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.

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Vervielfältigung, auch auszugsweise,nur mit ausdrücklicher Zustimmung des Verlages.

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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

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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16

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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)

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Titel Verfasser Verlag ^ ^

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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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/uz* se7o y /o 1

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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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

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Literaturübersicht - Zeitschriftenaufsätze/Merkblätter a

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Nr. Titel Verfasser VerlagCO

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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

79

81

82

81

82

81

81

20

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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

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VKNiiK \Saenmlor

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,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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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`

A

! _ _^^_ !^ __}^ __= ^ = t"__^k = ^1^ _ ► ^ _- ^^1 1

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.