Heizungsarten und -systeme

Einzel-, Sammel- und Fernheizungen, Arten der Warmwasserheizung

Für die Beheizung von Innenräumen steht heutzutage eine Vielzahl an Heizungsarten und -systemen zur Verfügung. Abhängig von den jeweiligen Rahmenbedingungen kann so auf die individuellen Bedürfnisse eingegangen werden. Auch Umwelt- und Klimaschutz spielen bei der Wahl des Heizsystems eine wichtige Rolle. Die Heizungsarten lassen sich nach verschiedenen Gesichtspunkten klassifizieren, etwa nach dem Wärmeträger, dem technischen Prinzip, der Leitungsführung oder auch dem Ort der Wärmeerzeugung.

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Einzelheizung

Einzelheizungen sind freistehende oder -hängende Geräte, die der Beheizung des Raums dienen, in dem sie installiert sind. Wenn sie mit Gas, Heizöl, Kohle oder Holz betrieben werden, benötigen sie einen Anschluss an einen Schornstein. Elektrische Einzelheizungen benötigen lediglich einen Stromanschluss, der die passende Strommenge liefern kann. Beispiele für Einzelheizungen sind: Kaminöfen, Kachelöfen, Elektroheizgeräte, eiserne Öfen, Ölöfen, Dauerbrandöfen oder Gasheizer.

Im Neubau spielen Einzelfeuerstätten zur alleinigen Beheizung eines Gebäudes heutzutage längst keine Rolle mehr. Allenfalls werden offene Kamine als zusätzliche Heizung von Wohn- und Aufenthaltsräumen installiert, dann oftmals besonders wegen der behaglichen Atmosphäre, die sie erzeugen. Im Altbau finden sich Einzelheizungen nach wie vor noch öfter, etwa als Ergänzung in Räumen wie Küche und Bad, wenn nur ein Teil der Wohnung mit einer Heizung ausgestattet wurde, oder in selteneren Fällen auch als Hauptheizung. Wegen ihrer vergleichsweise schlechten Effizienz sind solche Lösungen jedoch längst nicht mehr Stand der Technik und sollten im Zuge einer Sanierung gegen energieeffizientere Systeme ausgetauscht werden.

Sammel- oder Zentralheizung

Unter den Begriffen Sammel- oder Zentralheizungen werden alle Heizungen zusammengefasst, die die Wärme an zentraler Stelle (üblicherweise in einem Heizraum) erzeugen und sie über ein Medium durch ein Rohrsystem zu den angeschlossenen Heizflächen in den einzelnen Räumen verteilen. Die Verteilung der Wärme erfolgt über in Decken, Wänden und Fußböden verlegten Steig- oder Verteilungsleitungen, in denen Wasser (früher auch: Dampf oder Luft) zirkuliert. Auch sogenannte Etagenheizungen fallen unter diesen Begriff, da sie die Wärme entweder für ein Geschoss oder für eine einzelne Wohnung mit mehreren Räumen liefern, wobei der kleine Heizkessel meist in Bad, Küche oder Flur angeordnet ist. Sogenannte Blockheizungen (etwa Blockheizkraftwerke, abgekürzt: BHKW) versorgen eine ganze Gebäudegruppe mit Wärme und in der Regel auch mit Warmwasser.

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Warmwasserheizung

Zentralheizungen sind heutzutage in der Regel Warmwasserheizungen. Das bedeutet, dass die in einem Wärmeerzeuger produzierte Wärme auf das Medium Wasser übertragen und anschließend mithilfe einer Pumpe durch Rohrleitungen (Vorlauf) zu den Heizflächen geliefert wird, die wiederum die im Wasser gespeicherte Wärme an den zu beheizenden Raum abgeben. Dabei kühlt sich das Transportmedium Wasser ab und fließt zurück zum Wärmeerzeuger (Rücklauf). Je nach Wassertemperatur, technischem Prinzip und Leitungsführung werden folgende Arten unterschieden.

Warmwasserheizung (WWH)
Bei Warmwasserheizungen nach DIN EN 12828: Heizungsanlagen in Gebäuden - Planung von Warmwasser-Heizungsanlagen ist die Warmwassertemperatur auf 110 °C begrenzt. Konventionelle Warmwasserheizungen werden für eine Vorlauftemperatur von bis zu 90 °C und eine Rücklauftemperatur von 70 °C bei maximaler Leistung ausgelegt. Üblicherweise sind jedoch allermeist mit Vorlauftemperaturen zwischen maximal 55 und 70 °C nötig, um etwa ein Wohnhaus zu beheizen. Sollte dies nicht ausreichen, um angenehme Innenraumtemperaturen zu erzeugen, muss die Gebäudehülle besser abgedichtet und gedämmt werden, um Wärmeverluste zu minimieren.

Heißwasserheizung (WWH)
Bei Heißwasserheizungen wird im Kessel unter Druck eine Wassertemperatur von 110 °C oder mehr erreicht. In Wohngebäuden sind Heißwasserheizungen nicht mehr anzutreffen. Auch größere Gebäude oder Gebäudekomplexe, die man früher noch mit Heißwasserheizungen ausgestattet hat, um die Rohrquerschnitte und die Heizflächen gering halten zu können, werden heutzutage mit weitaus niedrigeren Temperaturen beheizt. Der Energieaufwand für den Betrieb von Heißwasserheizungen ist schlicht zu groß, wogegen moderne Wärmeerzeuger wesentlich effizienter Wärme produzieren können. Derart hohe Temperaturen zur Nutzung für die Gebäudewärme findet man noch bei der Fernwärme mit ihren weitläufigen Rohrnetzen.

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Niedertemperaturheizung
Niedertemperatur-Warmwasserheizungen sind heutzutage zum Stand der Technik, da der Wärmeverlust durch die Gebäudehülle mittlerweile nur noch sehr gering ist, besonders was die Dichtigkeit betrifft, aber auch die Wärmedämmung. Außerdem werden gerade Neubauten, aber auch Bestandsbauen bei einer Sanierung meist mit Flächenheizungen (meist Fußbodenheizungen oder spezielle Niedertemperatur-Heizkörper) ausgestattet. Durch die deutliche Vergrößerung der Heizfläche ist es möglich, die durch den Wärmeerzeuger zur Verfügung gestellt Wärme merklich zu reduzieren, weshalb Wärmepumpen mittlerweile eine attraktive Alternative zu Wärmeerzeugern mit fossilen Brennstoffen sind. Die Vorlauftemperaturen von Niedertemperaturheizungen betragen zwischen ca. 35 °C und 65 °C.

Schwerkraftwarmwasserheizung
Die Schwerkraftheizung ist die einfachste Art der zentralen Warmwasserheizung. Bei ihr erfolgt die Wasserzirkulation allein durch den Dichteunterschied des Wassers in den Steigesträngen. Dadurch wird keine Umwälzpumpe benötigt, sie arbeitet vollkommen geräuschlos. Allerdings muss der Heizkessel am tiefsten Punkt des Heiznetzes angeordnet werden, außerdem erfordern die Leitungen große Nennweiten und damit einhergehend ein großes Wasservolumen. Zudem kommt die Zirkulation bei geringen Wassertemperaturen zum Stillstand, auch die Bereitstellung von Heizwasser mit einer definierten Temperatur ist nicht möglich. Aus diesen Gründen wird die Schwerkraftheizung heute nicht mehr eingesetzt und die Zirkulation im Leitungssystem von einer Pumpe geleistet.

Einrohr- und Zweirohrheizung
Bei der Zweirohrheizung wird jeder Heizkörper an eine Vor- und eine Rücklaufleitung angeschlossen und erhält damit eine annähernd gleiche Vorlauftemperatur. Die Leistung der Heizkörper wird – wie auch bei der Einrohrheizung – abhängig von der Raumtemperatur mit Thermostatventilen geregelt. Die Einrohrheizung wird heute nicht mehr ausgeführt, da sie im Vergleich zur Zweirohrheizung einen größeren Aufwand für die Auslegung, die Berechnung und den hydraulischen Abgleich erfordert und es dennoch zu merklichen Unterschieden bei der Wärme der Heizkörper kommen kann.

Offene und geschlossene Systeme
Zur Aufnahme der wärmebedingten Ausdehnung des Wassers in einer Warmwasserheizung gibt es zwei Möglichkeiten: Heutzutage üblich sind geschlossene Systeme, bei denen die Ausdehnung des Wassers ein geschlossenes Ausdehnungsgefäß übernimmt, das somit für den Druckausgleich im Leitungssystem sorgt. Das Gefäß, das an beliebiger Stelle angeordnet werden kann, wird meistens im Rücklauf in der Nähe des Heizkessels angebracht. Bei offenen Heizungsanlagen geschieht die Aufnahme der Ausdehnung über ein offenes Ausdehnungsgefäß, das oberhalb des höchsten Punktes im Rohrnetz angeordnet ist. Im kalten Zustand der Anlage weist es einen niedrigen und im warmen Zustand einen hohen Füllstand auf. Der Kontakt des Wassers mit der Atmosphäre allerdings begünstigt allerdings Korrosion im System, außerdem benötigt man Platz im obersten Geschoss. Aus diesen Gründen werden Warmwasserheizungen heute nahezu ausschließlich als geschlossene Systeme ausgeführt.

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Hybridheizungen

Bei Hybridheizungen werden mehrere Wärmeerzeuger miteinander kombiniert, die auch unabhängig voneinander funktionieren, im Zusammenspiel aber sehr effizient Heizung und Warmwasser produzieren können. Herzstück von Hybridheizungen ist ein zentraler Wärmespeicher, in den alle Wärmeerzeuger miteinander einspeisen. Damit alle Geräte optimal miteinander arbeiten, werden sie über eine zentrale, übergeordnete Regelung gesteuert. Oftmals werden umweltfreundliche und klimaschonende Wärmpumpen, die die Grundlast abdecken, mit unabhängigen Wärmeträgern wie Biogas oder Holz kombiniert, die dann die Spitzenlast übernehmen. Auch bei der Sanierung von Bestandsbauten können Hybridsysteme sinnvoll sein, wenn man etwa einen schrittweisen Umbau der Heizungsanlage plant. Hybridheizungen sind nach der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) förderfähig.

Fernheizungen

Fernheizungen erzeugen die Wärme für den Bedarf mehrerer Gebäude zentral in einem Heizwerk oder in einem Heizkraftwerk. Der Wärmetransport erfolgt über ein Fernwärmenetz, die Weitergabe an das jeweilige Heizsystem indirekt über eine Übergabestation. Für den Verbraucher bieten Fernheizungen den Vorteil, dass ein Wärmeerzeuger und die damit verbundenen baulichen Komponenten im Gebäude entfallen. Außerdem ist die Produktion von Wärme in Großanlagen sehr effizient. Dem stehen allerdings die Wärmeverluste aufgrund des verzweigten Leitungsnetzes sowie die größere Abhängigkeit vom Wärmeversorger gegenüber, die von den Fernwärmeteilnehmern mitbezahlt werden müssen. Fernheizungen werden hinsichtlich ihres Leitungsnetzes unterschieden in Fern- und Nahwärmenetze.

Fernwärmenetz
Mit Fernwärme können Stadtteile, Quartiere oder sogar ganze Städte versorgt werden. Sie wird meistens in Form von Heißwasser mit Vorlauftemperaturen von bis zu 110 °C (seltener als Dampf) über ein Rohrleitungssystem zu den einzelnen Verbrauchern transportiert. Moderne Fernwärmeversorgungen werden mit Wassertemperaturen teils deutlich unter 100 °C betrieben, Ultra-Niedrigtemperatur-Fernwärme sogar unter 50 °C. Derartige Systeme können dann als Grundlage für den Betrieb von Wärmepumpen dienen. Das Bindeglied zwischen Fernwärmenetz und Heizungsanlage bildet die Wärmeübergabestation im Gebäude, die üblicherweise nur wenig Platz im Keller benötigt. Dabei handelt es sich um einen Wärmetauscher, wodurch das Fernwärmenetz und das Heizsystem im Gebäude voneinander getrennt bleiben. Die Fernwärme ist ein wichtiger Teil der Wärmewende in Deutschland und kann Rahmen des Gebäudeenergiegesetzes (GEG) eine attraktive Investitionsmöglichkeit sein.

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Nahwärmenetz
Im Unterschied zur Fernwärme wird die Nahwärme für einzelne Gebäude, Gebäudeteile oder kleine Wohnsiedlungen vor Ort oder in unmittelbarer Nähe der zu beheizenden Gebäude erzeugt, meist in einer Entfernung von weniger als einem Kilometer. Dazu kommen unterschiedliche Technologien zur Wärmeerzeugung infrage. Neben fossilen Energieträgern sind regenerative Energien aus Biomasse, Geo- und Solarthermie besonders zukunftsträchtig. Als Technologien für die Wärmeerzeugung kommen vorrangig die Kraft-Wärme-Kopplung, Wärmepumpenprozesse oder Brennstoffzellen zur Anwendung. Die Temperaturen des Trägermediums (üblicherweise Wasser) in einem Nahwärmenetz betragen zwischen 70 und 100 °C, weswegen die Leitungen gedämmt werden müssen, um die Wärmeverluste in den Rohrleitungen zu minimieren. Die Übergabe der Wärme erfolgt dann wie beim Fernwärmenetz über eine Übergabestation durch einen Wärmetauscher. Auch Nahwärmenetze werden in Zukunft einen wichtigen Beitrag zur Wärmewende im Rahmen des GEG leisten.

Dampfheizungen

Bei ihnen wird Wasser im Heizkessel auf über 100 °C erhitzt und in Dampf umgewandelt. Dieser gelangt durch Vorlaufleitungen unter Verdrängung der in der Anlage befindlichen Luft in die Heizkörper. Dort kondensiert der Dampf unter Wärmeabgabe und das Kondensat fließt zum Heizkessel zurück. Eine Dampfheizung als Fernwärmesystem gibt es etwa noch in New York, wo rund 1.600 Gebäude über das seit 1882 bestehende, über 170 Kilometer lange Netz versorgt werden (man erkennt das am Dampf aus den Gullydeckeln). In Europa werden Dampfheizungen allenfalls für die Beheizung von Industriebetrieben verwendet, die Prozessdampf erzeugen.

Weitere Informationen zu den verschiedenen Heizungssystemen und Wärmeerzeugern haben wir im Baunetz Wissen Heizung zusammengestellt (siehe Surftipps).

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