Heizsystem

Jede Heizsystem der zentralen (zentralisierten) Heizung besteht aus einer Wärmequelle, einem charakteristischen Rohrsystem zur Wärmeverteilung und einer Heizfläche. Spezielle Heizsysteme bestehen aus einer Wärmequelle und einer Heizfläche, die in einem Gerät integriert sind und sich direkt im beheizten Innenraum befinden.

Die Heizfläche gibt dem Raum die erforderliche Wärmemenge ab, wodurch eine optimale Raumtemperatur sichergestellt wird, die entweder durch die STN EN 12831 oder durch die Bedürfnisse des Nutzers festgelegt ist. Ein optimales Heizsystem schafft wirtschaftliche Voraussetzungen für die Beheizung, d. h. für wirtschaftlichen Betrieb, Investitionskosten, Materialverfügbarkeit, vorteilhaften Montage- und Wartungsaufwand im Betrieb sowie die Möglichkeit der Fertigung. Entscheidendes Kriterium für die richtige Wahl des Heizsystems sind die Betriebsmerkmale, der Charakter und der Typ des Gebäudes, seine thermischen und akkumulativen Eigenschaften sowie die Möglichkeit der Systemregelung.

Komplexe Anforderungen an die Reduzierung des Energiebedarfs von Gebäuden hängen eng zusammen nicht nur mit der technischen Lösung, sondern auch mit der Umweltbelastung und der wirtschaftlichen Effizienz. Jedes Objekt muss aus mehreren Aspekten und einzeln bewertet werden. Der Energiebedarf des Gebäudes wird durch eine große Anzahl von Randbedingungen aus dem äußeren und inneren Umfeld sowie durch den Charakter des Betriebs der einzelnen Anlagen, die die erforderliche Mikroklimate-Qualität im Gebäude gewährleisten, bestimmt. Diese Randbedingungen können in fünf Gruppen eingeteilt werden:

klimatische Bedingungen,
architektonische Lösung des Gebäudes,
thermische Eigenschaften der Konstruktionen,
Einfluss der Technik der Umwelttechnik,
Einfluss des Betriebs und der Wartung.

Heizsysteme der zentralen (zentralisierten) Heizung

Die zentrale (zentralisierte) Heizung von Gebäuden ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeträgerflüssigkeit in einer zentralen Wärmequelle erzeugt – vorbereitet wird, in der Energie aus Brennstoffen in Wärme umgewandelt wird und an die Wärmeträgerflüssigkeit abgegeben wird. Diese wird durch horizontale und vertikale Rohrleitungen zur Heizfläche transportiert, die Wärme in den beheizten Raum abgibt.

Die klassische Wärmequelle kann sich im Keller befinden (stationäre Gasheizkessel, Festbrennstoff- oder Biomassekessel) oder direkt in einem Raum des Gebäudes (Wandkombikessel). In dem Kessel wird die Wärmeträgerflüssigkeit erhitzt, die über das Rohrsystem zu den Heizflächen gelangt. Diese erwärmen die Luft im Innenraum und sorgen für einen thermischen Gleichgewicht zwischen Wärmeverlusten und Wärmegewinnen. Der Kreislauf der Wärmeträgerflüssigkeit ist entweder natürlicher, sogenannter gravitationsbedingter oder erzwungener, wobei der Kreislauf durch eine Umwälzpumpe sichergestellt wird. Die Wärmequelle kann auch erneuerbare Energiequellen nutzen, insbesondere Sonnenenergie, sowie Wärme aus umliegenden Flächen

Nach dem Typ der verwendeten Wärmeträgerarbeitsflüssigkeit für das ausgewählte Heizsystem handelt es sich in der Regel um:

Dampf- oder Heißwasserheizung – wird hauptsächlich zur Beheizung von Großraumobjekten wie Industrie-, Sport- und Ausstellungshallen, Hänger, Lagerhallen usw. verwendet.
Warmwasserheizung – die thermische Behaglichkeit wird durch eine Warmwasserheizung mit einer Temperaturdifferenz von 90/70 °C oder alternativ z. B. 80/60 °C und klassischen Heizflächen (Abb. 5) gewährleistet. Die Verteilungsrohre von der Wärmequelle zu den Heizflächen befinden sich im untersten Geschoss (unter dem Kellerdecke oder Erdgeschossdecke) oder werden in einen Warmwasserkanal eingebaut oder direkt in eine Bodenschicht. Der Kreislauf der Wärmeträgerflüssigkeit kann entweder durch natürlichen Kreislauf oder durch erzwungenen Kreislauf mit einer Umwälzpumpe, die hinter dem Kessel oder direkt im Kessel montiert ist, sichergestellt werden. Die mittlere Temperatur der Heizflächen beträgt 80 beziehungsweise 70 °C;
Niedertemperaturheizung (Abb. 6) – die thermische Behaglichkeit wird durch ein Heizsystem mit niedrigtemperierten Strahlungsflächenboden mit einer Temperaturdifferenz von 45/30 °C oder Wand-(Decken-)flächen mit einer Temperaturdifferenz von 60/40 °C gewährleistet. Die Wärmequelle arbeitet mit einer Temperaturdifferenz von 90/70 °C oder 80/60 °C. Die Vorbereitung der Wärmeträgerflüssigkeit erfolgt in einer Mischarmatur und der Kreislauf der Arbeitsflüssigkeit wird durch eine Umwälzpumpe sichergestellt. Die Vorbereitung der Wärmeträgerflüssigkeit kann auch in einem speziellen Wärmetauscher erfolgen. Die Heizfläche besteht aus dem Boden beziehungsweise der Wand, in die Stahl-, Kupfer- oder Kunststoffrohre eingebaut sind. Die Oberflächentemperatur des Bodens bei Bodenheizung beträgt max. 28 bis 29 °C, bei Wandheizung bis zu 40 bis 50 °C;
Kombinierte Heizung (Abb. 8) – bei dieser wird eine Kombination der beschriebenen Heizsysteme verwendet, z. B. eine Warmwasserheizung mit einer Temperaturdifferenz von 90/70 °C und eine Niedertemperatur-Bodenstrahlung mit einer Temperaturdifferenz von 45/30 °C. In der Regel hat jeder Kreislauf ein eigenes Pumpwerk und die Temperatur der Arbeitsflüssigkeit wird durch Mischarmaturen entsprechend der Außentemperatur geregelt, es handelt sich um sogenannte witterungsgeführte Regelung.

Lokale Heizsysteme

Bei lokalen Heizsystemen (Abb. 9, Abb. 10) werden die Wärmequellen direkt in die beheizten Räume eingebaut und haben gleichzeitig die Funktion der Heizflächen. Diese Art der Beheizung ist für Objekte geeignet, die über zwei bis drei Räume verfügen, in denen lokale Wärmequellen verwendet werden, oder für Großraumobjekte. Es ist die einfachste Methode, die thermische Behaglichkeit im beheizten Raum zu gewährleisten.

Die Wärmequelle (gleichzeitig Heizfläche) gibt Wärme in den Raum ab:

durch Konvektion – erwärmt die umgebende Luft und verursacht deren Bewegung,
durch Strahlung – erwärmen die umgebenden Flächen.

Auch lokale Heizsysteme können kombiniert werden, z. B. Gas-Infrarotheizungen und Gas-Lüftungsanlagen (Lüftungskomponenten).

Zu einer idealen Temperaturverteilung in vertikaler Richtung nähert sich am meisten die Bodenheizung. Nach dem Typ des verwendeten Brennstoffs beziehungsweise der Energie unterscheiden wir spezielle Heizsysteme mit Wärmequellen für:

Festbrennstoffe (weiches und harziges Holz, Braunkohle, Presslinge, Koks)
Flüssigbrennstoffe (leichter und schwerer Heizöl),
Gase (Erdgas, Biogas, Propan, Butan),
elektrische Energie (Direktheizung, Speicherheizung, gemischte).