Zukunftsweisende Heizungstechnik für den Hausbau

In die Planung eines neuen Massivhauses müssen frühzeitig Überlegungen zur Art der einzubauenden Heizungsanlage einfließen. Dabei sollten die Vor- und Nachteile der auf dem Markt zur Verfügung stehenden, zukunftsweisenden Heizungssysteme sorgfältig gegeneinander abgewogen werden. Während an dieser Stelle die verschiedenen Heizungstechniken nur kurz beschrieben werden, finden Sie auf http://www.heizungssysteme.org umfassendere Informationen.

Das Heizungssystem der Wärmepumpen Eine Wärmepumpe entnimmt Wärme aus der Luft, dem Grundwasser oder dem Erdreich. Durch eine Wärmepumpe wird ein Arbeitsmedium wie Propan, CO2, Propen oder Ammoniak auf eine höhere Temperatur gebracht, indem der Kompressor der Wärmepumpe das als Arbeitsmedium eingesetzte Gas verdichtet. Nachdem das Gas seine Wärmeenergie an den Heizkreislauf abgegeben hat, verflüssigt es sich wieder, bis die Wärmequelle die Flüssigkeit im Verdampfer der Wärmepuppe wieder gasförmig werden lässt. Die gewonnene Wärmeenergie übersteigt die für den Kompressor benötigte elektrische Energie um das Zwei- bis Dreifache. Weitere Vorzüge von Wärmepumpen sind ihr geringer Platzbedarf, die Gefahrlosigkeit des Betriebs, ihre vollautomatische, komfortable Funktionsweise und die geringen Unterhaltungs- und Betriebskosten. Außerdem sind Wärmepumpen den mit fossilen Brennstoffen betriebenen Gas- und Ölheizung aus ökologischen Gründen vorzuziehen. Da die Investitionskosten bei einer Wärmepumpe höher liegen als bei anderen Heizungsarten, ist vor der Entscheidung für eine Erdwärmeheizung stets eine Gesamtkostenrechnung vorzunehmen.

Erdwärmepumpe

Bei einer mit sog. Flächenkollektoren (Erdkollektoren) ausgestatteten, preiswert einzurichtenden Wärmepumpe wird in etwa 1,30 Meter Tiefe im Erdreich ein bis zu 100 Meter langes Rohrsystem ausgelegt, das die in der Erde gespeicherte Sonnenenergie aufnimmt. Daher darf eine solche Wärmepumpe nicht überdacht sein. Auch darf die Sonneneinstrahlung oberhalb der Anlage nicht z. B. durch Bepflasterung verhindert werden. Eine Erdwärmeheizung durch Tiefenbohrung benötigt zwar nur einen geringen Platzbedarf, doch ist das Einbringen der erforderlichen Erdsonde recht teuer. Jeder Bohrungsmeter ist mit Kosten von ungefähr 50 Euro anzusetzen, so dass bei Bohrungstiefen zwischen 50 und 150 Metern nicht unerhebliche Investitionskosten entstehen. Je tiefer die Erdsonde eingebracht wird, desto höher ist die zu gewinnende Wärmeleistung. Für jeden Bohrungsmeter lassen sich 50 bis 70 Watt Sondenleistung ansetzen. Benötigt ein Haus z. B. eine Wärmeleistung von 10 kW, so errechnet sich eine erforderliche Bohrungstiefe von ungefähr 150 Metern.

Grundwasserwärmepumpen

Auch aus dem Grundwasser können Wärmepumpen Energie gewinnen. Dazu werden zwei, sechs bis zehn Meter tiefe Brunnenanlagen (Schluckbrunnen und Entnahmebrunnen) in einer Entfernung von nicht unter 10 bis 15 Metern erstellt, um thermische Kurzschlüsse auszuschließen. Je tiefer die Brunnen angelegt werden müssen, desto geringer ist wegen des höheren Pumpaufwandes die Wirtschaftlichkeit der Wärmepumpe. Als Richtwert für ein Einfamilienhaus gilt, dass stündlich zumindest zwei Kubikmeter Wasser über die Brunnenanlage entnommen werden können.

Luftwärmepumpen

Durch Wärmepumpen lässt sich auch Energie aus der Umgebungsluft entnehmen. Luftwärmepumpen können kostengünstig hergestellt und montiert werden. Allerdings entziehen sie je 1.000 Kubikmeter Luft nur 3 bis 4 kW Energie. Am effizientesten sind Luftwärmepumpen bei möglichst geringem Abstand zwischen Lufttemperatur und der von ihnen abgegebenen Temperatur, so dass sich ihr Wirkungsgrad im Winter verschlechtert.

Abluftwärmepumpen

Abluftwärmepumpen nutzen verbrauchte, aufgewärmte Raumluft insbesondere in gut abgedichteten Niedrigenergiehäusern, die regelmäßig kontrolliert entlüftet werden müssen. Die Raumluft wird aus den verschiedenen Bereichen des Hauses von Ventilatoren zur Wärmepumpe befördert und gibt dort ihre Wärme an ein Arbeitsmedium ab.

Gasbrennwertheizung & Solarenergie

Die sehr wirtschaftlichen Gasbrennwertheizungen, die vor allem in Ein- und Zweifamilienhäusern eingesetzt werden, erreichen Wirkungsgrade von 110 Prozent. In diesen mit Flüssiggas oder Erdgas betriebenen Heizungssystemen wird Wärme sowohl durch die Gasverbrennung als auch durch Nutzung der Abgaswärme gewonnen. Das erhitzte Heizungswasser fließt durch einen Wärmeübertrager und strömt nach seiner Abkühlung wieder zurück.

Gasbrennwertheizungen lassen sich hervorragend mit der Gewinnung von Solarwärme verbinden. Eine Solaranlage kann den Warmwasserbedarf eines Hauses abdecken, während die Gasbrennwertheizung die Wohnraumbeheizung sicherstellt. Wenn eine ausreichende Temperatur im Brauchwasserspeicher bei geringer Sonneneinstrahlung durch die solarthermische Anlage allein nicht gewährleistet werden kann, wird der Brennwertheizkessel automatisch nachgeheizt. Andererseits kann die durch die Solarenergie gewonnene Wärme über die Brauchwassererwärmung hinaus auch als Heizungsenergie verwendet werden. Da dies aber voraussetzt, dass die Rücklauftemperatur unter der Sonnenkollektortemperatur liegt, werden bevorzugt große Heizkörper oder Fußbodenheizungen eingesetzt, die niedrige Temperaturniveaus aufweisen.

Pelletheizungen

Pelletheizungen gewährleisten durch Verwendung des nachwachsenden Rohstoffes Holz ein hohes Maß an Versorgungssicherheit. Zwar fallen bei der Installation einer Pelletheizung nicht unerhebliche Investitionskosten an, die über denjenigen einer Gas- oder Ölheizung liegen, doch weisen sie deutlich niedrige Brennstoffkosten als andere Heizungssysteme auf. Zudem erfolgt die Verbrennung CO2-neutral und mit lediglich geringer Schadstoffbelastung. Die nur in geringen Mengen anfallenden Ascherückstände können auch als Kompost oder Dünger verwendet werden. Allerdings wird zusätzlicher Platz für die Lagerung der Pellets möglichst nahe bei der Heizungsanlage benötigt.

Blockheizkraftwerk mit Kraft-Wärme-Kopplung

Blockheizkraftwerke (BHKW) werden als Kleinstkraftwerke in Eigenheimen eingesetzt. Der bei der Verbrennung des Energieträgers entstehende Dampf wird im hauseigenen Kraftwerk zum Teil für Heizungszwecke und zur Erwärmung von Brauchwasser genutzt („ausgekoppelt“), während die übrige Energie der Stromversorgung dient, wodurch sich Nutzungsgrade von bis zu über 90 % ergeben. Der Motor von Blockheizkraftwerken kann durch verschiedenste Energieträger wie z. B. Erdgas, Erdöl, Biomasse, Biogas oder Pflanzenöl betrieben werden. Moderne Mikro-Blockheizkraftwerke sind nicht mehr nur wie früher in Gewerbetrieben oder Mehrfamilienhäusern, sondern zwischenzeitlich auch in Einfamilienhäuser mit einer Leistung von bis zu 15 kW wirtschaftlich zu betreiben. Obwohl die Preise für Mikro-Blockheizkraftwerke gesunken sind, liegen die Kosten (ab 15.000 Euro) immer noch über denjenigen einer Pelletheizung. Allerdings stehen staatliche Fördermittel z. B. der KfW-Bank bei Einsatz von fester Biomasse zur Verfügung.

Heizungssysteme im Vergleich

Bei einer Wärmepumpe ist eine genaue Gesamtkostenrechnung zu erstellen, bei der die von den lokalen Gegebenheiten abhängigen Investitionskosten und räumlichen Möglichkeiten eine wichtige Rolle spielen. Die Wärmequelle Erdreich kommt nur bei Vorhandensein einer entsprechend großen, unverdichteten Freifläche in Betracht. Die Kosten einer Tiefenbohrung, die auch eine wasserrechtliche Genehmigung erfordert, hängen von der erforderlichen Bohrtiefe ab. Außerdem vermindert zu trockener Untergrund die Energieausbeute bei einer auf einer Tiefenbohrung basierenden Erdwärmeheizung. Grundwasser ist zur Wärmegewinnung sehr geeignet, doch nehmen die beiden bei einer entsprechenden Wärmepumpe notwendigen Brunnenanlagen einigen Platzbedarf in Anspruch.

Der Einsatz der Wärmequelle Luft lohnt sich bei einer Wärmepumpe nur bei vorhandener Möglichkeit, große Luftmengen durchzuleiten. Zwar sind Luftwärmepumpen vergleichsweise kostengünstig, doch sinkt ihre Effizienz wegen zu großer Differenz zwischen Außentemperatur und abgegebener Temperatur in den Wintermonaten. Abluftwärmepumpen eignen sich besonders für Niedertemperaturhäuser. Die umweltfreundlichen Pelletheizungen verfügen über eine bessere Ökobilanz als eine Wärmepumpe, da bei Letzterer die Stromenergie in den Wintermonaten vorwiegend aus fossilen Energieträgern stammt. Allerdings sind die relativ hohen Investitionskosten und das Erfordernis eines heizungsnahen Brennstofflagerplatzes zu berücksichtigen.

Blockheizkraftwerke können mittlerweile auch in Einfamilienhäusern wirtschaftlich betrieben werden, weisen aber immer noch höhere Anschaffungskosten als eine Pelletheizung auf. Gasbrennwertheizungen bieten sich für den Einbau in ein neu errichtetes Eigenheim wegen ihres über 100 Prozent liegenden Wirkungsgrades und der idealen Kombinationsmöglichkeit mit einer solarthermischen Anlage besonders an.

Fördermöglichkeiten für zukunftsweisende Heizungssysteme

Maßnahmen, die der Energieeinsparung dienen und bei denen erneuerbare Energien genutzt werden, werden finanziell durch verschiedene Programme von Energieversorgern, Gemeinden, den Bundesländern, dem Bund und der Europäischen finanziell gefördert. Dazu gehören z. B. Bundesprogramme wie das „Marktanreizprogramm des Bundes zur Förderung erneuerbaren Energien“, Förderprogramme für thermische Solaranlagen, Pelletheizungen, Wärmepumpen und Biomasse sowie die KfW-Programme Erneuerbare Energien, Energieeffizientes Bauen und Sanieren. Von der Bundesland- und Gemeindezugehörigkeit ist es abhängig, welche kommunalen und Landesprogramme sich ggf. zusätzlich ausschöpfen lassen.

Der hydraulische Abgleich der Heizungssysteme

Bei allen Heizungssystemen muss ein sog. hydraulischer Abgleich erfolgen, damit alle Heizkörper bzw. bei einer Flächenheizung alle Heizkreise diejenige Wärmeenergie abgeben, die zur Erreichung der angestrebten Raumtemperatur erforderlich ist. Der hydraulische Abgleich erfolgt durch Einsatz von auf einen bestimmten Flüssigkeitsdurchfluss eingestellten Thermostatventilen oder mittels Verschraubungen, die den Flüssigkeitsrücklauf regulieren. Erfolgt kein hydraulischer Abgleich, werden näher an der Heizungsanlage befindliche Heizkörper besser als weiter entfernte Einheiten versorgt. Der hydraulische Abgleich muss bereits in die Planung der Heizungsanlage einbezogen werden und erfolgt bei Heizungsinbetriebnahme durch eine genaue Einstellung der Heizungsanlage. Ohne den hydraulischen Abgleich kann auch das modernste Heizungssystem nicht energieeffizient arbeiten.