Wärmeverteilung

Um die mit einer Heizungsanlage erzeugte Wärme im Gebäude zu verteilen, ist die Installation eines effizienten Verteilsystems nötig. In der Regel wird die Wärme über ein wassergeführtes Rohrsystem vom Wärmeerzeuger zu den Verbrauchern in den einzelnen Räumen geleitet. Die Verteilung der Wärme über luftgeführte (früher auch dampfgeführte) Verteilsysteme ist zwar möglich, wegen der vergleichsweise hohen Ineffizienz entsprechen sie allerdings nicht mehr dem aktuellen Stand der Technik.  

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Bei Warmwasserheizungen gibt es unterschiedliche Möglichkeiten der Leitungsführung zwischen Wärmeerzeuger und Heizfläche bzw. Heizkörper. Das früher gängige System, bei dem die Rohrleitungen im Keller bereits verteilt und in den Außenwänden in die verschiedenen Stockwerke bis zu den Heizkörpern unter den Fenstern verlegt wurden, ist nach heutigen Wärmeschutzvorschriften und Gebäudeenergiestandards kaum noch realisierbar. Sinnvoller ist es, Steigstränge zentral im Gebäude in einem Schacht anzuordnen und die Wärme vom Erzeuger aus zunächst vertikal zu transportieren. Die horizontale Verteilung in den Geschossen erfolgt dann innerhalb der Dämmschicht des schwimmenden Estrichs oder (etwa in Bürogebäuden) in einer abgehängten Decke unterhalb der Rohdecke bis zu den Heizkörpern, Heizsegeln oder zu einer Betonkernaktivierung. Die Wärmeverluste über die Leitungen kommen bei dieser Art der Verteilung den zu beheizenden Räumen zugute.

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Obere, untere und horizontale Verteilung

Die weit verbreiteten Zweirohrheizungen werden je nach Lage der Hauptverteilung unterschieden in obere, untere und horizontale Verteilung. Bei der oberen Verteilung wird der Vorlauf in einer Steigleitung zum Dachgeschoss geführt und von dort aus über verschiedene Fallstränge an die Heizköper und -flächen verteilt und schließlich über die Rücklaufleitungen zurück zum Wärmeerzeuger geleitet. Diese Variante entspricht allerdings nicht nicht mehr dem aktuellen Stand der Technik. Bei eher kleineren Gebäuden können die Vor- und Rücklaufleitungen auch an der Kellerdecke entlang geführt und an den Stellen, an denen sich darüber die Heizkörper oder Annahmestellen der Fußbodenheizungen befinden, nach oben geführt werden – das ist die untere Verteilung. Bei der horizontalen Verteilung wird das Heizwasser über eine zentrale Vor- und Rücklaufleitung (anstelle zahlreicher Steigstränge) in die jeweiligen Geschossen des Gebäudes transportiert und von dort an die einzelnen Verbraucher verteilt. Bei Etagenheizungen entfällt der Steigstrang.

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Rohrnetzberechnung

Bevor die Heizrohre verlegt werden, muss eine Rohrnetzberechnung durchgeführt werden. Sie hat zum Ziel, die Leitungsquerschnitte so zu dimensionieren, dass jedem Heizkörper oder jeder Heizfläche die für die Beheizung des Raumes ausreichende Heizwassermenge zugeführt wird. Hierbei dürfen keine zu hohen Strömungsgeschwindigkeiten gewählt werden, damit im Betrieb keine Strömungsgeräusche entstehen, sich die Druckverluste in sinnvollen Grenzen halten und der Energiebedarf der Umwälzpumpen auf geringem Niveau gehalten wird. Rohrnetzberechnungen werden grundsätzlich mit geeigneten Berechnungsprogrammen von Fachleuten durchgeführt, wobei auch die Einstellwerte für sämtliche Ventile im Rohrleitungssystem ausgewiesen werden.

Rohrleitungswerkstoffe

In der Heizungstechnik werden hauptsächlich Stahlrohre verwendet. Für kleinere Anlagen kommen auch leichtere, jedoch in der Regel teurere Kupferrohre und zuweilen Weichstahlrohre zum Einsatz. Kunststoffrohre sind flexibel und dadurch leicht verlegbar, weswegen sie vorwiegend bei Fußbodenheizungen verwendet werden. Bei der Installation von Rohrleitungen ist zu berücksichtigen, dass sich diese bei Erwärmung ausdehnen und beim Abkühlen wieder zusammenziehen. Das Maß der Wärmedehnung hängt vom Werkstoff (Ausdehnungskoeffizient), der Temperaturdifferenz und der Länge des Rohrabschnitts ab; der Rohrdurchmesser spielt dabei keine Rolle. Metalle weisen einen relativ geringen Ausdehnungskoeffizienten auf (Stahl: 0,012 mm/(mK), Kupfer: 0,017 mm/(mK), für Kunststoffe liegt der Wert ca. fünf- bis zehnmal höher. Fall nötig, müssen deshalb Dehnungsbögen eingeplant werden.

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Heizungsleitungen verlegen

Bei der Verlegung von Rohrleitungen im Fußbodenaufbau sind neben Wärmeschutzanforderungen auch die Aspekte des Schallschutzes zu beachten. Daher dürfen weder Rohrleitungen noch Einschlagdübel den Estrich oder die Rohdecke direkt berühren. Ebenso müssen Leitungsdurchführungen durch den Estrich schallentkoppelt ausgeführt werden, indem die Leitungen mit einer Umhüllung versehen werden. Leitungen im Fußbodenaufbau müssen bei der Montage mittels entsprechender Installationssysteme befestigt werden. Um den Aufwand bei der Verlegung von Dämmschichten gering zu halten, sollte die Leitungsführung möglichst parallel zu den Wänden erfolgen.

Werden die Leitungen innerhalb der Ausgleichs- oder Dämmschicht verlegt, müssen sie in einer ausreichend breiten Aussparung verlegt werden, um ihre Wärmedehnung zu ermöglichen. Darüber folgt dann der Bodenaufbau mit einer weiteren Dämmschicht, Trittschalldämmung und Estrich. Beim nachträglichen Einbau in Bestandsbauten ist oft keine ausreichende Aufbauhöhe möglich, weswegen andere Verteilungssysteme wie Sockelleisten-Rohrleitungen gewählt werden müssen.

Heizungsleitungen dämmen

Gedämmte Rohrleitungen verringern Wärmeverluste und vermeiden zudem Schallübertragung. Die Anforderungen an die „Wärmedämmung von Wärmeverteilungs- und Warmwasserleitungen sowie Armaturen“ sind im aktuellen Gebäudeenergiegesetz (GEG) definiert. Eine fachgerechte Ausführung zur Vermeidung von Wärmebrücken ist von entscheidender Bedeutung. Um die Übertragung von Körperschall zwischen Baukörper und Rohrleitung zu verhindern, sind Rohrleitungen in Wand- und Deckendurchführungen mit einer elastischen Umhüllung zu versehen. Da es in der Praxis gerade hier oft zu mangelhaften Ausführungen kommt und spätere Korrekturen aufwendig und kostspielig sein können, ist im Rahmen von Bauüberwachung und Abnahme besonderes Augenmerk auf die korrekte Ausführung zu legen. Beim Verputzen der Durchführungsöffnungen ist darauf zu achten, dass keine Schallbrücken entstehen.

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Heizkörperanschlüsse

Die Verbindung von Heizkörper und Rohrleitung sollte so hergestellt werden, dass eine einfache Demontage und ggf. eine Entleerung möglich ist. Zudem sollten Heizkörper und ihre Armaturen leicht zugänglich sein. Außerdem sind an jeder Raumheizfläche Möglichkeiten für die Begrenzung der Durchflussmenge sowie für einen hydraulischen Abgleich vorzusehen.

Schutz vor Korrosion und Steinbildung

Da Warmwasserheizungen heute nahezu ausschließlich als geschlossene Anlagen ausgeführt werden, kann Sauerstoff nur im Falle von Undichtheiten bzw. Flüssigkeitsverlusten eindringen. Sauerstoff setzt Oxidationsprozesse in Gang, in deren Folge es zu Korrosionen in Wasserheizungen kommt. Durch Korrosionsprodukte entstehender Schlamm verstopft die Pumpen und Ventile. Fortgeschrittene Korrosion kann sogar Leckagen verursachen. Für die Entfernung des Sauerstoffes werden in größeren Gebäuden Anlagen zur physikalischen Entgasung oder Anlagen zur chemischen oder elektrochemischen Sauerstoffbindung eingesetzt. Auch beim erstmaligen Befüllen oder beim Nachfüllen der Anlage tritt Sauerstoff in das System ein. Die von ihm ausgelösten Oxidationsprozesse kommen jedoch zum Erliegen, sobald der Sauerstoff verbraucht ist.

Bei Steinbildung handelt es sich um Kalkablagerungen, die durch eine hohe Wasserhärte begünstigt werden. Kalkschichten lagern sich meist an wasserseitigen Wärmetauscherflächen ab, wodurch der Wirkungsgrad erheblich verringert werden kann. In Großanlagen lässt sich Steinbildung im Wesentlichen dadurch vermeiden, dass das im Wasser gelöste Calciumhydrogencarbonat entfernt wird. Dies erfolgt entweder durch den Einsatz von Ionentauschern oder dem Verfahren der Umkehrosmose.

Warmluftheizungen

Der Wärmeträger einer Warmluftheizung ist die Raumluft oder die Frischluft von außen. Sie wird in einem Heizgerät erwärmt und im Gebäude verteilt, in der Regel mithilfe von Ventilatoren. Aufgrund der geringeren Wärmekapazität der Luft benötigt diese Art der Beheizung große Luftmengen. Einsatzmöglichkeiten für Warmluftheizungen sind gut wärmegedämmte und luftdichte Gebäude. In größeren Gebäuden, etwa Bürogebäuden, können die Räume über eine zentrale Lüftungsanlage beheizt werden, indem die Zuluft erwärmt bzw. klimatisiert wird. In solchen Anlagen wird die Luft gleichzeitig konditioniert, also gefiltert und feuchtereguliert. Zentrale Lüftungsanlagen dienen üblicherweise jedoch nicht allein der Raumheizung, sondern werden in Kombination mit anderen Heizsystemen (etwa Fußbodenheizung oder Heizsegeln) eingesetzt.

Ausführliche Informationen über die verschiedenen Heizungsarten haben wir im Baunetz Wissen Heizung zusammengestellt (siehe Surftipps).

Fachwissen zum Thema

Surftipps

• www.baunetzwissen.de/Heizung > Heizleitungen und Zubehör
• www.baunetzwissen.de/Heizung > Wärmeverteilung