Bestandteile einer Heizung

Ein kurzer Überblick über die Elemente der Heizung
Bestandteile einer Heizung
Bestandteile einer Heizung

Diese Abhandlung soll kein Lehrtext für Heizungsbauer sein, sondern vielmehr einen kleinen Überblick verschaffen. Als Zentralheizung werden Heizungssysteme bezeichnet, bei denen die Wärme zentral erzeugt und über einen Wärmeträger mehreren zu beheizenden Räumen zugeführt wird. Wärmeerzeugung und Wärmeabgabe sind dabei räumlich getrennt. Es gibt verschiedene Ausführungsformen, die aber auf das gleiche Prinzip zurückgeführt werden können.

Wasser ist dabei der Wärmeträger, der die Wärme vom Wärmeerzeuger zu den Heizflächen transportiert. Das Wasser hat eine Temperatur von maximal 110 °C. Das warme Wasser wird von einer Umwälzpumpe durch die so genannte Vorlaufleitung zu den Heizflächen gepumpt und gibt dort die benötigte Wärme ab. Durch die Rücklaufleitung gelangt das abgekühlte Wasser zurück zum Herz der Heizungsanlage - dem Wärmeerzeuger oder Heizkessel.

Der Heizkessel

Als Heizkessel kommen in Frage:

  • Spezialheizkessel mit Brenner für Heizöl oder Gebläsebrenner für Gas
  • Gas-Spezialkessel mit kleinem Gebläse sog. Vormischbrenner oder
    ohne Gebläse sog. atmosphärische Gaskessel
  • Öl- oder Gas-Brennwert-Kessel
  • Gasthermen und Gas-Etagenheizung als Umlauf-Wasserheizer
  • Kessel für feste Brennstoffe (Holz, Kohle)
  • Wechselbrandkessel oder Umstellbrandkessel
  • Pelletöfen.

Aufstellungsort des Heizkessels ist in den meisten Fällen der separate Heizungsraum im Keller. Bei Bauten ohne Keller oder in Mehrfamilienhäusern kann das auch ein separater, belüfteter oder unbelüfteter, Raum bzw. die Küche sein. Möglich, wenn auch umstritten, ist die Aufstellung auf dem Dachboden z. B. als sog. Dachtherme.

Das Ausdehnungsgefäß

Da warmes Wasser ein größeres Volumen als kaltes hat (bei Erwärmung von 10 °C auf 70 °C Volumensteigerung > 2%), benötigt jede Heizungsanlage ein Ausdehnungsgefäß, das den Druck (zusätzliches Wasservolumen) bei ansteigender Heizwassertemperatur aufnimmt und beim Abkühlen wieder abgibt. Das Ausdehnungsgefäß ist in der Nähe des Kessels in das Rohrsystem integriert.

Früher oder bei alten Anlagen (offene Systeme) war das Ausdehnungsgefäß am höchsten Punkt der Anlage installiert und stand mit der Atmosphäre in Verbindung. Das führte in der Regel zur frühzeitigen Korrosion der Rohre.

Die ausreichende Größe des Ausdehnungsgefäßes ist durch exakte Berechnung zu ermitteln, da es sonst zu Störungen kommen kann (zu klein = Sicherheitsventil geht auf Störung, zu groß = Gluckergeräusche in der Anlage).

Die Umwälzpumpe

Während früher bei den Schwerkraftheizungen, mit relativ großen Rohrweiten, der Dichteunterschied zwischen heißem Vorlaufwasser und abgekühltem Rücklaufwasser für die Umwälzung des Heizwassers sorgte, wird es bei der heute üblichen Heizung mittels Umwälzpumpe vom Heizkessel zu den Heizkörpern und zurück befördert.

Nach der Heizungsanlagen-Verordnung dürfen heute keine Schwerkraftheizungen mehr eingebaut werden, weil sich diese Anlagen praktisch nicht regeln und steuern lassen. Bei den neuen Anlagen sind die Rohre im Durchmesser geringer dimensioniert, und die Drehzahl der Umwälzpumpe wird mit einem Stufenschalter eingestellt oder diese läuft häufig schon vollautomatisch.

Das Rohrsystem

Die Wärmeverteilung geschieht über das Rohrsystem zu den einzelnen Heizflächen. Bei den Rohrsystemen unterscheidet man zwischen Zweirohrsystem und Einrohrsystem. Beim Zweirohrsystem sind alle Heizkörper parallel geschaltet, d. h. zu jedem Heizkörper führt eine Vor- und eine Rücklaufleitung. Beim Einrohrsystem sind mehrere Heizkörper in Reihe geschaltet, d. h. die Heizkörper sind an eine Ringleitung angeschlossen, wobei ein Teil des Heizwassers durch den Heizkörper fließt - wenn dieser geöffnet ist, oder durch die sog. Bypass-Leitung am Heizkörper vorbei fließt - wenn dieser geschlossen ist.

Einrohrsystem
Einrohrsystem
Zweirohrsystem
Zweirohrsystem

Die Heizflächen / -körper

Die Wärmeabgabe in die einzelnen Räume erfolgt durch Heizflächen. Zu diesen Heizflächen zählen Heizkörper in Form von:

  • Radiatoren (Strahlungswärme)
  • Konvektoren (Warmluft-Konvektion)
  • Plattenheizkörper
  • Sockelheizleisten.

Anstelle von Heizkörpern werden häufig auch Flächenheizungen verwendet, wie z. B.:

  • Fußbodenheizung
  • Deckenheizung
  • Wandheizung.

Die Regelung

Der für den Nutzer wichtigste Teil einer Zentralheizung ist die Regelung. Die modernen Regelsysteme bieten eine Fülle von Einstellmöglichkeiten um das Heizsystem auf die Eigenart des Gebäudes und die Bedürfnisse der Nutzer abzustimmen.

Bei der zentralen Regelung der Vorlauftemperatur wird in den meisten Fällen ein Mischer mit Stellmotor verwendet, der die Anlage in einen Kesselkreis und einen Heizkreis unterteilt. Im Kesselkreis wird das Heizwasser auf der gewünschten Temperatur gehalten und dem Heizkreis soviel heißes Kesselwasser beigemischt, wie zum Erreichen der Vorlauftemperatur notwendig ist. Marktüblich sind 3- oder 4-Wege-Mischer. Der Stellmotor bewirkt das automatische Einstellen des Mischers.

Bei gleitender Kesselwassertemperatur, wie z. B. bei Niedertemperaturkesseln ist ein Mischer nicht unbedingt erforderlich, da die Kesseltemperatur gleich der Vorlauftemperatur ist.

Damit der Stellmotor seine Aufgabe korrekt erfüllen kann, erhält er Befehle in Form von Steuerimpulsen vom zentralen Steuergerät. Die wichtigsten Regelungsarten sind:

  • Witterungsgeführte Vorlauftemperaturregelung
  • Innenraumgeführte Vorlauftemperaturregelung

In beiden Fällen werden mit einer Schaltuhr Zeiten vorgegeben, in denen die Vorlauftemperatur abgesenkt (Nachtabsenkung), bzw. der Wärmeerzeuger abgeschaltet (Sommer, Abwesenheit der Nutzer) werden kann. Aber auch manuelles Einstellen an dieser Schaltuhr gewährleistet eine Erhöhung der Vorlauftemperatur an extrem kalten Tagen oder bei Raumnutzung nach der eingestellten Abschaltzeit.

Damit jeder Raum die gewünschte, individuelle Temperatur hat (Bad = sehr warm, Schlafzimmer = eher kühler), sorgt die Raumtemperaturregelung in Form von Thermostatventilen für die Wärmeabgabe der einzelnen Heizkörper. Die Thermostatventile können nach einer aufgedruckten Skala entsprechend der gewünschten Temperatur eingestellt werden. Sie sollten nicht auf Null, d. h. bis zum Anschlag, zurückgedreht werden sondern nur bis zur Frostschutzstellung, damit sich das Thermostatventil bei Unterschreitung einer Lufttemperatur von ca. 7 °C öffnet und nichts einfrieren kann.

Bei vielen Zentralheizungsanlagen übernimmt der Heizkessel auch die Erwärmung des Brauchwassers. Da das Brauchwasser in einem separatem Warmwasserspeicher vorgehalten wird, kann die Temperatur des Brauchwassers beliebig eingestellt werden und ist somit nicht mehr an die Kesselwassertemperatur gekoppelt wie z. B. in älteren Anlagen.