Heizung

Fossile Brennstoffe sind natürliche Energieträger, die aus abgestorbenen Pflanzen und Tieren über Millionen von Jahren unter hohem Druck und hoher Temperatur entstanden sind. Dazu gehören Kohle, Erdöl und Erdgas. Sie werden zur Energieerzeugung verbrannt, setzen dabei jedoch CO₂ frei und tragen zum Klimawandel bei

Der Treibhauseffekt ist ein natürlicher Prozess, bei dem bestimmte Gase in der Atmosphäre Wärme speichern und so die Erde erwärmen. Wichtige Treibhausgase sind:
- Kohlendioxid (CO₂),
- Methan (CH₄),
- Lachgas (N₂O),
- Wasserdampf (H₂O)
- Fluorkohlenwasserstoffe (F-Gase).

Durch menschliche Aktivitäten steigt die Konzentration dieser Gase, was zur globalen Erwärmung führt

Konventionelle Energien:

• Kohle, Erdöl, Erdgas, Kernkraft
• +  Hohe Energieausbeute, Zuverlässige Stromversorgung, Gut ausgebaute Infrastruktur
• -   Endliche Ressource, Hohe CO2 Emissionen, Umweltschäden

Alternative (Erneuerbare) Enrgien:

• Solar, Wind, Wasserkraft, Biomasse, Geothermie
• +   Unbegrenzt verfügbar. Umweltfreundlich, Nachhaltig
• -    Wetterabhängigkeiten, Hohe Anfangsinvestitionne, begrenzte Speichermöglichkeiten

Holz gilt als CO₂-neutraler Brennstoff, weil es beim Verbrennen nur so viel Kohlendioxid (CO₂) freisetzt, wie der Baum während seines Wachstums aus der Atmosphäre aufgenommen hat. Dies nennt man den biogenen Kohlenstoffkreislauf

Ein kondensierender Kessel (Brennwertkessel) nutzt nicht nur die Wärme, die durch die Verbrennung von Gas oder Öl entsteht, sondern auch die in den Abgasen enthaltene latente Wärme (Kondensationswärme).

Funktionsweise:

1. Verbrennung: Der Brennstoff (z. B. Erdgas oder Heizöl) wird verbrannt, wodurch Wärme entsteht.
2. Wärmegewinnung: Die heiße Abluft erwärmt das Heizungswasser.
3. Abgas-Kondensation: Die Abgase werden so weit abgekühlt, dass der in ihnen enthaltene Wasserdampf kondensiert. Dabei wird zusätzliche Wärme frei.
4. Hoher Wirkungsgrad: Durch die Nutzung dieser zusätzlichen Wärme erreicht ein Brennwertkessel einen Wirkungsgrad von über 100 % (bezogen auf den Heizwert des Brennstoffs).

Eine Wärmepumpe arbeitet nach dem umgekehrten Prinzip eines Kühlschranks. Sie entzieht der Umgebung (Luft, Wasser, Erdreich) Wärme und gibt sie in einem Gebäude als Heizenergie ab.

Funktionsweise (Kältekreislauf):

1. Verdampfer: Ein flüssiges Kältemittel nimmt die Wärme aus der Umgebung auf und verdampft.
2. Verdichter (Kompressor): Der Dampf wird verdichtet, wodurch Druck und Temperatur steigen.
3. Kondensator: Das heiße Kältemittel gibt die Wärme an das Heizsystem ab und verflüssigt sich wieder.

Expansionsventil: Der Druck wird gesenkt, das Kältemittel kühlt ab und der Kreislauf beginnt erneut.

Eine monovalente Anlage nutzt nur eine einzige Wärmequelle zur Deckung des gesamten Wärmebedarfs. Zum Beispiel wird bei einer monovalenten Wärmepumpenanlage diese allein für Heizung und Warmwasserbereitung eingesetzt.

Eine bivalente Anlage kombiniert zwei Wärmeerzeuger.

• Bivalent-alternativ: Die Wärmepumpe deckt den Wärmebedarf bis zu einer bestimmten Außentemperatur. Bei niedrigeren Temperaturen übernimmt der zweite Wärmeerzeuger vollständig die Heizlast.
• Bivalent-parallel: Beide Wärmeerzeuger arbeiten gleichzeitig, wobei die Wärmepumpe einen Großteil des Wärmebedarfs deckt, und der zweite Wärmeerzeuger bei hoher Heizlast unterstützend wirkt.

Die thermische Ablaufsicherung einer Holzanlage dient dem Schutz des Systems vor Überhitzung. Sie wird in Holzheizungen wie Holzvergaser- oder Pelletheizungen eingesetzt, um zu verhindern, dass das Heizsystem aufgrund einer zu hohen Temperatur Schaden nimmt.

Funktionsweise:

• Wenn die Wassertemperatur im Heizsystem einen kritischen Wert überschreitet, öffnet die thermische Ablaufsicherung automatisch ein Sicherheitsventil oder leitet das überschüssige Wasser in einen Speicher oder in ein Reservoir ab.
• Dadurch wird verhindert, dass sich die Temperatur weiter erhöht und zu Schäden an den Komponenten (wie dem Kessel oder den Rohren) führt.

1. Schüttgutlager
   • In einem Schüttgutlager werden die Pellets lose in einem Raum gelagert.
2. Silo-Lager
   • In einem Silo werden die Pellets in einem geschlossenen Behälter gelagert.
3. Bunkerlager
   • Das Bunkerlager ist eine einfache Variante, bei der Pellets in einem Raum oder einer Box gelagert werden.
4. Auffang- und Förderlager
   • Diese Lagerräume verfügen über Fördermechanismen wie Schnecken oder Saugförderer, die die Pellets direkt zum Kessel befördern.

1. Pellettransport
   • Die Pellets werden zunächst aus dem Lagerraum (Silo, Schüttgutlager, oder Bunker) in den Pelletbrenner transportiert.
2. Pelletbrenner
   • Im Pelletbrenner werden die Pellets durch eine Zündung entzündet.
   • Die Pellets verbrennen unter hohem Druck und Temperatur
3. Wärmeübertragung
   • Die erzeugte Wärme wird über einen Wärmetauscher an das Heizwasser übertragen, welches in den Heizkreislauf des Gebäudes weitergeleitet wird.
4. Abgasführung und Rauchgasreinigung
   • Nach der Verbrennung entstehen Abgase, die durch den Kamin abgeführt werden.
   • Diese Abgase passieren oft eine Rauchgasreinigungsanlage, die Schadstoffe wie Feinstaub oder unvollständig verbrannte Teilchen filtert, bevor die Luft den Kamin verlässt.
5. Abgase im Kamin
   • Die gereinigten Abgase gelangen schließlich durch den Kamin nach außen, wobei sie die nötige Temperatur und den Druck haben, um den Luftstrom zu gewährleisten.
   • Die Luftzufuhr für die Verbrennung wird durch ein automatisiertes System reguliert, um eine effiziente und saubere Verbrennung sicherzustellen.

1. COP-Wert (Coefficient of Performance)

Der COP-Wert ist eine Kennzahl, die die Effizienz von Wärmepumpen beschreibt. Er gibt an, wie viel Wärmeenergie eine Wärmepumpe im Verhältnis zur eingesetzten elektrischen Energie liefert.

2. Arbeitszahl

Die Arbeitszahl ist ähnlich wie der COP-Wert und beschreibt das Verhältnis von abgegebener Wärmeenergie zu aufgewendeter Energie. Sie wird oft bei Kältemaschinen oder Wärmepumpen verwendet und ist ebenfalls ein Maß für die Effizienz.

3. Jahresnutzungsgrad

Der Jahresnutzungsgrad ist eine Kennzahl, die angibt, wie effizient eine Heizungsanlage über das gesamte Jahr hinweg arbeitet. Er berücksichtigt nicht nur die Effizienz in einzelnen Betriebsstunden, sondern auch den gesamten Betriebszeitraum (Jahr) unter realen Bedingungen.

Freecooling in Wärmepumpenanlagen ist eine Technologie, bei der die außenliegende Kältequelle (z. B. Außenluft, Erdreich oder Grundwasser) genutzt wird, um die Innenräume zu kühlen, ohne dass dafür zusätzliche Energie durch die Wärmepumpe aufgewendet wird

• um Korrosion Kalkablagerungen und andere Schäden an den Rohren und Heizkörpern zu verhindern
• Unbehandeltes Wasser enthält Mineralien wie Calcium und Magnesium, die zu Kalkablagerungen führen können, was die Effizienz der Heizung verringert und die Rohre beschädigt
• Außerdem kann es in Verbindung mit Luft zu Korrosion führen, was langfristig zu Lecks und anderen Problemen führen kann.

1. Photovoltaische Solarenergie (PV):

• Energieumwandlung: Sonnenstrahlung (Lichtenergie) wird durch den photoelektrischen Effekt in elektrische Energie (Strom) umgewandelt.

2. Solarthermische Energie (Sonnenwärme):

• Energieumwandlung: Sonnenstrahlung (Lichtenergie) wird in Wärmeenergie umgewandelt. In großflächigen Anlagen kann diese Wärme in mechanische Energie umgewandelt werden (z.B. in einem Dampfkraftwerk), um elektrischen Strom zu erzeugen.

3. Solarthermische Kraftwerke (konzentrierte Solarenergie, CSP):

• Energieumwandlung: Sonnenstrahlung (Lichtenergie) wird auf eine Flüssigkeit oder ein Gas konzentriert, um sie aufzuheizen. Diese Wärme kann in mechanische Energie und letztlich in Strom umgewandelt werden, häufig durch Dampfturbinen.

4. Solarthermische Warmwasserbereitung:

• Energieumwandlung: Sonnenstrahlung wird in Wärmeenergie umgewandelt, die das Wasser in den Kollektoren erwärmt.

• Technischer Speicher: Speichert Wärme oder Heizwasser zur späteren Nutzung.
• Energiespeicher: Speichert direkt Energie (z.B. Wärme oder Strom), die zur Heizungsversorgung verwendet wird.

1. Konvektoren (Luftheizung)

• Funktionsweise: Wärme wird durch Konvektion (Luftzirkulation) übertragen. Die Luft wird von einem Heizkörper erwärmt und zirkuliert im Raum.
• Vorteile: Schnelle Erwärmung des Raumes, flexibel einsetzbar, geringe Kosten für Installation.
• Nachteile: Trockene Luft, weniger gleichmäßige Wärmeverteilung, höhere Energiekosten bei ungünstiger Nutzung.
• Optimaler Anwendungsbereich: Schnell zu erwärmende Räume, wie Büros oder kleinere Wohnungen.

2. Radiatoren (Heizkörper)

• Funktionsweise: Wärmeabgabe durch Strahlung und Konvektion. Heizkörper erwärmen die Luft und strahlen Wärme in den Raum ab.
• Vorteile: Einfache Installation, gut geeignet für ältere Gebäude, angenehme Wärme.
• Nachteile: Langsame Reaktion auf Temperaturveränderungen, ungleichmäßige Wärmeverteilung, hoher Platzbedarf.
• Optimaler Anwendungsbereich: Wohnungen und Häuser mit herkömmlicher Heiztechnik.

3. Fußbodenheizung

• Funktionsweise: Wärme wird gleichmäßig über Rohre oder Matten im Fußboden abgegeben, die mit warmem Wasser durchflossen werden.
• Vorteile: Gleichmäßige Wärmeverteilung, angenehme Strahlungswärme, spart Platz, keine sichtbaren Heizkörper.
• Nachteile: Lange Reaktionszeiten, aufwendige Installation, höhere Kosten bei der Nachrüstung.
• Optimaler Anwendungsbereich: Neubauten, gut isolierte Häuser, Badezimmer, große Flächen

Ein Heizungs-Thermostat besteht aus einem Thermostatventil, einem Thermostatfühler (entweder als Bimetallstreifen oder Flüssigkeitsfühler) und einem Stiftmechanismus. Der Thermostatfühler misst die Raumtemperatur. Bei Temperaturänderungen beeinflusst er den Stiftmechanismus, der das Ventil öffnet oder schließt

• Horizontales Einrohrsystem
• Konventionelles Zweirohrsystem
• Sternförmiges Zweirohrsystem
• Bodenheizung mit Verteilkasten

1. Messen: Ein Sensor erfasst die Ist-Temperatur im Raum oder im Heizkreislauf.
2. Vergleichen: Die Heizungsregelung vergleicht die gemessene Ist-Temperatur mit der eingestellten Soll-Temperatur.
3. Regeln: Falls die Ist-Temperatur unter der Soll-Temperatur liegt, wird mehr Wärme zugeführt (z. B. durch Öffnen des Heizventils oder Erhöhen der Kesseltemperatur). Ist die Temperatur erreicht, wird die Wärmezufuhr reduziert oder gestoppt

Ja, die Spitzenleistung kann durch ein Energiemanagement reduziert oder „gebrochen“ werden. Dies geschieht durch eine gezielte Laststeuerung, um Energieverbrauchsspitzen zu vermeiden und die Gesamtenergieeffizienz zu verbessern.

• Lastverlagerung è Energieintensive Verbraucher werden in Zeiten niedriger Last verschoben
• Lastbegrenzung  è Steuerungssysteme kappen die Energiezufuhr ab einem bestimmten Level
• Nutzung von Speichern  è Wärmespeicher oder Batteriespeicher können genutzt werden
• Gebäudeoptimierung è Die Heizungsanlage an die Nutzung und Aussenwelt anpassen

1. Bauherr / Auftraggeber
2. Architekt
3. Bauingenieur / Statike
4. Elektrike
5. Lüftungsplane
6. Sanitärinstallateu
7. Energieberate
8. Dämmungs- und Fassadenbaue
9. Smarthome- und Gebäudeautomationsplane
10. Schornsteinfeger / Abgastechnike

• Strategische Planung
  • Phase 1 – Analyse / Machbarkeit
• Vorstudie
  • Phase 2 – Variantenstudien usw.
• Projektierung
  • Phase 3 - Bauprojekt
  • Phase 4 - Bewilligungsverfahren
  • Phase 5 – Ausführungsprojekt, Planung der Umsetzung
• Ausschreibung
  • Phase 6 – Offerten einholen bestimmen
• Realisierung
  • Phase 7 – Ausführung, Installation, Bauüberwachung
  • Phase 8 – Inbetriebnahme, Optimierung

Antike (bis ca. 500 n. Chr.)

• Römische Hypokaustenheizung: Warmluftkanälen unter Fußböden und Wänden.
• Öfen und offene Feuerstellen

Mittelalter (ca. 500–1500 n. Chr.)

• Kamine ersetzten offene Feuerstellen und verbesserten die Rauchabführung.
• Kachelöfen wurden in Mitteleuropa populär – bessere Wärmespeicherung durch Keramik.

Neuzeit (ca. 1500–1900)

• Gusseiserne Öfen (17.–19. Jh.): Effizientere Wärmeabgabe
• Erste Warmwasserheizungen (19. Jh.): Nutzung von Dampfkesseln und Rohrleitungen

20. Jahrhundert

• Zentralheizungen mit Kohle, später Öl und Gas wurden Standard in Wohnhäusern.
• Erste Fußbodenheizungen in den 1960er-Jahren.
• Thermostate und Regelungssysteme verbesserten den Komfort und die Effizienz.

21. Jahrhundert

• Energieeffiziente Heizsysteme wie Wärmepumpen und Solarthermie werden gefördert.
• Smart-Home-Technologien

Nachhaltige Lösungen (z. B. Fernwärme, Biomasse, Wasserstoff) gewinnen an Bedeutung

1. Heizlastberechnung (SIA 384/2)

2. Klimatische Bedingungen

3. Gebäudehülle und Dämmung (MuKEn 2014)

4. Energiequellen und Heizsysteme

5. Warmwasserbedarf (SIA 385/1 und 385/2)

6. Lüftungsverluste und Luftwechselrate (SIA 382/1)

7. Wärmeverteilungssysteme (SIA 384/3)

8. Erneuerbare Energien und Förderungen

9. Zukunftssicherheit und Normen

10. Gesetzliche Vorgaben (kantonal unterschiedlich)

1. Sicherheitsventil
   • Aufgabe: Verhindert Überdruck, indem es Wasser ablässt, wenn der Druck im Heizsystem zu hoch wird.
   • Position: Meist am Kessel oder am Wärmeerzeuger angebracht.
2. Ausdehnungsgefäß
   • Aufgabe: Nimmt die Volumenänderung des Heizwassers bei Temperaturänderungen auf und verhindert Druckschwankungen.
   • Typen: Offenes oder geschlossenes Membranausdehnungsgefäß.
3. Druckmanometer
   • Aufgabe: Zeigt den aktuellen Betriebsdruck des Heizsystems an.
   • Normbereich: Meist zwischen 1 und 2,5 bar (abhängig von der Anlage).
4. Temperatur- und Druckbegrenzer (STB)
   • Aufgabe: Schaltet den Wärmeerzeuger ab, wenn eine kritische Temperatur oder ein zu hoher Druck erreicht wird.
   • Schutz vor Überhitzung (z. B. bei Gas- oder Ölheizungen).
5. Schnellschlussventil (bei Gasheizungen)
   • Aufgabe: Unterbricht die Gaszufuhr bei einem Druckabfall oder einer Leckage.
6. Abgasüberwachung (z. B. Abgasfühler oder CO-Wächter)
   • Aufgabe: Erkennt zu hohe Abgaswerte und schaltet die Heizung ab, um eine Kohlenmonoxid-Vergiftung zu verhindern.
7. Thermische Ablaufsicherung (bei Festbrennstoffkesseln)
   • Aufgabe: Leitet kaltes Wasser ein, um eine Überhitzung des Kessels zu verhindern.
   • Besonders wichtig bei Holz- oder Pelletheizungen.
8. Rückschlagventil
   • Aufgabe: Verhindert, dass Heizungswasser zurückfließt und Luft oder Fremdstoffe ins System gelangen.
9. Magnetventil oder Not-Aus-Schalter
   • Aufgabe: Dient als Notabschaltung für den Heizbetrieb.
   • Einsatzort: Meist in Heizräumen oder bei größeren Anlagen.
10. Flammenüberwachung (bei Gas- und Ölheizungen)

Graue Energie ist die gesamte Energiemenge, die für die Herstellung, den Transport, die Lagerung, den Verkauf und die Entsorgung eines Produkts benötigt wird