 0ld8Ob0Urg,NüDchen 1 77 216
10 Dachheizzentralen; Planung, Betrieb,Wirtschaftlichkeit
Us8maDO,KlaUS VDI-VerlagDüsseldorf
1 76 153
11 Planung von Fußbodenheizungen Gabanyi, Peter 1 79 66
12 Die Wahl der richtigen Wärmepumpen-anlage; Auswahl, Planung, Installa-tion, WirtschaftlichkeitSber8chnung
Hrsg.:3ular-lnforma-tiODs-CeDtrUm
Expert-Verlag 1 81 320
13 Umweltschutz und moderne Raumheiz-systeme
GrüOaU, B. Technik am Bau (TAB)4/Nr. 2
73
14 KommSntar zu den DVGW-TRGI 1972 Höppner, Schmidt,3Chölh0rD
Gentner, Stuttgart 2 80 374
15 Technischer Ausbau Hrsg.: Energie-Verlag 1 82 160
Beispiele für die Praxis Hauptberatungs-stelle f.Elektri-
Heidelberg
Zitüt$öONeDdUOge.V. (HEA)
16 lOdUstrialiSi8rUng Haustechnik Schönberg, Günter ifA-Verlag Leonberg 76 2591. Teilbericht (Manuskript-Fassung)Auftraggeber:BMBaU
Literaturübersicht - BuchveröffentlichungenVI
^ Titel Verfasser Ve r lag + En
7
17 Flexible Installationen im Wohnungs-bau
Trumper, H. (DAB)/Nr. 5 und 6
73
18 Wörmepumpen im Blickpunkt in : Waldau, I. 8ibliO-Verlag 80 (6)Wärme und Energie für alle aus Sonne,Wind, Erde, Wasser
München
19 Kunststoffrohre für Fußbodenheizun-gen (Forschungsbericht)
B8arbeiter:Habemann, W.Auftraggeber:
Manuskript-Fassungbe i m IRB zu bezie-hen
80 78
BM-Bau
20 Sonnenkollektoren für Flachdächer Dohse, Günter Selbstverlag BMFT 80 30Reisewitz, Günter
21 Anforderungskriterien für Energie-dächer (-Forschungsbericht-)
HVllm3On, H.Univ. Hannover,Institut f,IOdU-
Manuskriptfassungbeim IRB zu bezie-hen
82250
Strialisierungdes Bauens
22 Technische Installationen;, Hediger, Herbert Verlag der Fach- 81 Ca.Sanitäre Anlagen; Heizung; vereine an der 600Lüftungs-, Klima-Anlagen; SchweizerischenElektro-Anlagen Hochschule
23 Heizungstechnik in der Praxis Hrsg.: Schweizeri-sche Arbeitsge-meinschaft SPAR-
VDI-VerlagDüsseldorf
82 150
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ht - Buchveröffentlichungen *^^'
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N . Titel Verfasser Verlagaw
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2 3 ^n 6 7 8 9 10 11 12 13 w 15 i16
24 Le chauffage e4ectr1que par rayonne-ment d basse temperature
Daenzer, P. Chantiers1O/Nr. 8
79
(Die Elektrostrahlungsheizung mitniederer Temperatur)
(Schweiz)
25 Handbuch für den Heizungsingenieur Pfeifer, Werner VEB Verlag für 15 80 370 1#:
Bauwesen, Berlin mo
26 Lehrbuch der Heizungs-,Lüftungs- und Kraft, Günther VEB Verlag der 81 368Klimatechnik Technik, Berlin
27 Gasinstallation Fischer, O.E. VEB Verlag für 80 439Ein Leitfaden für die Praxis Bauwesen, BerlinTaschenbuch für das Bauwesen
28 Heating and air-conditioning ofbuildings
Faber, OscarKell, J.R.
Architectural PressLondon
79 645
( Liegt in deutscher 0ber3etzung vor)
Lit t ~be ^ Knt
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Titel Verfasser Verlag ^ ^
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4.4
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2 a« 5 6 7 8 9 I 11 12 13 14 15
Planungshinweise für Heizkesselan-lagen unter dem Gesichtspunkt der
Zeise, - H3USteChD.RUndSCh8U(HR) 76/Nr. 1
77
Energieeinsparung
Standortwahl von Heizzentralen Zitzel3berger, He1zUng-LUftUng-Klimdt8ChDik-H6US-techD1k (HLH) 28/
77
Nr.ö; 3. 214- 222
Hinweise für Planung, Installationund Betri eb von Ul-U.GashSi%kesselD
Schmitz, H. H8izUDg-LÜftUDg-Kl1NatechDik-HaU5-
80
für Heizanlagen techDik (HLH)31/Nr. 12,S.445-451
Dachzentralen als Energiesparer -Dachklimazentralen, Technik und
Bochwyt, Heinz Kälte- und Klima-technik 31/Nr. 10
78
Marktchancen S. 436,439,440,442
Blockheizzentralen für Heißwasser-betrieb
Antal, P. Stadt- und Gebäude-technik 24/Nr. 12
75
S. 356 - 359
Heizkörper aus Kunststoff Röber, H. 01-U.GDSfeuerUng 77
Werkstoff und Anwendung Vowinkel, H. 22/Nr. 8Meinhard, J.
5trahlbrandh8izUDg Bauindustrie 80"0is38l-00dUlan" 24/Nr. 9
Fußboden-Heizungen. Eine fachtech-nische Serie; Teil 10
Mau, P. Fußbodenzeitung 78
16
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14 15 1
Titel Verfasser Verlagcw
7
Wärme, di e aus dem Boden kommt
Die unsichtbare Heizung
Consulting
Wohnbau Nr. 6
77
76
Die elektrische Fußbod8nheizUng BörDer, W. Elektrowärme Techn. 81Ausbau (eta)39/Nr. 2
Erneuerung haustechnischer Anlagenin Altbauten mit Kupferrohren
Pohl, M. Sanitär-und Heizungs-technik
79
44/Nr. 3 Sonder-Nr.
Verwendung von Kunststoffen in der Godawa, K.-H. HeizUng-LÜftUng- 79Heizungstochnik Kl108t8ChDik-HaVs-
teChDik (HLH)30/Nr. 4
Fußb0den-Heizungen. Mau, P. FUßb8d8DZeitUDg 78
Eine fachtechnische Serie; Teil 12 26/Nr. 5/6
Systembeschreibung von Flächen-heizungen
Ritter, K. HeiZUng-LÜftUDg-Kli0atechDik-HaUS-tSchDik (HLH)
79
30/Nr. 4
Kunststoffrohre für Fußbodenhei- Bearbeiter: KUraber,BDUf0rschVOg 80zungsanlagen Hasemann, W. 21/Nr. 11
Fußbodenheizung mit KunstStoff-rohren
Gebler, H. Kunststoff im Bau(KIB)
79
14/Nr. 3
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Literaturübersicht - Zeitschriftenaufsätze/Merkblätter_c
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Literaturübersicht - ZeitSchriftenOUfsötze/MerkblütterGw
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^ Titel Verfasser Verlagcot
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18 Die Elektro-Fußboden-Speicher-heizung
Wieland, J. Haustechn.RundschaU(HR); 76 Nr.` ', . 1
77
19 Fußbodenheizung - Erfahrungen mit Breuer, K. IKZ 36/Nr. 8 81
20
Fußbodenheizungen, Ge s ichtspunktef.d. r i c h tige Planung und AUsfÜhrg,
Ergänzung zur Wärmepumpen-Bodenhei-zung
Makoschey, D. Richtig heizen -heute und morgen
80
Energiespar-BeraterBd. 1
21 Das Mahle-Installationsbodensystem Architekt und Wohn-welt (AW)
78
86/Nr. 5
22 Fußbodenheizung oder Heizkörper? Makoschey, D. Bauen 7/Nr. 12/1 8 1
23 Fußbodenheizung Detail Nr. 6 77
24 Die fachgerechte Kuoferrohrin- Blaschke, H. 3dnitür-,H8izUngs- 79
3tallation UOd Klimatechnik(sbz); 3^/Nr.` '" ' . 24
25 Warum Wör0Na3S8r-Fläch2Mh8iZUOg Weishaupt, H. Boden-Wand-Decke 76System Synatherm?
26 Fußb0d8DheizUDg Detail 1977/Nr. 6 77
27 Energienutzung 01t Fußbodenheizungen Breuer, K. Öl-U.GaSfeU8rUUg 7823/Nr. 3
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b^ ht
Nr. Titel Verfasser
28 Fußbodenheizung schafft Behaglich-keit
29 Warmwasser-Fußbodenheizung
30 Fußbodenheizung im Altbau Lutz, H.
31 Fußbodenheizung mit Strahlungs-fläche aus Aluminium
32 Rationalisierung 1m technischen Aus-bau - Vorfertigung hilft Montage-kosten sparen
33 Trassenführung Von Installationen NiC0lft , V.
34 Geheizter Beton
35 Ei n Verfahren zum Vergleich der Wirt- Pevetz, D.schaftlichkeit verschiedener elektri-scher Raumheizungssysteme
Fiala, W.
36 Die elektrische Raumheizung
er
Verlag
Altes Haus - modernNr. 14
Detail Nr. 4
Ul- und Gasfeuerung23/Nr. 2
Sanitär- und Aei-zUDgSt8ChDik42/Nr. 12
Sanitär-, HeiZungS-U.Klim8teChnik (sbz)35/Nr. 19
Technik am Bau (TAB)8/Nr. 8, S 821-824,827, 828
Gesundheitsingenieur
(gi)98/Nr. 9
Elektrowärme-Techn.Ausbau (eta)35/Nr. 45
Planen und Bauen10/Nr. 9 (Schweiz)
-15-
Literaturübersicht - Zeitschriftenaufsätze/Merkblätter
Nr. VerfasserTitel
IOStdlltf0m,Kli0a-techDik,ZentralhSi-
zUng; 26/Nr. 17
37 Klima-Zentralheizung im Wohnungsbau Bierling, H.-J.
ElektrowärmeTeChn,AUSbnU(eta) 39/Nr. 5
38 Klimazentralheizung und Wärmerück-gewinnung im Einfamilienhaus
Höhere Wirtschaftlichkeit durc hWarmluftheizungen
ElektrowärmeTechnischer Ausbau(eta) 38/Nr. 6
39
40 Erfahrungen mit der Planung, Errich-tung und Inbetriebnahme von biVa-lenten Luft-Wasser-Wärmepumpen
Sanitär- und Hei-zungstechn. 46/Nr.8
41 Am besten kurze Luftführung.Hinweise zur Installation von LUft-
Wasser-Wärmepumpen
42 Planung und Installationeiner Luftwärmepumpe
Süddeutsche Ztg.
Jahrg. 1981 Nr.243Beilage:Besser Bau-
en - schöner Wohnen
Ihle, C.
Kockel, A.
Telensky, H.
Lorch, W.
Ludsteck, W.Mit der Umwe lt heizen43
44 Göricke, P.
Rinck, T.
Bivalente Wärmepumpen für d ieHausheizung
^m
Literaturübersicht - Zeitschriftenaufsätze/Merkblätter a
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Nr. Titel Verfasser VerlagCO
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45
46
47
48
49
50
51
52
53
Neue Techniken in der Raumheizung
Betriebserfahrungen mit frigori-stischen Heizmaschinen Teil 1:Wärmepumpen in monovalenten Hei-zungssystemen, Niedertemoeratur-GrOOflöch8DStrahlUDg3heiZungTeil 2: Autarke Heizmaschinen
Hei z körper im Niedertemperatur-bereich
Wärmepumpenanlage mit Dachabsorberund Erd-Tankspeicher
An Ul und Gas geht nic h t s vorbei.Einfamilienhaus-Modernisierung
Solarenergie, Kaminkessel und Wärme-pumpe beheizen ein Einfamilie nhaus
Der Massivabsorber - Heizen mitWärme aus Beton
Strahlenförmige Einbringung von Erd-sonden mit einem neuen Rammgerät
Bivalente Heizanlage im Baukasten-System
Thi8l, G.H.
Rennebeck, K.
Stohler, F.BettinOglio,G.
Treiber, E.
Hinterneder, H.
Schwarz, B.
Lorch, S.
Brunner, R.
Bundesbaublatt29/Nr. 10
HaUst8chn1k,BüUphv-Sik, Umwelttechnik101/Nr. 1 und 2
Technik am Bau (TAB)1O/Nr. 10
Solar-und Wärme-technik 3/Nr. 3
Sanitär- und Hei-zungstechnik 47/Nr 2
Solar- und Wärme-technik 3/Nr. 2
Detail/Nr. 2
Solar- und Wärme-technik 3/Mr. 2
Sonnenenergie undWärmepumpe6/Nr, 5
80
80
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81
82
81
82
81
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11
-17-
U ^teratur~bers^cht - Zeitsohriftenaufsötze/Merkblütter
Verlag
54 Buderus AGWärmepumpe mit Energiedach.Energiesammelsysteme von Buderus
Sanitär-, Heizungs-u.Klimatechnik (sbz)36/Nr. 18
55 Fröhlingsdorf,E,Solartechnik für DachdeckerTeil 5: Funkti on und Montage vonFlachkollektoren
Dachdecker-Handwerk102/Nr. 3
56 TUe 18/Nr. 11Solaranlage im Baukasten system
57 Landkreis Nr. 8/9Planungshinweise für Solaranlagen Bearbeiter:BundesverbandSolarenergie B5[
58 Sanitär-, Heizungs-u.Klimatechnik (sbz)
Erdgas und Solarenergie -ein Schritt in d ie Zukunft
59
60
6
Dachdecker-Handwerk102/Nr. 12
Energie system im Dach(3 Merkblätter)
Solare Dacheindeckung zur wirtschaft-lichen Nutzung der Sonnenenergie
Architekt und Wohn-welt 87/Nr. 5
Erdgas und Solarenergie -ein Schritt i n di e Zukunft
Sanitär-, Heizungs-u.Klimatechnik (sbz)34/Nr. 7
62 SelbstverlagHerausgeber:Braas & Co.GmbH
Beispiel einer Wirtschaftlichkeits-berechnung des Braas-Energiedachesfür ein Einfamilienhaus mit 150 m2Wohnfläche
-1O-
U ^teratu -bers^cht - ZeitsChriftenOUf3ätze/Merkblätter
Titel Verfasser Verlag
4too
Thermische Wärmepumpe Mostofizadeh, C. Elektrowärme 77International35/Nr. A 1
Die Gasmotor-Wärmepumpe - GMWP Pauli, H. Heizung-Klima 818/Nr. 1/2
Aktive Wärmedämmung durch ein in Körner, W. Selbstverlag 78 14die Hauswand integrierbares, solares Herausgeber: MünchenNiedertemperaturheizsys .mIn: Zweites Internationales Sonnen-forum Bd. 1, S. 281 - 294
Deutsche Gesell-schaft für Sonnen-energie e.V.
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-19-
Thema 1 Allgemeines Ober Heizsysteme
Wie zu jedem Thema gibt es auch zum Fachgebiet Heizung und Heizungsinstallation
eine Fülle von Spezialliteratur, die vom Baufachmann kaum noch zu überschauen ist.
Aber gerade in der Fülle des zu bewältigenden Wissensstoffes liegt das Problem
für alle diejenigen am Bau Beteiligten, die planen, konstruieren, detaillieren,
koordinieren, überwachen und für die fertige Arbeit Verantwortung übernehmen müs-
sen. DDS führt dazu, daß diese Funktionen ausgeführt werden, ohne daß der oder die
Funktionsträger in der Lage sind, die immer komplizierter werdenden technischen
und technologischen Zusammenhänge bis in ihre Einzelheiten zu
durchschauen.
Dieses Problem selbst und das Wissen darüber Sind nicht neu. Einen Ansatz zu des-
sen UberwindUng will der vorliegende Teilbericht geben. In die Menge der vorhan-
denen Fachliteratur soll insofern Ordnung gebracht werden, als sie bestimmten Lei-
stungsbereichen zugeordnet werden, so daß sich das Auffinden der zu einem bestimm-
ten Teilbereich gehörigen Literatur für den Anwender erleichtern läßt. Es geht al-
so darum, sich vielfältig durchdringende und überschneidende Literatur zu sichten,
scheinbar Unvereinbarendes durch übergeordnete Leitprinzipien auf einen gemeinsa-
men Nenner zu bringen, das umfangreiche Angebot zahlreicher Hersteller zu prüfen
und die angebotene Literatur in ihrer Wertigkeit gegeneinander abzuwägen.
Etagenheizung i Wärmeentwickler in der EtageZentratantage mit Heizkessel im Kelter{
ZwangsdurchlaufNebenschluß
Kupferrohre
I Gewinde oder Siederohre I
Präzisionsstahlrohre
Rohrführung an Kellerdecke und Außenwand I
I Rohrführung im Fußboden oder Kanal IRohrführung auf Putzi
i1
-20 -
Um die Bewohner eines Hauses in der kalten Jahreszeit mit der erforderlichen Wärme
zu versorgen, ist eine Heizungsanlage erforderlich. Für diese Wärmeversorgung kom-
men unterschiedliche Heizungssysteme zur Anwendung.
Bei den Heizungssystemen wird unterschieden nach
der Art der Energieform (Brennstoffe): Holz
Kohle
öl
Gas
Elektrischer Strom
Wärmeträger: Wasser
Dampf
Luft
Art der Wärmeabgabe: Aufstellung von Heizkörpern(Radiatoren, Platten, Konvektoren)
Flächenheizung z.B. Fußbodenheizung
I Zweirohrheizung (
<
I EinrohrheizungWaagrechte AusführungSenkrechte Ausführung
I Untere Verteilung,--+ Rohrverlegung, z.B an Kellerdecke, in Kanälen
I Obere Verteilung I —b Rohrverlegung, z.B. in Zwischendecke
Art der Rohrführung und Rohrmaterial: in Verbindung mit einem Gebläse (z.B. indi-rekte Luftheizung- Anlage mit Gebläsekon-
vektoren,Wandlufterhitzer,Deckenlufterhitzer)
Heizungssysteme
Anforderungen
Eine gewisse Sonderstellung nehmen hier die Elektroheizungen ein, weil hierbei
i. d. R. nicht an einer bestimmten Stelle - z. B. einer Heizzentrale - Wärme
erzeugt und dann mittels eines Wärmeträgers an den Ort des Verbrauches trans-
portiert, sondern unmittelbar am Ort des Wärmeverbrauches erzeugt wird.
Die Anforderungen, die an ein modernes Heizungssystem gestellt werden, lassen
sich in einigen wenigen Schlagworten zusammenfassen:
- Behaglichkeit
- Ansprechzeit
- Bedienerfreundlichkeit
- Wirtschaftlichkeit
- Umweltfreundlichkeit
Für Wohnraumheizungen gibt die obige Reihenfolge auch in etwa die Wertigkeit
an. D. h. daß die wirtschaftlichste und umweltfreundlichste Anlage als
weniger gut eingestuft werden muß, wenn es mit ihr nicht gelingt, ein behag-
liches Raumklima herzustellen. Daher erst einige Betrachtung at zu diesem
Punkt.
AIJärmeübertrapngdurch Konvektion
Wärmeübertragungdurch Strahlung
Raumheizkörper
- 2 2 -
Eine Heizung - gleich welches Heizungssystem zum Einsatz kommt - hat die Auf-
gabe, daß Wohn- und Arbeitsräume so erwärmt werden, daß bei optimaler Energie-ausnützung ein angenehmes Raumklima geschaffen wird.
Diese Aufgabe wird u.a. erreicht durch Raumheizflächen, die nach dem Prinzip
der
- Konvektion, d. h. Wärmemitführung. Die Raumluft streicht an der
Heizfläche vorbei und wird dabei erwärmt. Dabei entsteht eine
Luftzirkulation im Raum, die bei falscher Anordnung der Raumheiz-
flächen zu unangenehmen Zugerscheinungen führen kann.
- Strahlung. Hierbei wird von Flächen höherer Temperatur an Flächen
niederer Temperatur Wärme abgegeben, ohne die Luft zu erwärmen.
Der Heizfläche abgewandte Flächen werden dabei ebenfalls nicht
erwärmt.
Aus der Erläuterung der Begriffe ist allerdings auch klar, daß die Wärme-
übertragung immer sowohl durch Strahlung als auch durch Konvektion geschieht.
Es stellt nun einen wesentlichen Unterschied für die Raumerwärmung dar, ob die
Wärmeübertragung vom Raumheizkörper an den zu erwärmenden Raum durch Konvektion
oder durch Strahlung erfolgt. Jedoch nach dem Überwiegen der einen oder anderen
Übertragungsform wird unterschieden nach
- Konvektionsheizungen und
- Strahlungsheizungen.
A B
14 2618 22 30 20 24 28 32 36
EC_
Cv130 20 21 28 32 16 20 24 28 32mE0>.13 2 , 8co
^.0 1,7
Temperatur in °C
DC
Temperatur in 'C
- 2 3 -
Temperaturprofile
Das Auftreten unterschiedlicher Temperaturen im Raum ist abhängig von
- Temperatur der Raumheizflächen bzw. -körper
- Anordnung der Raumheizflächen bzw. -körper
Daraus läßt sich folgern,daß den sich auf die Behaglichkeit der Rauminsassen
nachteilig auswirkenden Einf1üssender Wärmeübertragung sowohl mit heiztechnischen
als auch mit baulichen Vorkehrungen begegnet werden kann.
Damit das Raumklima als behaglich empfunden wird, müssen einige Kriterien
hinsichtlich des Temperaturverlaufes erfüllt sein. Dazu einige Temperatur-
profile nach Messungen von Settele und Raiß. Höhe 1 m über Boden: Bezugsmaß
für Raumtemperaturmessungen. Höhe 1,7 m über Boden: Temperatur im Bereich
der Kopfhöhe.
A Temperaturverhältnisse im Freien (zum Vergleich)
a) im Schatten vormittags 9.00 bis lo.00 Uhr
b) über sonnenbeschienener Grasnarbe um die gleiche Zeit
B Schwerkraft-Luftheizung.
Sehr ungünstiges Temperaturprofil im Raum
C Radiatorenheizung mit Heizkörpern
a) vor der Fensterbrüstung bei 0°C Außentemperatur
b) an der Innenwand, normalgeheizt
c) an der Innenwand, überheizt
Temperaturen gemessen in der Mittelachse des Raumes
16 20 2416 20 24 2E 32 36 12
Temperatur in °C
Temperaturprofile aus I5I
-24-
D Ofenheizung mit einem Ofen von o,83 m Höhe in Zimmerecke gegenüber
der Fensterseite in Raummitte (etwa 3 m vom Ofen ab) bei P4 0°C Außentemperatur
E Deckenstrahlungsheizung bei ft 0°C Außentemperatur
a) Lufttemperatur in Raummitte
b) Temperatur einer bestrahlten vertikalen Fläche
c) Lufttemperatur in Fensternähe
F Fußbodenheizung be-k,O°C Außentemperatur, in Raummitte gemessen.
Bodenfläche lo,7 m x 4,9 m gleichmäßig beheizt.
Als Idealfall kann der Temperaturverlauf im Freien bei angenehm empfundener
sommerlicher Witterung angesehen werden (Profil A). Diesen Verhältnissen
kommt man mit der Fußbodenheizung sehr nahe (Profil F).
Gliederheizkörper und Einzelheizöfen (Profile C und D) bewirken einen starken
Temperaturanstieg gegen die Raumdecke hin. Die Deckenstrahlungsheizung
bewirkt eine günstigere Temperaturverteilung im unteren Teil des Raums,
setzt aber eine gewisse Raumhöhe voraus (Profil E).
Bei der Deckenstrahlungsheizung und der Fußbodenheizung entstehen nur geringe
Konvektionsströme, was eine gleichmäßige Durchwärmung des Raums zur Folge hat.
Ein ungünstiges Temperaturprofil weist die Warmwasserheizung bei Aufstellung
der Heizkörper an der Innenwand auf.
Behaglichkeit
Behaglichkeitszone30
25
Anteil Strahlung
Kamin ,HeizsonneDeckenstrahlungsheizung
FußbodenheizungKachelofenPlattenheizkörper, Roh reGliederheizkörperKonvektor
Zeitliche Gleichmäßigkeit Die hygienisch erwünschte zeitliche Gleichmäßigkeit sowohl der Lufttemperatur
als auch der Raumumschließungs-Oberflächentemperatur hängt weitgehend von der
Betriebsweise, vom zeitlichen Verlauf der Wärmeabgabe sowie von der Wärme-
dämmung und -speicherung der Raumumschließungsflächen ab. Bei unterbrochenem
Heizbetrieb (z. B. Wohn-, Bürogebäuden, Schulen) sind Heizeinrichtungen mit
großer Trägheit (z. B. Kachelöfen, Warmwasserradiatoren, Fußboden- und Decken-
heizelemente) und wärmespeichernde Baukörper anzustreben. Thermisches Wohlbe-
finden der Rauminsassen ist nur im Beharrungszustand der Heizanlage möglich;
während der Heizpause absinkende Luft- und Raumumschließungs-Oberflächentempe-
raturen müssen ebenfalls richtig aufeinander abgestimmt sein.
Während des Aufheizbetriebes ist thermisches Wohlbefinden der Rauminsassen
nicht möglich. Zeitlich gleichmäßige Werte für die Raumluft- und Raumum-
schließungs-Oberflächentemperatur sind allgemein nur bei durchgehendem oder
nur kurzfristig unterbrochenem Heizbetrieb zu erreichen. Für längere Heiz-
pausen ist es notwendig, solchen Heizungsarten den Vorzug zu geben, die
thermisches Wohlbefinden der Rauminsassen unterstützen, d. h. ein Heizungs-
system mit vorwiegender Strahlungswärmeabgabe.
Anforderungen an Raumheizflächen
Anteil Konvektion
Aus dem Vorhergesagten können die Anforderungen an die Raumheizflächen abge-
leitet werden:
- gleichmäßige Wärmeabgabe
- strömungstechnisch gut ausgeformt, keine "toten" Ecken undplötzliche Richtungsänderung (gilt nur bei Wärmeträger Wasser)
- niedrige Oberflächentemperaturen (Staubverschwelung)
- möglichst senkrechte Flächen bei freistehenden bzw. freihängendenEinzelheizkörpern (Staubablagerung verhindern !)
- geringe Abmessungen (Stellfläche)
- große Lebensdauer (keine Korrosion)
- einfache Montage
- geringe Verschmutzungsneigung (innen und außen)leichte Reinigung
- Reparaturfreundlichkeit.
Von der Heizfläche muß, gleichgültig welcher Wärmeträger zum Einsatz kommt,
ein wärmephysiologisch günstiges Temperaturprofil ausgehen. Dies kann aber
nur aus den Eigenschaften der Raumheizflächen einerseits und aus den gege-
benen physikalischen Gegebenheiten der zu beheizenden Räume andererseits
hervorgehen. Einflußgrößen hierfür sind:
- Abmessungen der Heizflächen
- Temperatur der Heizflächen -►Temperaturdifferenz zwischenHeizfläche und Raumluft -41-Wärmestrom
- Aufstellungsort der Heizfläche (bei Einzelheizkörpern)
- Wärmebedarf des Raumes
- Raumgeometrie, dabei besonders Raumhöhe und Raumvolumen.
Auslehnungs-Kurzschluss
J gefass
mit Drossel
Sicherheits- \ _vorlauf
^
Raum-heiz- Iflache1111 11„
Vorlauf t
Kessel
Rücklauf
Überlauf
FU R- undEntleerstutzen
Prinzip Schwerkraft-Warm-wasser-Heizung
-28-
Vorwiegend werden im Wohnungsbau Zentralheizungen installiert. Dabei ist
unter Zentralheizung jedes Heizungssystem zu verstehen, bei de ni die Wärme
an einem wo auch immer gelegenen zentralen Punkt erzeugt und mittels eines
Energieträgers verteilt wird. Die Form der Raumheizungsflächen spielt keine
Rolle.
Die derzeit im Wohnungsbau am verbreitetsten eingesetzten Heizungssysteme
verwenden Wasser als Wärmeträger und zwar entweder als- Niedertemperaturheizung mit Temperaturen bis 55° C- Warmwasserheizungen mit Temperaturen bis 90° C
- Heißwasserheizungen mit Temperaturen >110C bis 18o°C
- Niederdruck-Dampfheizungen mit Betriebsdrücken 4;41,5 bar.
Hochdruck-Dampfheizungen mit Betriebsdrücken von 2 bis max. 2o bar werden
vornehmlich in der Industrie verwendet, wo derart hochgespannter Dampf
aus fertigungstechnischen Gründen oder zur Kraftstromerzeugung ohnehin ge-
braucht wird.
Ebenfalls als Zentralheizung ist die Warmluftheizung zu bezeichnen, wenn
die Erwärmung des Wärmeträgers Luft an zentralem Ort geschieht, und die
erwärmte Luft über Kanäle an den Ort des Wärmebedarfes geleiteit wird. Hierauf
wird bei Thema 7 näher eingegangen.
In nebenstehendem Funktionsschema ist der grundsätzliche Aufbau einer
Zentralheizung dargestellt(Warmwasser-Schwerkraftheizung).
-29-
Der Wärmeträger - Wasser oder Dampf - durchläuft im Kreislauf ein geschlossenes
Rohrsystem. Bei Wasserheizungen wird das Heizwasser in der Regel am tiefsten
Punkt der Anlage erwärmt. Es wird dann über senkrechte Rohre (Steigestränge,
Strangleitungen) und waagerechte Rohre (Verteilleitungen) den Raumheizflächen
zugeführt. Das Wasser kühlt sich in den Raumheizflächen ab und läuft über die
Fallstränge wieder zum Kessel zurück.
Die Volumenvergrößerung des Heizwassers infolge der Erwärmung wird in einem
Ausdehnungsgefäß aufgefangen.
Wasserheizungen
Einteilung
Wasserheizungen werden unterschieden nach
- Art der Wasserzirkulation : SchwerkraftheizungenPumpenheizungen
- Verbindung mit der Atmosphäre: offene Wasserheizungengeschlossene Wasserheizungen
G llo°C = Warmwasserheizung>110C = Heißwasserheizung
Zweirohrheizung
Einrohrheizung, waagrechte Ausführungsenkrechte
obere Verteilunguntere Verteilung
- Höhe der Temperatur
- Art der Rohrführung
SV—SR
11111111
r_ IIIIIII
Im folgenden sollen die einzelnen Anlagentypen kurz beschrieben werden:
Schwerkraft-Warmwasserheizungen
Allgemeines
Bei Schwerkraft-Warmwasserheizungen wird die Zirkulation des Wassers einzig
durch die Differenz zwischen den spezifischen Gewichten des wärmeren Vorlauf-
und kälteren Rücklaufwassers erzielt.
1-V obere VerteilungSV-SR—
r- moo
4
Kessel
ü
Kessel rit
--}--
-i—Sammelleitung
SV = SicherheitsvorlaufSR = SicherheitsrücklaufAG = Ausdehnungsgefäß
zentrale Enlüftung-.T._
8 (8- f-
111111 a_
4
s i8- -}—
Kessel E
Schwerkraft-Warmwasserheizungen werden allgemein nur mit Vorlauftemperaturen
bis max. 90°C betrieben, da es sonst zu Ausdampfungen des Wassers im Aus-
dehnungsgefäß führt. Bei offenem Heizkreislauf führt das wegen ständigen
Wasserverlustes der Heizanlage, bei geschlossenem Heizkreislauf wegen der
damit verbundenen Druckschwankungen zu Zirkulationsstörungen.
Schwerkraft-Warmwasserheizungen werden heute kaum noch installiert, da die
nachfolgend genannten Nachteile schwerer wiegen als die Vorteile.
Vor- und Nachteile von Schwerkraft-Warmwasserheizungen
Die Vorteile der Schwerkraft-Warmwasserheizungen sind:
- Niedrige Heizkörpertemperaturen
- Einfache und leichte Bedienbarkeit
- Geräuschloser Betrieb
- Unabhängig vom Stromnetz
- Große Lebensdauer
- Niedrige Anlagekosten.
Dem stehen eine Reihe von Nachteilen gegenüber:
- Einfriergefahr der Anlage oder von Teilbereichen bei unsach-
gemäßer Anordnung oder bei Außerbetriebsetzung der Anlage bzw.
einzelner Heizkörper
- Lange Aufheizdauer und träger Umlauf, damit geringere Anpassungs-
fähigkeit bei starken Außentemperaturschwankungen
- Bei größeren Anlagen wirken sich die Rohrwiderstände hemmend
auf die Zirkulation aus. Daher sind größere Leitungsdurchmesser
erforderlich, was wiederum zu höheren Wärmeverlusten führt
- Höhere Leitungskosten.
Pumpen-Warmwasserheizungen Pumpen-Warmwasserheizungen sind die geeignetste Anlagenart für größere
Heizungsanlagen bzw. bei durch die Gebäudeform bedingten Schwierigkeiten
in der Zirkulation. Hierbei wird der Wasserumlauf durch Umwälzpumpen er-
zwungen.
- 3 2 -
zum Ausdehnungsgefäß
SV SR I 1
Pumpe im Vorlauf
zum Ausdehnungsgefa l
Pumpe im RücklaufPumpen Warmwasserheizungen
Waagerechte Einrohr-Warmwasserheizungsanlagea) reitender Anschtufi der Heizkörperb) normaler Anschluf)c) wie a), jedoch mit Stauscheibe zwischen
dem 1. und 2. Heizkörperglied im unterenNippel
Daher ist eine unabhängige Rohrführung möglich. Es können sogar Raum-
heizflächen angeschlossen werden, die tiefer als der Kessel liegen.
Durch die erzwungene Zirkulation mittels Pumpe wird eine größere Umlauf-
geschwindigkeit erreicht,wodurch geringere Leitungsquerschnitte ermöglicht
werden.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten für den Einbau der Umwälzpumpen:
- Rohrpumpen; meist bei kleineren Heizungsanlagen, wobei die
Pumpe in der Regel in die Vorlaufleitung unmittelbar nach
deren Verlassen des Kessels eingebaut wird.
- Kreiselpumpen auf eigenen Pumpenfundamenten bei größeren Heizungs-
anlagen, wobei es unerheblich ist, ob sie an die Vorlauf- oder an
die Rücklaufleitungen angeschlossen werden.
Der Vorteil von waag -
rechten Einrohr-Anlagen gegenüber senkrechten Einrohr-Anlagen (s. dort) besteht
darin, daß nur wenige Steige- bzw. Fallstränge (im Prinzip nur je einer)
und je Geschoß nur eine Verteilleitung angeordnet werden müssen.
Vor- und Nachteile von Pumpen-Warmwasserheizungen
-33-
Vorteile: Ersparnis an Rohrleitungsmaterial gegenüber Schwerkraft-Warmwasser-
heizungen wegen
geringerer Rohrdurchmesser
rascheres Aufheizen
weniger Sorgfalt bei der Anlage des Leitungsnetzes notwendig, daZirkulationsstörungen kaum auftreten.
Nachteile:Vom Stromnetz
abhängig
zusätzliche Anlage-- und Betriebskosten (Motor umd Pumpe)
Geräuschbelästigung bzw. teure Maßnahmen zur Geräuschdämpfung.
Stockwerks-Warmwasserheizungen
Stockwerksheizungen mit Gasthermen werden häufig bei der Modernisierung von Alt-
bauwohnungen eingesetzt, da sie vergleichsweise problemlos in Installation und
Betrieb sind. Die Kennzeichen sind individuelle Regelbarkeit, leichte Heizkosten-
abrechnung, schnelles Aufheizen, geringer Platzbedarf (keine Brennstofflagerung),
staub- und verschmutzungsfreier Betrieb (kein Brennstoff- bzw. Aschetransport).
Die Wirtschaftlichkeit der Gasheizung hängt im wesentlichen vom Heizgastarif ab.
In mehrgeschossigen Wohnbauten ist der Einbau von Stockwerkheizungen in der Regel
teurer, da für jedes Stockwerk bzw. jede Wohneinheit eine eigene Kesselanlage mit
Sicherheitseinrichtungen (Ausdehnungsgefäß usw.) eingebaut werden muß.
.r.N
"--°^-^ 01-mealmeal
u,1 A..""MsmY1
n.wp
Anordnung von geschlossenen Ausdehnungsgddden und Sicherhelts-Ieilungen. a) 8e1 Goslhermenhelzung, b) bel Anloge mil Helzkessel
^.,.MINw®
Membran-Ausdehnungsgefäß
-34-
Sicherheitseinrichtungen Sicherheitseinrichtungen für Warmwasserheizungen iGeschlossene Anlagen bis zu einer Wärmeleistung von 300 000 kcal/h (=350 kW) werden
nach DIN 4751, Blatt 2 (Sept. 68)mit einem tieferliegenden Ausdehnungsgefäß ausge-
führt. Das A-Gefäß befindet sich neben dem Kessel und ist nur durch eine Ausdehnungs-
leitung mit dem Kessel verbunden. Diese Bauart wird heute bevorzugt angewendet.
Vorteile:
Keine Korrosion durch Sauerstoff.Kein Wasserverlust durch Verdunstung.Keine Frostgefahr.Leichte Unterbringung.
Voraussetzungen sind dabei die oben aufgeführten Bedingungen:
a) Feuerung schnell regelbar;b) Stat. Druckhöhe X15 m (1,5 bar);c) Thermostatische Absicherung durch Temperaturregler und Sicherheitsbegrenzer
sowie zusätzlichd) Baumustergeprüftes, unabsperrbares Sicherheitsventil am oder nahe am Kessel;e) Wassermangelsicherung bei Anlagen >130 000 kcal/h ( 7,, 150 kW);f) Thermometer u. Manometer;g) Kessel nach TRD 702 mit Bauartzulassung
Das A-Gefäß gibt es grundsätzlich in zwei verschiedenen Ausführungsformen:
a) Behälter ohne Membran, wobei sich über der Wasserfläche komprimierte Luft be-findet; da das Wasser Luft absorbiert, muß der Behälter von Zeit zu Zeit ent-leert werden. Selten ausgeführt.
b) Behälter mit Membran, wobei die Membran den Wasser- u.Gasraum voneinander trennt.
Warmwasser-Heizungsanlagen werden heute in der Regel mit einem geschlossenen Membran-Ausdehnungsgemäß abgesichert (ca. 350 kW).
Heißwasserheizungen
MwnW /vom YMOreush®rw
VKNiiK \Saenmlor
Misch.InMng 01= ^a
,7.w/74/,.
- 35 -
HelQwassererzeugung !n Dampfkessel
Dampfheizungen
Einteilung
Wasserheizungen, die mit Temperaturen über 110° C und Vorlauftemperaturen biS
ca. 180° C betrieben werden, werden als Heißwasserheizungen bezeichnet. Es
kommen dabei nur solche Raumheizflächen in Betracht, die gegen ungewolltes Be-
rühren geschützt sind, weswegen Heißwasserheizungsanlagen in der Regel nicht im
Wohnungsbau eingesetzt werden.
Nach diesem System arbeiten einige Fernheizungsanlagen. In den Wohngebäuden
selbst sind dabei Warmwasser-Heizungsanlagen installiert, wo ein Wärmetauscher
zwischen den Heizungen und dem Heißwasserkreislauf angeordnet ist. Als Wärme-
tauscher wird meist ein Gegenstromapparat verwendet.
Dampfheizungen können in ihrer Auslegung ebenso - wie am Beispiel Wasserhei-
zung bereits gezeigt - unterschiedlich sein:
Vorteile
- Betriebsdruck: 4;1,0 bar = offene Niederdruckdampfheizung
>1,0 bar = Hochdruckdampfheizung
- Art der Rohrverlegung : Heizungsanlagen mit oberer Verteilung
Heizungsanlagen mit unterer Verteilung
Heizungsanlagen mit hochverlegten Kondensatleitungen
Heizungsanlagen mit tiefverlegten Kondensatleitungen
Dampfheizungen werden im reinen Wohnungsbau - ebenso wie Heißwasserheizungen -
selten installiert.
Sie haben zwar gegenüber den gebräuchlichen Warmwasserheizungen mehrere Vorteile:
- geringere Trägheit --e► schnelleres Hochheizen
- geringere Anlagekosten bei gleicher Wärmeleistung
- geringere Einfriergefahr
Niederdruckdampf-Heizungen
Orackton
Enuanung
w I 4
daran Mdhedem Dempld ckIm Kessel '^""—EnnWrea rung aKhledeennpnchl LL^
slandron.' pv c` li^A/%Il/^i%i'///// %̂/.%/II//I/.'/'.7/IlI7^/%/ I//I///////lJ///O/Ji/O///IJ//I/Oli/^/ll7lll,
OOOOOOOOOOOOOOOOOOO OOOOO O 00.01h1 0.1,00 OOOOOOOOOO
DampO.11ung
zentral!r
Kondenwllenung
r-
Niederdruckdamptheizung mit unterer Verleilung undhochverlegter Kondensatleitung
- 3 6 -
- geringere Anlagekosten: kleinere Rohrquerschnitte und Raumheizflächen
Nachteile Dem stehen aber eine Reihe von Nachteilen gegenüber:
- hygienisch ungünstige Oberflächentemperaturen der Raumheizkörper (>100° C)
- generell schlechte Rege1barkeit: Regelung von Dampfmengen schwieriger als
Regelung von Wassertemperaturen Oberheizung in der Obergangszeit - Wärme-
verlust
- größere Korrosionsgefahr in den Kondensatleitungen
Dampfheizungen werden im Wohnungsbau nur bei großen vielstöckigen Wohnanlagen
in Frage kommen, da hier mit zu hohen statischen Drücken im Heiznetz bei reinen
Warmwasserheizungen gerechnet werden müsste. Dabei handelt es sich meist um
Niederdruckdampf-Heizungen.
Bei der Installation des Rohrleitungsnetzes muß darauf geachtet werden, daß die
Dampfleitungen immer mit Gefälle zu den Steigsträngen (untere Verteilung) bzw.
Fallsträngen (obere Verteilung) hin verlegt werden. Bei größerer horizontaler
Ausdehnung ist es zweckmäßig, die Verteilleitungen stufenförmig zu verlegen.
Für die Kondensatleitungen wird dickwandigeres Rohrmaterial wegen der erhöhten
Korrosionsanfälligkeit verwendet. Hochverlegte Kondensatleitungen werden auch
"trockene Kondensatleitungen" genannt, da sie oberhalb des höchsten Kessel-
Wasserstandes verlegt werden. Tiefverlegte Kondensatleitungen werden demzufolge
"nasse Kondensatleitungen" genannt, da sie unterhalb des mittleren Kessel-Wasser-
standes verlaufen
Bei hochverlegten Kondensatleitungen ist eine Entwässerung der Steige- bzw.
gekrbpllcr Anschluß zur Vermeidung des Eintritts von Kondensat in die FallstrangeT 1
Niederdruckdampfheizung mit oberer Verteilung undtiefverlegter Kondensotteitung
Hochdruckdampf-Heizungen
Vakuumdampfheizung
...-T—^c... uu^ lru...a.,ltl.
— Auaenlhermosial A (ijRaum nhermonal R --
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reuerunguegrlung Won rIandrtglrr ath 'Ilex mil Vakuum umpe
Schema einer Vakuumdampthelzung mil Dliferenzdruckregelungund Anschlug en eine Kesselanlage
L--- Damptiedung --
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SIanA.ohr RegelreNil ^l D] y 7!. . . '! 11..7171, I v! L . ̂
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^l® Enaukung
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Vorteile
Nachteile
Fernheizungen
Luftheizungen
Fortluftt
Abluft
Umluft
Außen-tuft --4, w ' Zutuft
Lüftungs( klima)gerät
Übersicht über die Benennungen beilufttechnischen Anlagen
- 3 8 -
Die Vorteile der Vakuumdampfheizung liegen in der Tatsache, daß durch den
Unterdruck sich Dampftemperaturen von unter 100 0 C erzielen lassen, je nach
Evakuierungsgrad bis herunter zu 40 0 C. Daraus folgen:
- geringe Heizkörpertemperaturen
- leichte zentrale Regelbarkeit
- schnelles Hochheizen
Als Nachteile stehen dem gegenüber:
- hohe Anlagekosten
- höhere Anforderungen an die Dichtigkeit des Netzes als bei Oberdrucksystemen
Als Fernheizungen werden alle Heizungsanlagen, bei denen die Wärmeerzeugung nicht
im Hause geschieht, bezeichnet. Im Hause befindet sich lediglich eine Obergabe-
station, in der das Wasser des Heizkreislaufes durch den von außen herangeführten
Dampf bzw. von außen herangeführtes Heißwasser erwärmt wird. Je nach den Vor-
lauftemperaturen, mit denen das Fernheiznetz gefahren wird, ist dann die Abneh-
merheizungsanlage eine Warm- oder Heißwasserheizungsaniage in einer der bereits
besprochenen Varianten.
Luftheizungen
Aus der Fülle der auf dem Markt angebotenen lufttechnischen Anlagen interessieren
in diesem Zusammenhang einzig die Gruppen der Lüftungsanlagen mit zusätzlicher
Luftbehandlung.
Während Klimaanlagen sowohl Lufttemperatur als auch Luftfeuchte selbsttätig auf
voreingestellten Werten halten, werden die Lüftungsanlagen nur entweder zur
Heizung und/oder zur Kühlung bzw. zur Befeuchtung und/oder zur Entfeuchtung ein-
- 39 -
gesetzt. Sie können demnach als Teilklimaanlagen bezeichnet werden.
Während bei Lüftungsanlagen die dem Raum zuzuführende Luft lediglich auf Raum-
temperatur gebracht werden muß, so daß keine Zugerscheinungen spürbar werden,
werden in Luftheizanlagen die umgewälzte Luft und die zusätzlich angesaugte
Außenluft so weit über Raumtemperatur erwärmt, daß zumindest der Wärmeverlust
des Raumes gedeckt wird. Diese Art der Lüftungsanlagen werden im Wohnungsbau am
häufigsten als Luftheizungsanlagen eingesetzt, ganz selten die Klimaanlagen.
Luftheizungen stellen sehr hohe Anforderungen an die Planer, denn es ist eine
Vielzahl von Vorschriften und Bedingungen zu beachten, u. a.:
1. Außenluft und Umluft müssen durch Filter gereinigt werden. Die Filter müssen
zugänglich (Wartung!) an der Entnahmestelle angebracht werden. Letztere For-
derung wird erhoben, um Verschmutzung des Kanalnetzes zu vermeiden.
2. Die Luftkanäle sind mit leicht zugänglichen Reinigungsöffnungen zu versehen.
3. Die erwärmte Zuluft ist so durch den Raum zu führen, daß sie in die Aufent-
haltszone der Menschen bzw. an sonstige Quellen der Luftverschlechterung ge-
langt und nicht auf kürzestem Wege den Raum zwischen Zuluft- und Abluftöff-
nungen durchquert.
Bei Warmluftzentralheizungen wird die Luft (Umluft und Außenluft) an einer zen-
tralen Feuerstätte erwärmt, wobei ebenso alle festen als auch gasförmigen Brenn-
Warmluftgitter
Abluft f,
- 4 0 -
Warmluftheizung mit KachelofenSchwerkraftsystem)
Anordnung von Zuluftleitungen mitgetrennten Kanälen zu den Verbrauchsstellen
Anordnung der Zuluftteitung als Sammelkanal.In langgestreckten Gebäuden aus technischenund wirtschaftlichen Gründen zu empfehlen, dader Querschnitt des Sammelkanals kleiner istals die Summe der Einzelkanatquerschnitte.
stoffe Verwendung finden können wie bei Wasserheizungen. Z.0 unterscheiden sind:
- Schwerkraft-Warmluftheizungen
- Ventilator-Warmluftheizungen
Diese Unterscheidung ist sinngemäß die gleiche wie bei den Warmwasserheizungen:
im ersteren Falle wird die Luftzirkulation in den Luftkanälen durch die Auftriebs-
kraft der warmen Luft in Gang gesetzt, im letzteren Falle wird die Luftzirkulation
mechanisch erzwungen.
Schwerkraft-Warmluftheizungen kommen wegen der vergleichsweise geringen Druck-
differenzen zwischen Warmluft und Kaltluft nur für kleine Heizungsanlagen mit
geringer seitlicher Ausdehnung in Frage, da ansonsten die Strömungswiderstände
nicht mehr überwunden werden können.
Ventilator-Warmluftheizungen gestatten die Wärmeversorgung von in der Horizontalen
weiter entfernten Räumen.Da höhere Strömungsgeschwindigkeiten erreicht werden, ist
das Luftkanal-System exakt zu planen, um Zugerscheinungen und damit Unbehaglich-
keitsempfinden auszuschließen. Sie werden in der Regel mit sogenannten Warmluft-
automaten ausgestattet. Dies sind anschlußfertige Feuerstätten - d. h. Lufter-
hitzer mit festen oder gasförmigen Brennstoffen bzw. elektrisch, Wärmeübertrager,
Luftfilter, Ventilator, Isolierung und Ummantelung als Einheit. Von dort wird die
erwärmte Luft über Kanäle, die in den Fußbodenaufbau integriert sind oder unter
der darunterliegenden Decke geführt werden, in die zu heizenden Räume gedrückt.
Die Abluft wird in jedem einzelnen Raum oder zentral abgesaugt (erfordert Wand-
durchbrüche bzw. Türschlitze!)
Ringförmig verlegte Zutuftleitungen
Heizgerät
- 41 -
Es sind drei Arten der Kanalverlegung möglich:
- radial angeordnete Warmluftkanäle, wobei jeder Kanal nur eine Zuluftöffnung
bedient
- Sammelkanal mit Abzweigkanälen
- Zuluft-Ringleitung
Die eingangs erwähnten Behaglichkeitskriterien:
- gleichmäßige Wärmeverteilung mit möglichst geringer Temperaturdifferenz
zwischen Fußboden und Decke
- geringe Luftbewegung
werden bei richtiger Anordnung von Zuluft- und Abluftöffnungen gewährleistet.
Die Luftaustrittsgeschwindigkeit an den Zuluftöffnungen soll 1 m/s nicht über-
steigen. Die verglichen mit anderen Heizungssystemen hohe Luftumwälzung je
Stunde (Luftrate) von ca. 5 - 8 mal garantiert zudem eine schnelle Abführung der
verbrauchten Luft.
- 42 -
Thema 2 Heizzentralen, Zentralspeicher
Heizzentralen Wenn zur Heizung im Wohnungsbau keine Einzelheizungen (Ufen, Klimageräte o.ä.)
verwendet werden, sondern eine Zentralheizung, gleichgültig ob Wasser-, Dampf-
oder Luftheizung, müssen Aussagen zum Thema Heizzentralen gemacht werden. Dabei
stellt sich als erste Frage diejenige nach dem Aufstellungsort.
Als im Thema 1 Grundsätzliches zur Frage der Heizungssysteme dargestellt wurde,
wurde stillschweigend davon ausgegangen, daß sich die Heizzentrale am tiefsten
Punkt der Anlage befindet - nämlich im Heizungskeller. Bestenfalls befindet sie
sich auf der gleichen Ebene wie die zu heizenden Räume, wie die Skizzen zum Be-
griff Stockwerksheizung zeigen.
Dies ist auch die gebräuchlichste Aufstellung. Denn für die Anordnung der Heiz-
zentrale im Gebäude gelten folgende Regeln:
- Zentrale Lage zu allen angeschlossenen Gebäuden bzw. Gebäudeteilen
- Enge Zuordnung zu Brennstofflager bzw. Heizölbehältern
- Keine Schallübertragung auf das Gebäude
- Gute Zugänglichkeit wegen Reparaturen und Aggregataustausch
Bei der Planung eines Gebäudes ist zu untersuchen, ob eine Dachheizzentrale oder
eine UG-Heizzentrale wirtschaftlicher ist. Allgemein gültige Aussagen lassen sich
dazu nicht machen. Ab einer gewissen Gebäudehöhe ist eine Dachheizzentrale
umso rentabler, je höher das zu beheizende Gebäude ist. Bis zur "Hochhausgrenze"
(Höhe über OK Gelände ca. 22 m) ist die Anlage einer UG-Heizzentrale wirtschaft-
licher+) . Im innerstädtischen Wohnungsbau kann dennoch eine Dachheizzentrale auch
bei niedrigeren Gebäuden infrage kommen, da die UG-Räume anderweitig genutzt wer-
den müssen: Tiefgaragen, Keller-,Waschmaschinen- und Trockenräume für die Mieter
sowie sonstige Gemeinschaftsanlagen.
Eine Gegenüberstellung des Platzbedarfes für die Heizanlagen ergibt, daß sich eine
Platzeinsparung in den Geschoßen weder bei der Anlage der Heizzentrale im UG noch
auf dem Dach ergibt:
Platzbedarf in den Geschoßen bei der Heizzentrale
in den unteren Geschoßen für: auf dem Dach für:
Schornsteinblock
wenn Ausdehnungsgefäß auf dem Dach:Sicherheits-Vorlauf- und -Rücklauf-leitung einschließlich Isolierung
Brennstoffleitung
Zubringer-Heizleitung zur UG-Verteilungeinschließlich Wärmedämmung und F 90-Abmauerung
Bei Dachheizzentrale zusätzlich zu
beachten:
Wird eine Dachheizzentrale geplant, müssen einige Punkte zusätzlich in Betracht
gezogen werden:
- Zusätzliche statische Belastung -10- verstärkte OG-Deckenkonstruktion
- Betrieb der Kesselanlagen mit festen Brennstoffen aus Wirtschaftlichkeitsgrün-
den auszuschließen
+) Ergebnisse einer Untersuchung von Gratza, K.-W. und Prüfling, W. in einer un-veröffentlichten Studienarbeit 1974
—1
usxutann' ||Tank
-44-
- Betrieb mit Heizöl S: Brennstoffleitungen müssen i m gesamten Verlauf zugänglich
sein, a uch wenn eine Begleitheizung vorgesehen ist (Erstarrungsproblem)
- Betrieb mit Hei z öl EL : Zwar keine Erstarrungsprobleme, dafür aber zusätzliche
Anlagekosten wegen Vorschriften zur UlbeV0rratVnO, Ulförderung, Lecksicherheits-
Maßnahmen
- UlleitWngen müssen in durchgehenden Schutzrohren geführt werden
- ÖlaUffangwanne zum Kessel und Leckalarmeinrichtung mUß im UG angeordnet werden
- Betrieb mit Gas: Sicherheitstechnisch am geeignetsten
Beachtung von DVGW-Regelwerk G 600: Technische Regeln für Gas-Installationen
( TRGI ) und G 672: Gasgefeuerte Dachheizzentralen. Zum Beispiel: Die Schächte
für die Gasleitungen müssen be- und entlüftet werden (s. DVGW-TRGI, Abschn.3.4.1.4)
- Abweichende Gegebenheiten für Pumpen der Heizkreise: Dem Schwerkraftauftrieb muß
entgegengewirkt werden
- 3challdömmende Kesselfundamente - zumindest ab 0,7 MW Heizleistung - erforder-
lich (VDI-Richtlinie 2715: Lärmminderung bei Warm- und Heißwasser-Heizungsan-
lagen)
- Wassermangelsicherung erforderlich: Die Feuerung der Heizkessel darf nur bei
au sre ichendem Wasserstand erfolgen, sonst kommt es zur Überhitzung und Schäden
am Kessel und evtl. der gan zen Amlage . Da der Kessel in einer Dachheizzentrale
gewissermaßen den höchsten Punkt der Anlage darstellt, würde er bei einer Un-
dichtigkeit irgendwo im System zuerst trockenlaufen
- Dazu: VDI-Richtlinie 2067: Richtwerte zur Vorausberechnung der Wirtschaftlich-
keit verschiedener Brennstoffe bei Warmwasser-Zentralheizungsanlagen (1957 und
Neufassungen Blatt 1 - 5)
-45-
Als einer der Entscheidungsgründe für die Anordnung der Heizzentrale auf dem
Dach wird oft der höhere Kesselwirkungsgrad angegeben. Di es wird dadurch erreicht,
daß durch den s ehr kurzen Schornstein in Verbindung mit der notwendigen 0berdruck-
feuerUng n iedrigere Abgastemperaturen benötigt werden. ( 0berdruckfeuerung mit Ge-
bläse notwendig, da in Dachheizzentralen wegen des geringeren Schornsteinzuges
atmosphärische Brenner n i cht zulässig sind: Zugschwankungen, wie sie beispiels-
weise durch Windstau am Abgasrohr entstehen können, würden zur Beeinträchtigung
der Verbrennung führen. Der dabei durch Abgasströmung in den Heizraum entstehende
Temperaturanstieg im Heizraum kann im Extremfall z ur Strömungsumkehr im Abgasrohr
führen).
Darüber hinaus mUß eine absolut zugfreie Belüftung der Dachheizzentrale sicherge-
stellt sein. Die Belüftung 00ß jeden Winkel erreichen, wobei aber die Geschwindig-
keit des Luftstromes an keiner Stelle 2 m/s übersteigen darf. Dies ist u.a. in
der ZTA Heizräume (Zusammenstellung der Technischen Anforderungen an HeiZrüU-
me) gefordert:
Heizröume über EG-Niveau sind nur zulässig, wenn die Betriebssicherheit der
Feuerungsanlagen nicht durch Wind beeinträchtigt werden kann.
- 4 6 -
Größe des Heizraumes bzw. der
Heizzentrale
Wärmebedarfkcal/h
bis
4 kWHeizraumfläche
m2
20 000 23 740 000 46 1160 000 70 1480 000 93 16
100 000 116 20200 000 235 25400 000 465 40600 000 700 50800 000 930 60
1 000 000 1 150 701 200 000 1 400 1001 500 000 1 750 1302 000 000 2 350 200
Oberschlägige Ermittlung der Heiz -raumgröße
Die Größe des Heizraumes bzw. der Heizzentrale richtet sich nach dem Wärmebedarf
des Gebäudes, der Gesamtwärmeleistung der Kessel und der Aufteilung in eine oder
mehrere Kesseleinheiten. Vor dem Kessel muß mindestens ein freier Raum von Kessel-
länge + 100 cm, hinter dem Kessel von der Hälfte dieses Maßes (bei automatisch
oder mechanisch betriebenen Spezialkesseln auch weniger), neben dem Kessel bis
zur Wand von 70 cm,zwischen 2 Kesseln von 50 cm vorhanden sein.
Die Heizraumhöhe muß ? 2,1 m, bei Kesseln mit einer Gesamtnenn-Heizleistung
über 60 000 kcal/h 2,4 m sein. Die lichte Höhe zwischen Oberkante Feuerstät-
te und Unterkante Decke (Unterzug) muß 1,5 m bei über 125 000 kcal/h, 1,8
bei über 250 000 kcal/h und 2,1 m bei über 400 000 kcal/h Nennleistung des Kes-
sels betragen.
Die Tabelle gibt einige überschlägige Werte von Heizraumgrößen an. Sie richtet
sich selbstverständlich abweichend hiervon nach der Art der eingesetzten Kessel
und den Zusatzeinrichtungen.
Für größere Heizungsanlagen ist es zweckmäßig, einen eigenen Maschinenraum neben
dem eigentlichen Heizraum einzurichten. In einem solchen Maschinenraum werden
Pumpen, Wärmetauscher, Warmwasserbereiter, die Abgänge der Hauptleitungen und de-
ren Absperrorgane, Sicherheitseinrichtungen und sonstige der Betriebsüberwachung
dienende Apparaturen und Schaltstellen bzw. Schaltpulte untergebracht.
- 47 -
Für Planung und Errichtung von Heizzentralen gilt im wesentlichen die VDI-Richt-
linie 2050 "Heizzentralen". Sie enthält zahlreiche Beispiele von Heizzentralen
für Zentralheizungsanlagen, wobei die technisch zweckmäßigste Ausführung der An-
lage und die Art des Brennstoffes nur aufgrund von Wirtschaftlichkeitsrechnungen
ermittelt werden können.
In den meisten Bundesländern ist die VDI-Richtlinie zur Rechtsvorschrift gewor-
den derart, daß ihre wichtigsten Abschnitte in die jeweiligen Landesbauordnun-
gen und die dazu erlassenen Rechtsverordnungen aufgenommen wurden.
Bei Heizanlagen mit Zentralspeicher ist der Raumbedarf für die Heizzentrale an-
ders. Es müssen Speicherbehälter untergebracht werden können. Außerdem sind in
der Regel die Ausdehnungsgefäße, die bei Zentralspeicherheizungen angeordnet
werden müssen, wesentlich größer.
Am häufigsten wird Wasser als Speichermedium verwendet.
Es gibt bei Wasser-Zentralspeichern zwei Bauarten:
- mit direkt im Speicherbehälter angeordneten Heizwiderständen,
- mit außerhalb des Speicherbehälters angeordneten Heizelementen.
Außen-temperatur-
fühlet
SV SRI
^ Rücklauf temperatur-begrenzer
,..1 I'M - -0---1- --_Schema einer Zentratspeicherheizung(of fenes System)
^(
1 11 11 1
-48-
Die gebräuchlichsten Speicherbehältertypen sind zylindrisch, normengerecht und
typengeprüft und können je nach Herstellerangabe in eine offene oder geschlossene
Anlage eingebaut werden. In der Mehrzahl erfolgt die Ankoppelung des Speichers
an das Wärmeverteilungssystem direkt, also ohne Wärmetauscher. Die Vorlauftempe-
ratur wird durch Rücklaufbeimischung über ein Dreiwegeventil gesteuert.
Bei Speicherbehältern mit außenliegenden Heizelementen werden zumeist Elektro-
Durchlauferhitzer verwendet. Mittels Ladepumpe wird das im Durchlauferhitzer er-
wärmte Speicherwasser in den Speicherbehälter gedrückt, kann aber auch während
des Ladevorganges über ein Dreiwegeventil als Mischer direkt in das Wärmevertei-
lungsnetz strömen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß unmittelbar nach der
Ladezeitfreigabe auch bei entladenem Speicher sofort die erforderliche Vorlauf-
temperatur wieder ansteht. Häufig werden Durchlauferhitzer, Ladepumpe, Schalt-
und Regeleinrichtungen zu einer Ladeeinheit zusammengefaßt und vom Hersteller
nach Möglichkeit einschließlich der Verbindungs- und Anschlußstücke zu Speicher-
behälter und Ausdehnungsgefäß vormontiert geliefert.
Aufgabe des Heizungsbauers ist es dann, die Speichergeräte nach Herstelleran-
gaben aufzustellen, anzuschließen und die endgültige Isolierung anzubringen.
Besonders bei kleineren Speichergeräten ist die Vollisolierung einschließlich
Ummantelung oft bereits im Lieferumfang enthalten.
Die Speicheranlage besteht aus einem oder mehreren Stahlbehältern. Die Größe
der Speicherbehälter muß aus dem Wärmebedarf des zu beheizenden Objektes er-
rechnet werden. Die Behälter sind aus Stahlblech,außen rostgeschützt. Ein be-
sonderer Korrosionsschutz innen kann entfallen, wenn es sich bei der Heizung
um eine geschlossene Anlage handelt, in die kein zusätzlicher Sauerstoff ein-
dringen kann.
lo!i!i!::?imo!i4moNi^i!i^i'i''h4^i^i^i^i!i^::.i ^^i^i^-- -tt __.• •^-_-^' '•- =I 3 = __ ^ _ =ti 7 _ _• ___ { _ =^ _ =CC __ ^j`
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4 ^i.^.^.^^i., ^4,1 ,^.i.%^.i.^yi'^i^i::
NACH DIN 4751/2
1 Speicherbehälter2 Entleerungshahn, wahlweise Blindstopfen3 Wärmedämmung4 autom. Entlüftungsventil und Handentlüfter5 Heizaggregat6 Luftabscheider mit autom. Entlüfter
Sicherheitsventil 2,5 bar ÜberdruckManometer (Skaleneinteilung 0-4 bar Überdruck)
7 Regelventil mit Steuerteil8 Thermometer, Genauigkeit ±1
vom Skalenendwert
9 Muffenschieber10 Pumpe, regelbar11 Rücklauf Temperaturbegrenzer, nur bei
Verwendung von Thermogyr-Raum-Temperaturregelung
12 Schutzrohr R 1 /2" f. Pos. 11:nur bei Verwendung von Thermogyr-Raum-Temperaturregelung
13 Rücklauf-Temperaturbegrenzer,wird benötigt, wenn keine Thermogyr-Raum-Temperaturregelung verwandt wird
14 Muffenschieber, gegen unbeabsichtigtesSchließen gesiche rt
15 Füllschlauch16 Membran-Druckausdehnungsgefäß17 Entleerungs- und Entlüftungsventil
Schema einer Zentralspeicherheizung (Einfamilienhaus) mit außenliegendem Wärmeerzeuger (aus I51)
1 Gehäuse2 Mineralwolte-
isotierung3 Alu-Folie4 Kernkasten5 Luftkanal 10 Radialventilator6 Speicherkern 11 Ventilatormotor7 Heizetemente 12 Vorlauftemperatur-8 Hartisolation Fühler und -begenzer9 Luft-Wasser- 13 Kerntemperaturfühler
Wärmetauscher und -begrenzer
26 19 Thermometer20 Bypass mit
Überströmventit21 Absperrventil22 Vorlauf23 Rücklauf24 Manometer
15 Elektrischer Anschluß 25 Ausdehnungs-16 Sicherheitsventil gefäß17 Umwälzpumpe 26 Füll- und18 Strömungswächter Entleerhahn
14 Schaltschrank mit Regel-und Steuereinrichtungen
Keramik-Zentralspeicher für Warmwasser-Heizungsanlagen, Speichermaterial Magnesif (a Us 15 I )
Zur Dimensionierung des Membran-Ausdehnungsgefäßes muß das Gesamtwasservolumen
der Heizungsanlage (wenn Speicherwasser = Heizwasser) bzw. der Speicheranlage
(wenn getrennter Speicherkreis/Heizkreis) berücksichtigt werden. Diese Wasser-
menge ist erheblich größer als bei konventionellen Warmwasserheizungen. Dadurch
sind die Ausdehnungsgefäße auch wesentlich größer, was bei der Stellflächenver-
teilung berücksichtigt werden muß. Bei der Volumenberechnung müssen sowohl die
Wärmedehnung des Heizwassers als auch der vorhandene Anlagendruck berücksich-
tigt werden. Das ergibt bei einem Einfamilienhaus und einer Temperatursprei-
zung von 50 K (= Differenz zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur 95°C - 45°C)
ein Volumen des Ausdehnungsgefäßes von rund 10 % des Gesamtvolumens der Heizungs-
anlage.
Als weiteres Speichermedium hat sich Keramikmaterial (Magnesit) durchgesetzt.
Wegen der wesentlich größeren nutzbaren Energiedichte und der höheren Kerntem-
peratur haben Keramikspeicher einen erheblich geringeren Raumbedarf als Wasser-
speicher (Raumbedarfsverhältnis ca. 1: 3). Da meist sämtliche Regel- und Hilfs-
bauteile, wie Umwälzpumpe, Ventile, Ausdehnungsgefäß, Auflade- und Vorlauftem-
peraturregler am Speicher integriert sind, ist ein Keramik-Zentralspeicher (oder
Feststoffspeicher) einfach und schnell an das Warmwasser-Heizungssystem anzu-
schließen. Die Aufladung des Speichers erfolgt in der Regel durch elektrische
Direktbeheizung des mit Luftkanälen versehenen Keramikkernes. Die Entladung er-
folgt durch Zwischenschaltung eines Heißluftkreislaufes mit stufenlos regelba-
rem Gebläse, wobei die vom Speichermaterial erhitzte Luft seine Heizenergie
über einen Luft-Wasser-Wärmetauscher an das Heizwasser abgibt.
-52°
Thema 3 Heizkörper, Konvektoren und Zubehör
Im Thema 1 sind bereits Aussagen zu den Anforderungen an Heizflächen allgemein
und Heizkörper speziell gemacht worden. Sie sollen hier nicht wiederholt werden.
Die nachfolgende Ubersicht zeigt die Einteilung der Raumheizflächen, wie sie bei
Warmwasser-, Heißwasser- und Dampfheizungsanlagen derzeit Verwendung finden.
^Jrtliche Heizfläche
Rohr Heizkörper
Lamellen-rohr
Rohr-schlange
Stahl-heizkörper
Guß-heizkörper
Kunststoff-heizkörper
^1 1 i 1
Strahl-platte
Hochdruck-heizkörper
Platten-heizkörper
Glieder-heizkörper
Rohrschlange
Rohrregister
A 1
VI_ RL
^ yVI RL
Glattrohrheizkörper
Hochdruckradiatoren
Die einfachste Art örtlicher Raumheizkörper sind Glattrohrheizkörper entweder in
Form von Rohrschlangen oder in Form von Rohrregistern. In Rohrschlangen hat das
Heizwasser vergleichsweise große Strömungswiderstände wegen des langen Strömungs-
weges zu überwinden. Daher werden lieber Rohrregister eingesetzt. Hierbei sind im
Gegensatz zu den Rohrschlangen die jeweils übereinanderliegenden Rohre parallel
und haben gleiches Gefälle. Auch sind keine unterschiedlichen temperaturbedingten
Längenänderungen zu erwarten, die dagegen bei den Rohrschlangen zu zusätzlichen
Spannungen führen.
Glattrohrheizkörper werden im Wohnungsbau nur dort zur Installation kommen, wo die
Heizkörper gleichzeitig gestalterische Funktionen übernehmen sollen, z.B. Geländer
vor wandhohen Fenstern. Die Befestigungselemente, seien es Wandhalterungen oder
Ständer, sind im Prinzip die gleichen wie für herkömmliche Gliederheizkörper.
Bei Heißwasser- und Hochdruckdampfheizungen und in Hochhäusern wegen der dort
meist recht erheblichen statischen Drücke bzw. Pumpendrücke müssen Hochdruckra-
diatoren als Heizkörper installiert werden. Sie bestehen aus senkrecht angeordneten
nahtlosen Stahlrohren, die oben und unten in je ein Sammelrohr eingeschweißt sind.
Zur Verbesserung der Wärmeabgabe sind an den senkrechten Rohren Lamellen aus Stahl-
blech angeschweißt. Diese Lamellen können von unterschiedlichster Form sein: Ein-
fache Flügel in "Birnenform", U-förmige Ummantelung usw.
-54-
Bei anderen Ausführungen sind an die Vorder- und Rückseite der senkrechten Rohre
Über die gesamte Heizkörperbreite mit jalousieartigen Rippen versehene Verkleidungs-
bleche angeschweißt. Damit i s t eine unmittelbare Berührung der Heizrohre ni c ht mög-
lich, lästige Wärmestrahlung bei hohen Oberflächentemperaturen der Rohre bzw.
hohen Heizmitteltemperaturen werden vermieden und unterstützen d i e Wärmeabgabe
durch Konvektion. Durch den auf diese Weise vergrößerten Luftdurchsatz wird eine
Erhöhung der Wärmeübertragungs-Leistung errei c ht, was wiederum zu einer Verringerung
der Oberflächentemperatur d er Heizkörper führt.
Zur Monta ge müssen Spezialkonsolen und -halter bzw. Spezialständer verwendet wer-
den, die von i h rer Konstruktion her in der Lage sind, die zu erwartenden hohen Tem-
peraturdehnungen aufzunehmen und di e einen hit zebeständigen Grundanstrich haben.
Flachheizkörper sind die am häufigsten verwendeten Heizkörper.
Sie sind in ihrer einfachsten Form unprofiliert mit ovalem Querschnitt,
gleichsam flachgedrückte Rohre mit einer Wanddicke von ca. 4 mm. ObliChste Form
sind radiatorenähnliche Elemente aus meist schwach profilierten 2 - 4 mm dicken
Stahlblechen, von denen 'e zwei miteinander Yer3chweiDt sind. Durch die Profilierung
entsteht eine größer8 Steifigkeit.
Um den Vorzug der geringen Bautiefe der Flachradiatoren mit dem Vorzug der besseren
Luftumwälzung der Konvektoren zu verbinden, s ind die Konvektorplatten-Heizkörper ge-
schaffen worden. Diese gleichen an der Vorderseite normalen Flachradiatoren, auf der
Rückseite sind zusätzliche Leitbleche in Form von Luftkanälen angeordnet, die eine
Kaminwirkung erz eugen ; außerdem geb en diese Leitbleche die Wärmeabstrahlung nach
hinten ab. S ie werden dort vorzusehen sein, wo nur geringe Wandflächen vorhanden
Schacht-verkleidung
Einbaualternativen
- 5 5 -
sind, geringe Bautiefe möglich ist bei gleichzeitig hohem Wärmebedarf, was die
höheren Kosten rechtfertigt.
Gliederheizkörper
Konvektoren
Die Bezeichnung "Ra-
diator" für einen Gliederheizkörper ist eigentlich falsch, da sie nur zwischen
5 und 20 % ihrer Heizleistung durch Strahlung abgeben, den übrigen Teil durch
Konvektion. Diese Bezeichnung soll aber den Unterschied zu den Konvektoren ver-
deutlichen.
Konvektoren sind Raumheizkörper aus lamellenbesetzten Heizrohren. Sie sind also
vergleichbar mit den eingangs dieser Abschnitte besprochenen Rohrheizkörpern.
Die Wärmeabgabe erfolgt fast ausschließlich durch Konvektion. Als Material sowohl
für Rohre als auch für Lamellen kommen Stahl, Messing oder Kupfer in Frage.
Für den Einbau gibt es zwei grundsätzliche Alternativen:
- Wandeinbau
- Unterflureinbau
In beiden Fällen ist dafür Sorge zu tragen, daß genügend Raum sowohl für Luftein-
tritt als auch Luftaustritt vorhanden ist. Die vordere Schutzverkleidung dient
nicht nur dazu, eine unmittelbare Berührung des Konvektors zu verhindern, sondern
auch dazu, eine kräftige Kaminwirkung im so gebildeten Schacht zu erzeugen. Je
höher - bis zu einer bestimmten Optimalhöhe - der Schacht ist, umso größer ist
die Konvektionsgeschwindigkeit und damit die Heizleistung bei geringerer Luftaus-
trittstemperatur. Bei geringerer Schachthöhe steigt die Luftaustrittstemperatur
bei gleichzeitig geringerer Luftgeschwindigkeit.
- 5 6 -
Bei Unterflurkonvektoren ist sehr sorgfältig auf die Lage des Konvektors im Kon-
vektorkanal zu achten, da hierdurch die Richtung der Wärmeabgabe bestimmt wird.
In beiden Fällen sind die Konvektorverkleidungen - Schachtverkleidung bzw. Roll-
rost - abnehmbar herzustellen, um eine Reinigung der Konvektorelemente nach län-
gerer Stillstandszeit zu ermöglichen. Während der Heizperiode kann es wegen der
relativ hohen Luftgeschwindigkeit praktisch zu keinen Staubablagerungen kommen.
Unterflurkonvektoren werden meist nicht als alleinige Wärmequellen angeordnet,
sondern als Zusatzwärmequellen - beispielsweise bei Warmwasser- Fußbodenheizungen
- an Stellen mit höherem Wärmebedarf, wie großen Fensterflächen, Balkontüren o.ä.
- 5 7 -
Thema 4 Fußboden - Heizungen
22
Temperatur derflächenin°c
---
Raumumschtief3ungs-
-Behaglichkeit
Wie bereits in Thema 1 beschrieben, wird mit Flächenstrahlungsheizungen eine sehr
gleichmäßige Wärmeverteilung im Raum erreicht. Wie aus den dort gezeigten Diagram-
men hervorgeht, ist auch die Temperaturverteilung in der Senkrechten
bei Fußbodenheizungen ähnlich der Idealverteilung. Da die Wärmeübertragung in er-
ster Linie durch Strahlung erfolgt und nur zu einem vernachlässigbar geringen Teil
durch Konvektion, entstehen nur kaum meßbare Luftbewegungen oder gar als unange-
nehm empfundene Zugerscheinungen.
Für die Behaglichkeit besteht ein direkter Zusammenhang zwischen der Temperatur
der Raumumschließungsflächen und der Raumlufttemperatur. Je höher die Raumluft-.
temperatur ist, umso kühler dürfen für ein gleiches Behaglichkeitsempfinden die
Raumumschließungsflächen sein und umgekehrt. Im Falle der Flächenheizungen sieht
das wie folgt aus:
- Höhere Temperatur der Raumumschließungsflächen
- Niedere Raumlufttemperatur
Somit entsteht ein Temperaturgefälle zwischen Raumumschließungsflächen und Raum-
luft und damit ein Wärmestrom, d.h. eine Wärmeübertragung in den Raum. Daß die
Wärme durch Strahlung abgegeben wird bedeutet, daß alle gegenüber der Strahlflä-
che befindlichen Gegenstände und Flächen erwärmt werden. Konkret bedeutet dies:
Ist eine Fußbodenheizung installiert und in Betrieb, werden auch Decken und Wände
neben den Möbelsichtflächen erwärmt.
22 Lufttemperatur in °C
VorteileAußen-wand
Innen-wand
FlächenstrahlheizungRadiator an AW
---• Radiator an 1 W--- Idealtemperatur
Nachteile
-58-
Die Vorteile der großflächigen Strahlungsheizungen sind:
- Gleichmäßige Temperaturprofile
- Hoher Strahlungs-, niederer Konvektionsanteil
- Keine Staubverbrennung wegen niederer Oberflächentemperaturen
- Geringer Platzbedarf
Dem stehen eine Reihe von Nachteilen gegenüber,wobei nach Fußbodenstrahlungs-,
Deckenstrahlungs- und Wandstrahlungsheizung unterschieden werden muß:
- Träge Reaktion im Vergleich zu konventionellen Radiatoren- bzw. Konvektoren-
heizungen
- Lange Anheizzeiten wegen geringer Temperaturdifferenzen zwischen Raum und
Heizfläche
- Bei Fußbodenheizung: Möbel und dicke Fußbodenbeläge behindern die direkte Wärme-
abstrahlung. Bei elektrischer Fußbodenheizung kann ein solcher Wärmestau zur
Oberhitzung und Beschädigung der Heizkabel führen.
Wenn in die planerischen Oberlegungen die Forderungen nach Flexibilität der Grund-
risse eingehen, bietet sich die großflächige Strahlungsheizung - gleich ob in Dek-
ke oder Fußboden verlegt - geradezu an. Eine beliebige Stellung der Raumtrennwände
kann erfolgen, ohne auf Heizkörperanordnungen oder Zu- und Abluftführung bei luft-
technischen Systemen Rücksicht nehmen zu müssen.
- 5 9 -
Dies wird allerdings nur zu verwirklichen sein,wenn die gesamte Heizfläche - hier
die ganze Fläche der Wohnung - in genügend viele einzeln regelbare Einzelheiz-
flächen segmentiert ist. Nur auf diese Weise wird eine Anpassung an unterschied-
liche Raumgrößen und an den der Raumnutzung entsprechenden,unterschiedlich großen
Wärmebedarf erreicht werden können.
In diesem Abschnitt soll nur auf Fußbodenheizungen eingegangen werden. Decken-
strahlungsheizungen und Wandstrahlungsheizungen werden in einem anderen Abschnitt
behandelt.
Die bereits angedeutete Schwierigkeit bei der Regelbarkeit der Fußbodenheizung
ergibt sich dann, wenn die Heizrohre (bei Niedertemperatur-Warmwasserheizung) bzw.
Heizdrähte (bei elektrischer Fußbodenheizung) in schwere Bauteile - d.h. den Dek-
kenbeton oder in eine dicke Estrichschicht - integriert sind. Diese wirken in Ab-
hängigkeit von ihrer Masse als Speicher. Ein schnelles Anpassen an plötzliche Tem-
peraturänderungen ist hier nicht möglich. Aus diesem Grunde werden solche Speicher-
heizungen nur zur Deckung des Grundwärmebedarfes herangezogen. Zusatzheizungen in
Form von Direktheizungen oder Einzelheizkörpern werden zum Abdecken der Wärmebe-
darfsspitzen installiert.
Hierbei sollte beachtet werden: Da die Wärmeverteilung so günstig ist, kann bei
gleicher, empfundener Behaglichkeit die Raumtemperatur 1 bis 2° C niedriger gehal-
ten werden als in Räumen mit konventionellen Heizflächen.
Wie bereits erwähnt, kommen für Fußbodenheizungen zwei Systeme in Betracht:
- Elektrische Fußbodenheizungen
- Warmwasser-Fußbodenheizungen
Elektrische Fußbodenheizungen Elektrische Fußbodenheizungen werden bis auf wenige Ausnahmen nur als Speicher-
heizungen ausgebildet, da die meisten Energieversorgungsunternehmen (EVU) elek-
trischen Strom nur zu definierten Zeiten für Heizzwecke freigeben. Diese Zeiten
sind bekannt (unter dem Namen Freigabezeiten - i.d.R. zwischen 22.00 und 6.00
Uhr, teilweise zusätzliche Freigabezeiten am frühen Nachmittag, z.B. zwischen
14.00 und 16.00 Uhr). In dieser Zeit kann dem Fußboden Wärmeenergie zugeführt
werden, die dann im Laufe des Tages langsam an den zu beheizenden Raum abgege-
ben wird. Der Fußboden bzw. der Estrich als Speicher wird "geladen" bzw. am
Frühnachmittag "nachgeladen". Die Länge dieser Ladezeit bzw. Nachladezeit ist
abhängig von Raumtemperatur, Außentemperatur und im Boden noch vorhandene Rest-
wärme. Ein "Rechner" ermittelt aus diesen Regelgrößen, wie lange vor Ende der
Freigabezeit der Ladevorgang begonnen werden muß, so daß die volle Ladung bei
Ende der Freigabezeit erreicht ist. Da aber diese Regelgrößen die Dauer des
Ladevorganges (und damit der Ladungsdichte) vor dessen Beginn beeinflussen,
sind - wie bereits erwähnt - Anpassungen der Wärmeabgabe an die tatsächlichen
Wärmebedarfsschwankungen nicht oder nur mit großer zeitlicher Verzögerung mög-
lich. Aus diesem Grunde wird eine Zusatzheizung vorzusehen sein, die diese Schwan-
kungen überbrückt. Sie kann entweder in Form von Einzelheizkörpern (z.B.kleine
Elektroheizstrahler oder -lüfter) oder in Form von ebenfalls in dem Fußboden
als Direktheizung ausgebildet sein. Letzteres ist nichts anderes als zusätzli-
che Heizdrähte, die direkt unter der Fußbodenoberfläche angebracht werden und
im Bedarfsfalle ihre Wärme unmittelbar an die Raumluft abgeben. Diese Zusatz-
heizung muß dann allerdings vom allgemeinen Stromnetz versorgt werden.
Aufbau der Heizkabel
Trennschicht( zur Verhinderungelektro -chemischerWechselwirkung zwischenIsolierung und Heizdraht )
Aufbau der Heizkabel
Stahlmantel IsolierungHeizdraht//iM/IN/qn.r^^2r•.. nr,
- 61 -
Es sind zwei Arten von elektrischen Heizkabeln auf dem Markt:
Elektrische Heizkabel mit Stahlmantel
- Elektrische Heizkabel ohne Stahlmantel
Der Vorteil von Heizkabeln ohne Stahlmantel liegt darin, daß sie
geringeres Gewicht haben,
flexibler und daher leichter zu verlegen sind,
keine zusätzlichen thermischen Spannungen in den umgebenden Estrich einbringen.
Der entscheidende Nachteil ist, daß sie sehr empfindlich gegen mechanische Be-
schädigung sind und damit für den rauhen Baustellenbetrieb nur bedingt geeignet
sind.
Heizkabel mit Stahlmantel haben zwar den Nachteil, daß sie schwerer und sperri-
ger sind, sind aber wegen ihrer Unempfindlichkeit gegen mechanische Beschädigung
für den Baustellenbetrieb besser geeignet.
Beide Arten von Heizkabeln sind lieferbar in Rollen oder als Matten. Ersteres
hat den Vorteil, daß der Installateur frei in der Verlegung ist und damit eine
optimale Anpassung der Verlegedichte an den Wärmebedarf möglich ist. Dennoch wird
die Heizmatte bevorzugt, da das Verlegen fertiger Matten und deren elektrischer
Anschluß wesentlich schneller und problemloser erfolgt. Es müssen nicht Dinge,
wie maximale Heizdrahtlänge oder Sicherung gegen Verschieben der Einzelkabel
beim nachfolgenden Estricheinbau beachtet werden. Auch ist eine größere relati-
ve Sicherheit gegen Knickungen und damit Beschädigungen der Einzelleiter gege-
ben.
Dämmungodenbetag
;•:^•^^.♦̂i^::10*it
^̂ , ît;!ir̂ î̂ ^ 3̂:^.•.►1. .̂a•1+̂ ► ,►d.vh.^^^ î ^^►.^r.y
O 0 0Zusatzheizung
O 0 o Heizleiter derSpeicherheizung
^• // % / % % / //Rohdecke
Bodenheizplatten
Warmwasser-Fußbodenheizung
-62-
Für elektrische Fußbodenspeicherheizungen kommt nur Naßverlegung in Frage, d.h.
daß die Heizkabel direkt in den Estrich einzubetten sind. Ebenso kommt nur diese
Verlegungsart für elektrische Zusatzheizung (Direktheizung) in Frage wegen der ge-
forderten Oberflächennähe, d.h. der geringen Estrichüberdeckung. Zusatzheizung
heißt in diesem Fall nichts anderes, als daß oberhalb der Heizdrähte in einem Be-
reich mit höherem Wärmebedarf eine weitere Lage Heizdrähte, die an einen anderen
Stromkreis angeschlossen sind, eingebracht wird.
Eine elektrische Fußboden-Direktheizung kann auch als Zusatzheizung zu anderen
Heizungssystemen installiert werden, dort,wo die Räume zwar ausreichend beheizt
sind, Fußbodenkälte aber als unangenehm empfunden wird: Badezimmer, Küche usw.
Hierfür gibt es als Alternative zu den Heizleitern von der Rolle bzw. als Matten
auf dem Markt anschlußfertige Bodenheizplatten. Sie sind schnell zu verlegen: Auf
den Rohfußboden wird ein Dünnbettkleber aufgebracht, die Heizplatte verlegt und
darauf eine 2 - 4 cm dicke Estrichschicht aufgetragen. Die erforderliche Wärmedäm-
mung gegen Wärmeverlust nach unten und Feuchtigkeitsisolierung sind auf der Unter-
seite der Platten werksseitig bereits angebracht. Gerade deswegen sind Bodenheiz-
platten für Zusatzheizungen zu Fußbodenheizungen nicht einsetzbar.
Im Gegensatz zu den elektrischen Fußbodenheizungen werden Warmwasser-Fußbodenhei-
zungen stets als Direktheizungen installiert. Die Speicherkapazität der im Ver-
gleich zu der Estrichdicke bei einer elektrischen Fußbodenheizung dünnen Estrich-
schicht ist gering. Sie wirkt sich lediglich als Puffer für die Wärmeübertragung
vom Heizregister zum Raum aus, was zu dem eingangs dieses Kapitels erwähnten
trägem Ansprechen dieses Heizsystems führt.
q1 W/rri2
rC
%
?ayiiiiiiiiiiiii^
%qR W /m2IN
%q3 Wlm2
Y3
In Bereichen mit q 1 , q 2, q n > qRDirekt-Zusatzheizung oder geringererHeizkabetabstand
Warmwasser - Fußbodenheizung
Anforderungen an Heizleitungen
- 6 3 -
r
Da aus physiologischen Gründen die maximal zulässige Oberflächentemperatur des Fuß-
bodens 29° C nicht überschreiten soll (Ausnahme: Randstreifen von höchstens 1 m
Breite an Außenwänden dürfen bis 35° C erwärmt werden), ist auch nur eine verhält-
nismäßig niedrige Vorlauftemperatur des Heizwassers erforderlich. Oblich sind
Vorlauftemperaturen - abhängig vom verwendeten Rohrmaterial, Systemkomponenten
der Heizregister usw. - zwischen 35° C und 55° C. Es kann hier also von einer
echten Niedertemperaturheizung gesprochen werden. Damit wird also in einem Tempe-
raturbereich gearbeitet, in dem als Wärmeerzeuger Wärmepumpen und Solaranlagen in
Frage kommen.