Systemen in Niedrig-temperatur- Leitfaden für Heizkörper
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Leitfaden für Heizkörper
Leitfaden für Heizkörper in Niedrigtemperatursystemen
in Niedrig-
Überreicht durch: temperatur-
RETTIG Germany GmbH
Lierestraße 68, 38690 Vienenburg
systemen
Telefon: +49 (0) 5324 808-0 Fax: +49 (0) 5324 808-999
info@purmo.de www.purmo.de
Diese Broschüre wurde mit größter Sorgfalt erstellt. Ohne ausdrückliche schriftliche
Genehmigung von Rettig ICC darf kein Teil dieser Broschüre vervielfältigt werden.
Rettig ICC übernimmt keine Verantwortung für etwaige Ungenauigkeiten oder für
die Folgen der Verwendung oder des Missbrauchs der darin enthaltenen Informationen.
Warum dieser Wärmeleitfaden?
Warum dieser Ziel des Leitfadens ist es, einen Überblick über
Wärmeleitfaden? Niedrigtemperatur-Heizsysteme zu geben - über ihre
Vorteile, ihren Einsatz und ihre Bedeutung bei der Senkung
des Energieverbrauchs in Europa.
Der Wärmeleitfaden enthält Beiträge von Wissenschaftlern
und Experten unseres Industriezweigs und stellt die
Ergebnisse tiefgreifender Forschungen über den Einsatz
von Heizkörpern in effizienten Heizsystemen vor.
Der Wärmeleitfaden richtet sich an Großhändler,
Installateure und Planer und soll als
Entscheidungsgrundlage bei der Wahl
von Wärmeübergabesystemen in
Neu- und Altbauten dienen.
3
Inhalt
Wandeln Sie Warum dieser Wärmeleitfaden? 3
Energie in
A Interview mit Mikko Iivonen 6
1 Es ist Zeit, umzudenken 10
2 Wie Wärmedämmung die Heizungseffizienz beeinflusst 20
Effizienz
B Interview mit Professor Dr. Christer Harryson 34
3 Der zunehmende Einsatz von Niedrigtemperatur-Heizsystemen 38
C Interview mit Professor Dr. Jarek Kurnitski 54
4 Eindeutige Beweise 58
5 Wahl eines Wärmeübergabesystems 72
D Interview mit Elo Dhaene 78
6 Vorteile für den Verbraucher 82
4 5
interview MIT mikko Iivonen | A
Ich wandle
Zahlen in
Ergebnisse
Als Leiter der Forschungs- und Entwicklungsabteilung der Rettig ICC ist es meine Aufgabe, unsere
Märkte mit neuen Erkenntnissen, Innovationen, Ergebnissen und Lösungen zu versorgen. Unsere
Bemühungen gelten der realitätsnahen und unabhängigen Forschung – in Zusammenarbeit mit
führenden Kapazitäten aus Industrie und Forschung. Zum Beispiel mit: Prof. Dr. Jarek Kurnitski
(Technische Universität Helsinki, Finnland), Prof. Dr. Christer Harrysson (Örebro Universität,
Schweden), Prof. Dr. Leen Peeters (Universität Brüssel, Belgien), Dr. Dietrich Schmidt (Fraunhofer
Institut, Deutschland) – neben vielen anderen. Ihrer Forschung, ihrem Fachwissen und ihrer Hilfe
ist es zu verdanken, dass aus Zahlen Ergebnisse geworden sind.
Dipl.-Ing. Mikko Iivonen,
Leiter der Forschungs- und Entwicklungsabteilung der Rettig ICC
6 7
Interview mit Mikko Iivonen | A
Clevere Durch hohe Investitionen in die Forschung erfüllen wir Die Mitgliedsländer der Europäischen Union haben sich mit den 20/20/20
Heizlösungen unser Versprechen, Ihnen intelligente Wärmelösungen Energieeffizienzzielen (Richtlinien 20/20/20) eine Frist bis zum Jahr
anzubieten. Lösungen, die sowohl im Bezug auf Kosten, 2020 gesetzt, um Gesetze zur Energieeinsparung umzusetzen. Diese
“Es ist möglich, bis Wohlbefinden, Raumtemperatur als auch den Energiever- beinhalten das primäre Ziel, 20 % weniger Energie als im Jahr 2007 “20 % Energie-
zu 15 % Energie zu brauch einen echten Unterschied machen. Lösungen, mit zu verbrauchen und dabei den Ausstoß von Treibhausgasen um 20 % einsparung,
sparen” zu reduzieren. Obendrein sollen bis dahin 20 % des Gesamtenergie- 20 % weniger
denen Sie bis zu 15 % Energie sparen können. Die Ergebnisse
verbrauchs aus erneuerbaren Energien stammen. Das betrifft Treibhausgasaus-
einer ausgedehnten, ein Jahr andauernden Studie von Pro- stoß, 20 % des
fessor Harrysson sprechen eine eindeutige Sprache. In der besonders den Gebäudebereich, wo 40 % des Gesamtenergiever-
Gesamtenergie-
Studie wurden 130 schwedische Ein- und Mehrfamilienhäu- brauchs anfallen. Zertifikate wie beispielsweise der Energieausweis verbrauchs aus
ser untersucht – mit dem Ergebnis, dass der Heizenergie- und steigende Energiepreise sind für Besitzer von Wohneigentum erneuerbaren
gute Gründe, zu investieren. Am besten in ein Wärmeübertragungs Energien”
verbrauch von Häusern mit Flächenheizungen 15 bis 25 %
system, das nachgewiesenermaßen verantwortungsvoll und
höher ist, als der von Häusern, die mit Heizkörpern beheizt
effizient mit der Energie umgeht: Niedrigtemperatur-Heizkörper
werden. Das zeigt, dass die zunehmende Wärmedämmung
passen optimal zu jedem Heizsystem.
moderner Gebäude optimal mit den Stärken der
Niedrigtemperatur-Heizkörper harmoniert. Der Energie-
log.
verbrauch in
Heizlast
Heizmittelübertemperatur
kWh/
∆T m2a
“Durch strengere Wie Sie in den Abbildungen 1.1 und 1.2 sehen, konnten
o
C 240 Gebäuden
60 *90/70/20
fällt stetig.
Dämmvorschriften die Systemtemperaturen von Heizkörpern durch strengere
Entwicklung in Deutschland
50
werden Gebäude
180
Dämmvorschriften gesenkt werden. Durch die neuen *70/55/20
* gleich großer Heizkörper
leichter beheizbar” 40
Dämmvorschriften können Gebäude leichter beheizt 30 *55/45/20
120
werden – weniger Wärme entweicht ungenutzt. Und durch
20 *45/35/20
100
die hervorragende Reaktionsfähigkeit von Heizkörpersystemen
10
können Wärmegewinne besser genutzt werden. So sorgen
0 120 90 60 30 0 W/m2
diese Systeme für eine optimal angepasste Temperaturabgabe 120 90 60 30 0 W/m2
spezifische Heizlast
1977 WSVO84 WSVO95 EnEv02
EnEv09
EnEv12
spezifische
Heizlast
NZEB
- und damit bestes Klima fürs Wohnen und Arbeiten.
Abb. 1.1 Abb. 1.2
Die Gebäude sind energetisch besser Diagramm Heizlast / spezifische Heizlast
geworden - die Heizkörper auch!
8 9Es ist Zeit umzudenken | 1
Kapitel 1 Das Thema Energieregulierung betrifft uns alle, vor allem
wenn es um die technische Gebäudeausrüstung geht.
Wohn- und Bürogebäude in ganz Europa unterliegen
Energieregulierung
strikten Vorschriften hinsichtlich ihrer energetischen
Es ist Zeit Bilanz. Die EU-Richtlinien EPBD 2002/91/EG und die
EPBD-Neufassung 2010/91/EG verlangen
Energieverbrauchszertifikate für Gebäudeeigentümer
umzudenken
und Mieter. Auch haben die Mitgliedsstaaten der EU
feste Termine für die Planung und Umsetzung interner
gesetzlicher Vorgaben, um die Energieeffizienzziele
(Richtlinien 20/20/20) zu erreichen.
• Energieregulierungen > Europaweit gibt es verschiedene
nationale Vorschriften zur Verbesserung der Energiebilanz Jeder Mitgliedsstaat hat seine eigenen nationalen “Europaweit gibt
• E nergieeffizienzziele > Strenge Vorgaben erhöhen den Vorschriften, die zur Verbesserung der Energiebilanz und es verschiedene
Druck auf die Gebäudeeigentümer, den Energieverbrauch letztlich zur Erreichung der Ziele führen sollen. Trotz der nationale
zu senken verschiedenen Maßnahmen in den einzelnen Ländern geht Vorschriften zur
•H eizkörper-Innovation > Durch Reduzierung des der Trend jedoch europaweit zur drastischen Senkung des Verbesserung der
Wasserinhalts und Verlegung der Konvektionsbleche auf Energieverbrauchs. Energiebilanz”
die heißen Wasserkanäle wurde die Heizleistung
gesteigert. Moderne Heizkörper haben eine bis zu 87 %
höhere Materialeffizienz als herkömmliche Modelle
10 11Es ist Zeit umzudenken | 1
Beispiele für Wie Sie unten und auf den folgenden Seiten sehen können, In der Öffentlichkeit wächst die Besorgnis über die Beispiele für
Energie- sind einige Ziele den Ländern besonders wichtig. Gerade die Zerstörung der Umwelt. Parallel dazu steigt das Interesse Reduktionsziele
effizienzziele Nutzung erneuerbarer Energien und die damit verbundene der Verbraucher an umweltfreundlichen Produkten und
Reduzierung des Treibhausgasausstoßes wird massiv Prozessen. Auch für die Heizungsindustrie ist es an der Zeit,
vorangetrieben. ihre Arbeitsweisen zu überdenken und an die Ökodesign- Wir sind in der
Richtlinien ErP 2009/125/EG anzupassen. Wir sind in der Verantwortung, die
Verantwortung, dem Verbraucher die energieeffizientesten energieeffizientesten
und kostengünstigsten
Finnland: von 28,5 % – bis zu 39 % und kostengünstigsten Systeme anzubieten, die zugleich
Systeme anzubieten,
Frankreich: von 10,3 % – bis zu 23 % für ein behagliches Raumklima sorgen. Obwohl unzählige die zugleich für ein
Deutschland: von 9,3 % – bis zu 18 % verschiedene Heizlösungen auf dem Markt sind, herrscht behagliches Raum-
Großbritannien: von 1,3 % – bis zu 15 % große Unklarheit darüber, welche Lösung im Einzelfall die klima sorgen.
Schweden: von 39 % – bis zu 49 % Richtige ist.
Für die Endkunden, aber auch für die Installateure und
Strenge Vorgaben Das erhöht den Druck auf die Gebäudeeigentümer, Planer ist es deshalb wichtig, genaue Informationen über
erhöhen den Druck sich auch eigene Gedanken über die Senkung ihres Heizlösungen zu erhalten. Vor dem Hintergrund des
auf die Gebäude- Energieverbrauchs zu machen und sich nicht nur über die zunehmenden Einsatzes von Niedrigtemperatur-
eigentümer, den
gesetzlichen Vorgaben zu beklagen (Abb. 1.4). Das Streben Heizsystemen, hat Purmo seinen Wärmeleitfaden
Energieverbrauch zu
senken nach mehr Effizienz hat jedoch europaweit noch weitere entwickelt, der die wachsende Rolle der Heizkörper für
Gründe: Die Preise für fossile Energieträger steigen die heutige Heizungstechnologie erklärt.
kontinuierlich, da Öl, Kohle und Gas durch die drohende
Verknappung zu immer wertvolleren Ressourcen werden.
12 130,4 100
20
0,2
0 0 Es ist Zeit umzudenken |01
1990
1995
2000
2005
2010
2015
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2025
1961
1979
1995
2006
2010
2015
2020
2002
Jahr Jahr
Durchschnitt Gebäudebestand
Abb. 1.4
Niederlande The Nederlands Großbritannien Denmark Belgien
The Nederlands The Nederlands Denmark Denmark 1,6 United Kingdom
Norway United Kingdom 400 Belgium 100%
kWh/m2
EPC
Terminpläne einiger Länder 1,6 1,6 400 400The Nederlands 100% 100% Denmark United Kingdom 300
kWh/m2
kWh/m2
EPC
1,4
Bedarf %
EPC
Energieverbrauch, kWh/m2a
1,6 400 100%
Primärenergiebedarf Heizung, kWh/m2a
zum Bau von Niedrig- und Zielwerte des
kWh/m2
Bestandsgebäude
EPC
1,4 1,4 Kohlendioxid-Emission 80
Zielwerte des 1,2 Kohlendioxid-Emission
300 120 250
1,4 Zielwerte80
des 80 Energieverbrauchs
Kohlendioxid-Emission
Nullenergiegebäuden, 1,2 1,2 300 300 1,0
207
TEK97 entsprechend der des entsprechend der 80
Zielwerte 200
1,2 Energieverbrauchs Energieverbrauchs 300 Neuregelung 2002
100
entsprechend der 60 S
um damit die Gesamt- 1,0 1,0
TEK07
EnergieverbrauchsNeuregelung 2002
600,8 165 60 200 80 Neuregelung 2002 150
1,0 TEK2012
energiebilanz von Neubauten 0,8 0,8 200 200 0,6 130
60
40
0,8 200 TEK2017 60 100
zu verbessern. 0,6 0,6
40
0,4
100 40
100 40
0,6 TEK2022 Flandern Brüssel Wallonien 20
40 50
0,4 0,4 100 100 65 Bedarf an äquivalenter Wärmedämmung Forschu
0,4 200,2 100 20 TEK2027 Gesetzliche EPB-Anforderungen (Muste
REHVA Journal 3/2011 0,2 0,2 0 30 0
20
20
politische Vorhaben 0
0
0,2
0 0 0 0 0
1990
1995
2000
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0
19792010
2015
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1961
1979
1995
2006
2010
2015
20162020
2002
2004
2006
0 0 -50
0 0 0
1990
1995
2000
2005
2010
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1961
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1990
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1997
2007
2012
2017
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2027
1984
1988
1992
1996
2000
2004
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2012
2016
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1980
1990
1995
2000
2005
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1961
1995
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2002
2004
2006
2008
2010
2012
2014
2018
2020
Jahr Jahr
Durchschnitt Gebäudebestand
Jahr Jahr Jahr Jahr Jahr Jahr Jahr Jahr
Durchschnitt Gebäudebestand Durchschnitt Gebäudebestand Jahr Jahr Jahr
Durchschnitt Gebäudebestand
Dänemark Norwegen Deutschland Entw
The Nederlands Denmark United Kingdom Entwicklung energiesparender
Norway Entwicklung energiesparender Belgium energiesparender
Entwicklung
1,6 Norway
400
kWh/m2
Norway Belgium
100% Belgium Bauweise Bauweise Bauweise 300
EPC
Norway Belgium
Bedarf %
Energieverbrauch, kWh/m a
Primärenergiebedarf Heizung, kWh/m2a
1,4 300 Bestandsgebäude 300
Kohlendioxid-Emission
Primärenergiebedarf Heizung, kWh/m2a 2
300
Bedarf %
Bedarf %
Mindestanforderungen Mindestanforderungen120 250
Zielwerte des
Energieverbrauch, kWh/m2a
Bedarf %
Energieverbrauch, kWh/m2a
Mindestanforderungen
1995 Primärenergiebedarf Heizung, kWh/m2a
Bestandsgebäude 80
Energieverbrauch, kWh/m2a
Bestandsgebäude
2010 Primärenergiebedarf Heizung, kWh/m2a
1,2 300 120 Bestandsgebäude
120 entsprechend
207
250 der 120 (WSVO/EnEV)
250 (WSVO/EnEV) (WSVO/EnEV)
Energieverbrauchs TEK97 100 250 200
1,0
207
TEK97 207
TEK97 207 Neuregelung 2002 TEK07
Solarhäuser
100 60
TEK97
100 200
165 Solarhäuser
100 200 Solarhäuser 200
TEK07 TEK07 80 Solarhäuser 150 B
0,8 200 TEK07 TEK2012
165 165 80 165 130
150
TEK2012 TEK2012 Development 80Baupraxis
of 80
TEK2012
150 TEK2017 Baupraxis 60 150 Baupraxis
100
0,6 130 130 40 Nied
TEK2017 TEK2017 130 100
60 100
0,4 100 100
100 100
TEK2017
Energy-saving
60 60 100
Niedrigenergiegebäude Niedrigenergiegebäude
TEK2022 40
100
Flandern Brüssel Wallonien
Niedrigenergiegebäude 50
TEK2022 Flandern Brüssel 20
Wallonien Flandern Brüssel Wallonien 65 Bedarf an äquivalenter Wärmedämmung Forschung
0,2 65 65
40TEK2022
Bedarf an65
40 TEK2022
äquivalenter Wärmedämmung Bedarf an äquivalenter Wärmedämmung
50 Construction
Forschung 40
Flandern50 Brüssel
3-Liter-Häuser Forschung
Bedarf an äquivalenter
Wallonien
TEK2027
Wärmedämmung3-Liter-Häuser 20
50
Gesetzliche EPB-Anforderungen 3-Liter-Häuser
Forschung 0
(Musterprojekte)
TEK2027 TEK2027 30 (Musterprojekte) Nullenergiehäuser Nullenergiehäuser politische Vorhaben Nullenergiehäuser
20
Gesetzliche EPB-Anforderungen Gesetzliche EPB-Anforderungen TEK2027
0 (Musterprojekte)
Gesetzliche EPB-Anforderungen (Musterprojekte)
0 30 30 0 20
0 20 0 0
politische30
Vorhaben politische Vorhaben 0 Plusenergiehäuser
politische Vorhaben 0
Plusenergiehäuser Plusenergiehäuser -50
1990
1995
2000
2005
2010
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1979
1995
2006
20222010
20272015
2020
20072002
19882004
19922006
19962008
20222010
20272012
20082014
2016
19852018
2020
0 0 0 -50
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0 0 0 -50
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1984
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2015
Jahr Jahr Jahr
Durchschnitt Gebäudebestand Jahr Jahr
Jahr Jahr Jahr Jahr Jahr Jahr Jahr Jahr Jahr
Entwicklung energiesparender
Norway Belgium Bauweise
300
Bedarf %
Mindestanforderungen
gieverbrauch, kWh/m2a
Bestandsgebäude 120 iebedarf Heizung, kWh/m2a 250 (WSVO/EnEV)
207
TEK97 100 200 Solarhäuser
TEK07
165 80 150
TEK2012 Baupraxis
130
TEK2017 60 100 Niedrigenergiegebäude
14 100 15
Flandern Brüssel WallonienEs ist Zeit umzudenken | 1
Innovation Es war ein weiter Weg von den alten Stahl- und
Abb. 1.5:
Gussgliederheizkörpern, wie sie vor 40 Jahren üblich waren, Innovation in Flachheizkörpern
“Durch Reduzierung bis zu den modernen Heizkörpern (Abb. 1.5). Die ersten
des Wasserinhalts A
Flachheizkörper hatten große Heizkanäle mit großen Große Heizkanäle mit
und Verlegung der 70er
Wasserinhalten (A). Dann wurden Konvektionsbleche großem Wasserinhalt.
Konvektionsbleche
zwischen den Wasserkanälen eingeschweißt, um so die
auf die heißen
Wasserkanäle Leistung zu steigern (B). Im Laufe der Jahre fand man B
wurde die heraus, dass die Heizleistung weiter steigt, wenn durch Konvektorbleche zwischen
Der Wasserinhalt
Heizleistung Verkleinerung der Heizkanäle der Wasserinhalt reduziert den Wasserkanälen
wurde während
steigern die Leistung.
gesteigert” wird. Die wärmeübertragende Fläche wurde so nochmals der Jahre kleiner,
die Heizfläche
vergrößert (C). Erst als man die Konvektionsbleche direkt C jedoch größer, das
Steigerung der Heizleistung bedeutet: weniger
auf die Heizkanäle geschweißt hat, konnte die maximale durch Reduzierung des Was- Wasser, weniger
Heizleistung erreicht werden (D). serinhalts bei gleichzeitiger Energie, höhere
Vergrößerung der Leistung und sch-
Heizfläche. nellere Reaktion auf
D veränderte Heiz-
Die Verlegung der lasten.
Konvektorbleche
auf die Wasserkanäle
maximiert die Kontakt-
flächen und sorgt für heute
maximale Heizleistung.
16 17Es ist Zeit umzudenken | 1
Bis zu 87 % In den letzten Jahren konnte die Energieeffizienz weiter stark
besser verbessert werden. Die Strömungsverhältnisse und die Abb. 1.7
Vergleich Heizkörper-
Wärmeübertragung auf die Konvektorbleche wurden ebenso konstruktionen
“Moderne Heizkörper optimiert, wie das Verhältnis zwischen Strahlungs- und früher/heute in
haben eine bis zu Konvektionswärme. Moderne Heizkörper haben eine bis zu
Niedrigtemperatur- 70er
Heizsystemen.
87 % höhere 87 % höhere Materialeffizienz als herkömmliche Modelle.
Materialeffizienz als 40oC 45oC
Und trotzdem haben viele Menschen ein völlig veraltetes Bild
herkömmliche
Modelle” von Heizkörpern im Kopf, ein Bild, das über 40 Jahre alt ist.
Maximale Leistung 35oC
moderner Heizkörper
durch:
Bessere Hydraulik,
mehr Kanäle, mehr heute
Konvektionsfläche, we-
niger Wasserinhalt und
höhere Oberflächen- 43oC 45oC
temperaturen.
Moderne Heizkörper
haben eine bis
zu 87 % höhere
Materialeffizienz
bezogen auf W/kg 35oC
Stahl.
18 19Wie Wärmedämmung die Heizungseffizienz beeinflusst | 2
Kapitel 2 Raumwärme geht auf zwei Wegen verloren: Erstens über
die Gebäudehülle, also über Fenster, Wände, Dach usw.
(Übertragungsverluste) und zweitens über Luftströmungen
Wärmedämmung
nach außen, wie sie durch Lüftung oder Luftleckagen
Wie Wärmedämmung entstehen. Ziel der Wärmedämmung ist es, die Übertra-
gungsverluste auf möglichst kostengünstige Weise
die Heizungseffizienz zu minimieren.
beeinflusst Der menschliche Körper sondert pro Stunde rund 20 l
Kohlendioxid und rund 50 g Feuchtigkeit ab. Außerdem
sorgen häusliche Aktivitäten, wie Kochen oder Duschen,
• Wärmedämmung > Dämmung hat schon immer eine große für zusätzliche Feuchtigkeit in der Raumluft. Das macht
Rolle gespielt, wenn es darum ging, Gebäude warm und eine gute Luftzirkulation unerlässlich. Wird diese
trocken zu halten vernachlässigt, kann das zu gesundheitlichen Problemen
• Der positive Einfluss neuer gesetzlicher Vorgaben > Neben der Bewohner oder zu Schäden am Gebäude (Schimmel
der Reduzierung des Energieverbrauchs und der Kosten war usw.) führen.
ein behaglicheres Raumklima ein weiterer, unmittelbarer
Nutzen der verbesserten Dämmung Eine Folge besserer Dämmung ist die zunehmende Luft-
• Wärmegewinne und Wärmeverluste in modernen dichtigkeit der Gebäude. Schlechte Belüftung, steigende
Gebäuden > Wenn alle Wärmeverluste und -gewinne erfasst Raumfeuchtigkeit, hoher Kohlendioxidgehalt und Kondens-
sind, kann die effektiv benötigte Energie bestimmt werden wasserablagerungen an den Wänden können negative
• Heizsysteme müssen schnell auf anfallende Auswirkungen auf Mensch und Gebäude haben. Deshalb
Wärmegewinne reagieren können sollten gut gedämmte Häuser immer auch mit einer
• Je geringer die thermische Masse des Wärmeübertragungs- Lüftungsanlage ausgestattet werden. Glücklicherweise
systems ist, desto besser kann die Raumtemperatur ist die Wärmerückgewinnung aus der Be- und Entlüftung
geregelt werden eine wichtige Quelle für Energieeinsparungen.
20 21Wie Wärmedämmung die Heizungseffizienz beeinflusst | 2
Dämmung hat schon immer eine große Rolle gespielt, wenn
es darum ging, Gebäude warm und trocken zu halten. Früher Abb. 2.1
Geschätzte Heizkosten
nutzte man dafür Stroh, Sägespäne und Kork. Heute stehen Heizkosten für ein in €
Alternativen wie Mineralwolle, Polystyrol- und Polyurethan- Einfamilienhaus: 107.000 €
platten und -schaum zur Verfügung. Mit dem Einsatz mo- gedämmt versus 100.000
ungedämmt.
derner Dämmstoffe gingen Veränderungen in der Baupraxis
einher: Das Vertrauen in die thermischen Eigenschaften von 70.000 €
dicken Wänden und Hochtemperatur-Heizkörpern schwand.
50.000
41.000 €
86.000 € gespart Ein gut gedämmtes Haus ist eindeutig besser zu heizen als
nach 20 Jahren ein schlecht oder gar nicht gedämmtes Pendant. Das gut 21.000 €
8.000 € 14.000 €
gedämmte Gebäude verliert weniger Wärme und benötigt
0
so weniger Energie. Abb. 2.1 vergleicht die geschätzten In 10 Jahren In 15 Jahren In 20 Jahren
Heizkosten von zwei Einfamilienhäusern – das eine gut iso-
ungedämmt
liert, das andere ohne Dämmung. Der Unterschied zwischen
gedämmt Quelle: dena
beiden Häusern wird im Laufe der Zeit immer deutlicher und
beläuft sich nach 20 Jahren auf erstaunliche 86.000 €.
22 23Wie Wärmedämmung die Heizungseffizienz beeinflusst | 2
Abb. 2.2
Entwicklung der
Anforderungen an die
Gebäudedämmung Das Einsparen von Energie und die Reduzierung von Kosten sind Der positive
in Deutschland. Einfluss neuer
nicht die einzigen Effekte strengerer gesetzlicher Vorgaben.
Ein unmittelbarer Nutzen aus der verbesserten Dämmung war gesetzlicher
Vorgaben
auch ein behaglicheres Raumklima. Abb. 2.3 – 2.5 (umseitig)
U-Wert
Fenster zeigen am Beispiel einer gleichbleibenden Raumsituation, “Neben der
U-Wert wie sich die veränderten Bauvorschriften auf das Raumklima Reduzierung des
Außenwand auswirken. Die einzige Konstante ist in allen Beispielen die Energieverbrauchs
und der Kosten war
Vor 1977 1977 WSVO 1984 WSVO 1995 ENEV 2002 ENEV 2009 Außentemperatur mit -14 °C. Die Oberflächentemperatur des
U-Wert Fenster W/m2K 5 3,50 3,10 1,80 1,70 1,30 ein behaglicheres
U-Wert Außenwand W/m2K 2 1,00 0,60 0,50 0,35 0,24
Fensters in Abb. 2.3 beträgt 0 °C, da das Fenster einfachverglast Raumklima ein
Spezifische Heizlast W/m2 200 130 100 70 50 35 ist. Um eine akzeptable Temperatur von 20 °C zu erhalten, großer Vorteil der
Temperatur Vorlauf/ °C 90/70 90/70 90/70 & 70/55 70/55 55/45 45/35
Rücklauf musste der Heizkörper im Mittel auf 80 °C Wassertemperatur verbesserten
aufgeheizt werden. Sogar bei dieser hohen Temperatur wurden Dämmung”
Gleichzeitig mit den energetischen Verbesserungen durch die Wände nicht wärmer als 12 °C. Entsprechend groß waren
moderne Dämmmethoden, wurden die gesetzlichen die Temperaturunterschiede im Raum und es gab eine Vielzahl
Vorgaben für neue und modernisierte Gebäude immer spürbar kalter Stellen.
strenger. Am Beispiel von Deutschland kann man sehen, dass
durch diese Vorgaben die Höchstgrenze für Wärmeverluste Im Laufe der Zeit änderten sich die Bauvorgaben und das Raumklima
nach außen kontinuierlich gesenkt wurde. Raumklima wurde merklich besser, wie Abb. 2.4 zeigt. Der
zunehmende Einsatz von Doppelglas befreite die Räume von
“1977 waren Bemerkenswert ist auch die Entwicklung der Vor- und eiskalten Fenstern und schützte wirksam vor Minusgraden.
Systemtemperaturen Rücklauftemperaturen von Warmwasserheizungen. Mit der EnEV 2002 konnte das Raumklima verbessert werden,
von 90/70 °C die Norm. 1977 waren Vorlauftemperaturen von 90 °C und Rücklauf die Heizkörper erzielten nur noch 50 °C (Heizmitteltemperatur).
Bis zur EnEV 2009
temperaturen von 70 °C die Norm. Bis zur EnEV 2009 wurden Dabei wurden die Wände 18 °C warm und die Fenster 14 °C,
wurden diese Werte
annähernd halbiert” diese Werte annähernd halbiert. Dieser Sprung in Richtung was für annähernd ausgeglichene Temperaturen im ganzen
Niedrigtemperatur-Heizsysteme wurde durch den zu- Raum sorgte. Diese Situation hat sich mit den Standards der
nehmenden Einsatz effektiver Wärmedämmungen in EnEV 2009 NE weiter verbessert.
Neu- und Altbau möglich.
24 25Wie Wärmedämmung die Heizungseffizienz beeinflusst | 2
Abb. 2.3 Vor 1977 (90/70/20 °C) Abb. 2.5 EnEV 2009 (45/35/20 °C)
* 30 * 30
28 Noch angenehm Zu heiß
28 Noch angenehm Zu heiß
26 26
24 tAw= 12oC 24 tAw= 19oC
22 22 Angenehm
Angenehm
20 20
tF= 0oC tA= -14oC 19 tF= 17oC tA= -14oC
18 18
17
16 16
14 Kalt und
Kalt und
14 unangenehm
unangenehm
12 12
tHKm= 80oC tHKm= 40oC
10 Vorlauf= 90oC 10 Vorlauf=45°C
0 0
10 12 14 16 18 20 22 24 Rücklauf= 70oC 10 12 14 16 18 20 22 24 Rücklauf=35°C
tR= Raumtemperatur tR= 20oC tR= Raumtemperatur tR= 20oC
Die Wände in Abb. 2.5 haben fast Raumtemperatur und Die Oberflächen-
Abb. 2.4 EnEV 2002 (55/45/20 °C)
sogar die Fenster sind warm, trotz der niedrigen Außen- temperaturen erreichen
* 30
temperatur. Bemerkenswert ist, dass die mittlere Temperatur
fast Raumtemperatur
28 Noch angenehm Zu heiß und bieten somit
26
des Wassers im Heizkörper jetzt nur noch 40 °C betragen maximale Behaglichkeit.
24 tAw= 18oC muss – 100 % weniger als in dem Gebäude in Abb. 2.3.
22 Angenehm
20
tLuft= -20oC tF= 14oC tA= -14oC
17
18 * Thermische Behaglichkeit: Dafür gibt es etliche Standardkriterien; hier sind einige davon:
16
Kalt und
• Der Durchschnittswert Lufttemperatur und mittlere Oberflächentemperatur beträgt rund 20 °C.
14 unangenehm • Die Differenz zwischen Lufttemperatur und mittlerer Oberflächentemperatur beträgt
12
tHKm= 50oC höchstens 3 °C.
10 Vorlauf= 55oC
• Die Differenz zwischen der mittleren Oberflächentemperatur gegenüberliegender Wände
0
10 12 14 16 18 20 22 24 Rücklauf= 45oC beträgt höchstens 5 °C.
tR= Raumtemperatur
• Die Durchschnittstemperatur zwischen Kopf- und Fußhöhe unterscheidet sich um höchstens 3 °C.
tR= 20oC
• Die Strömungsgeschwindigkeit der Luft liegt bei weniger als 0,15 m/s.
26 27Wie Wärmedämmung die Heizungseffizienz beeinflusst | 2
Vor der Sanierung Nach der Sanierung
Größe des Durch die Steigerung der Energieeffizienz in den letzten Abb. 2.7
Heizkörpers illustriert die
Jahrzehnten konnten die Systemtemperaturen von Heizkörper-
Bedeutung der
systemen gesenkt werden. In Abb. 2.7 haben beide Wärmedämmung.
“Dank Heizkörper ungefähr die gleiche Dimension. Die gewünschte
Wärmedämmung Im Beispiel haben
Raumtemperatur ist in beiden Fällen die gleiche. In einem beide Heizkörper
blieb die Größe der ungedämmten Haus müssen Vor- und Rücklauftemperatur ungefähr die Raum= 20oC Raum= 20oC
Heizflächen trotz gleiche Dimension.
viel höher sein, um den angestrebten Wert zu erhalten, als
sinkender
Systemtemperaturen in einem gut gedämmten Haus. Der Vorteil ist, dass der
unverändert.” Heizkörper in dem modernen Raum dank der geringeren
Vorlauf= 70oC Vorlauf= 45oC
Heizlast die gleiche Größe haben kann, wie der Heizkörper
in dem unsanierten Raum. Rücklauf= 55oC Rücklauf= 35oC
Abb. 2.6
log. Heizmittelübertemperatur
Die Heizkörpergröße
∆T
bleibt trotz sinkender o
C
Systemtemperaturen Spezifische Heizlast: 100 W/m2 Spezifische Heizlast: 50 W/m2
60 90/70/20
Wohnbereich x Heizlast: Wohnbereich x Heizlast:
Fla
gleich, da sich die
ch
11 m2 x 100 W/m2= 1100 W 11 m2 x 50 W/m2= 550 W
energetische
he
50
Systemtemperaturen: 70/55/20°C Systemtemperaturen: 45/35/20°C
izk
Ausstattung der
ör
70/55/20 Heizkörperdimensionen: Heizkörperdimensionen:
pe
Gebäude verbessert. 40
Höhe 580mm, Länge 1200mm, Tiefe 110mm Höhe 600mm, Länge 1200mm, Tiefe 102mm (Typ 22)
r2
n*= 1,25 Gewicht= 90 kg n*= 1,34 Gewicht= 40 kg
2/
60
30 55/45/20
Q= 1100 W Wasserinhalt= 16 Liter Q= 589 W Wasserinhalt= 8 Liter
0x
12
20
00
45/35/20
Nachteile von alten Guss-/Stahlgliederheizkörpern: Vorteile aktueller Flachheizkörper:
10
• großer Wasserinhalt • geringer Wasserinhalt
(große Pumpe, hohe Stromkosten) • geringes Gewicht
0
• schlechte Regelbarkeit • optimiert für hohe Wärmeabgabe
300 200 100 0 W/m2 (hohes Gewicht, großer Wasserinhalt) • hervorragend regelbar
235 150 90 50 spezifische Heizlast • lange Auf- und Abheizzeiten • kurze Auf- und Abheizzeiten
(ungeeignet für moderne Niedrig- • modernes Aussehen, verschiedene Modelle, Farben
temperatur-Systeme) und Designs für jeden Anspruch und Geschmack
• altmodisches Aussehen • 10 Jahre Garantie
*n gibt die Änderung der Heizleistung an, wenn Raum und Wassertemperaturen sich von dem Wert, mit dem die Normwärmeleistung
errechnet wurde, unterscheiden. Der Exponent n ist für das Verhältnis zwischen Strahlung und Konvektion des Heizkörpers
verantwortlich und hängt von der Form des Heizkörpers ab. Je niedriger die Vorlauftemperatur, desto niedriger die Konvektion.
28 29Wie Wärmedämmung die Heizungseffizienz beeinflusst | 2
Wärmegewinne Der Gesamtenergiebedarf eines Wohnhauses schließt das
Abb. 2.8
und Wärmeverluste Heizsystem mit ein. Abb. 2.8 zeigt wie die Energie ins Haus
geliefert wird, nachdem sie als Primärenergie erzeugt
Berechnung des Energiebedarfs
wurde.
“Wenn alle Der Energieverbrauch eines Gebäudes hängt von den
Wärmeverluste Gewohnheiten seiner Bewohner ab. Um deren Anforderungen
und -gewinne QS
zu erfüllen und ein behagliches Raumklima zu schaffen,
erfasst sind,
muss das Heizsystem Wärme aus der angelieferten Energie
kann die effektive
Energie bestimmt erzeugen. Wenn alle Wärmeverluste und Wärmegewinne
QT QI
werden” erfasst sind, kann der effektive Energiebedarf bestimmt Effektive
QV
werden. Wie die Energie verbraucht wird, hängt von der QE Q H Energie
Effizienz des Heizsystems ab und vom Grad der Primär
Wärmedämmung im Gebäude. energie
QD QS QG
Gelieferte
Energie
Q t – Transmissionswärmeverluste
Qv – Lüftungswärmeverluste
Qs – Solare Wärmegewinne
Qi – Interne Wärmegewinne
Qe, d, s, g – Verluste bei Ausstoß, Verteilung, Speicherung and Erzeugung
Qh – Heizlast
30 31Wie Wärmedämmung die Heizungseffizienz beeinflusst | 2
Der Einfluss von Wärmegewinne bleiben oft unberücksichtigt, wenn über Abb. 2.9
Wärmegewinnen in effektive Energie diskutiert wird. Sobald elektrische Geräte
modernen Gebäuden eingeschaltet werden, sich weitere Menschen im Gebäude Heizlast für ein Wohnzimmer von 30 m2,
aufhalten oder die Sonne in den Raum scheint, steigt die Baustandard EnEV 2009, EFH, Gebäudestandort Hannover.
Temperatur im Inneren.
Thermische Belastung bei -14 °C = 35 W/m2 = 1050 W
Thermische Belastung bei 0 °C = 21 W/m2 = 617 W
Energieeffizienz hängt stark von zwei Faktoren ab: Wie gut Thermische Belastung bei +3 °C = 18 W/m2 = 525 W
das Heizsystem auf Wärmegewinne reagiert und dadurch
Durchschnitt interne Wärmegewinne
den Heizenergieverbrauch senkt; und wie hoch bzw. niedrig
Durchschnitt gemäß DIN 4108-10 = 5 W/m2x 30m2 = 150 W
die Wärmeverluste eines Systems sind. Person, ruhig liegend = 83 W/Person
Person, ruhig sitzend = 102 W/Person
“Das Heizsystem Da moderne Gebäude wärmeempfindlicher sind, muss Leuchtmittel, 60 W = 57 W/Stck.
muss schnell auf PC mit TFT-Monitor = 150 W/Stck. (aktiv), 15 W/Stck.
das Heizsystem schnell auf anfallende Wärmegewinne (Stand-by-Betrieb)
Wärmegewinne reagieren. Andernfalls kann das Raumklima für die Fernseher (Plasmabildschirm) = 130 W/Stck. (aktiv), 12 W/Stck. (Stand-by-
reagieren” Betrieb)
Bewohner schnell unangenehm werden und zum Beispiel
die Produktivität von Bürobeschäftigten nachteilig Beispiel: 2 Personen, Licht, TV usw. = ca. 360 – 460 W
beeinflussen. Ein Wärmeübergabesystem muss nach Stand der Technik schnell auf
unterschiedliche Wärmegewinne reagieren.
32 33Interview mit Christer Harryson | B
Wie Sie
Energie in
Effizienz
umwandeln
Professor Dr. Christer Harrysson ist ein anerkannter Wissenschaftler, der an der Örebro Univer-
sität in Schweden Energietechnik lehrt. In zahlreichen Forschungsarbeiten verglich er den Energie
verbrauch von verschiedenen Energiesystemen, -quellen und -übergabesystemen miteinander.
Professor Dr. Christer Harrysson lehrt an der Örebro Universität (Schweden)
und ist Direktor von Bygg & Energiteteknik AB
34 35Interview mit Christer Harryson | B
Prof. Dr. Forschung ist eines der wichtigsten Instrumente, Im Vergleich dazu ermittelten wir in Häusern mit
Christer Harrysson um Wissensstandard zu heben und um einen klaren, Fußbodenheizung einen durchschnittlichen
unabhängigen Einblick in die Funktionen verschiedener Energieverbrauch von 134 kWh/m2. Unsere Daten zeigen,
Wärmeübertragungssysteme zu erhalten. Sie ermöglicht es dass Heizkörper 15 bis 25 % effizienter sind als Fußboden-
auch, die Leistung verschiedener Lösungen einzuschätzen heizungen. Wobei sich der niedrigere Wert von rund 15 %
und zu vergleichen. In unseren Forschungen untersuchten auf Gebäude mit Fußbodenheizung bezieht, unter deren
wir das Umfeld und die Energienutzung in 130 Häusern in Bodenplatte eine 200-mm-EPS-Dämmung eingebaut war.
Kristianstad (Schweden) über einen Zeitraum von einem Daraus ergibt sich eine wichtige Folgerung für die
Jahr. Der Verbrauch an Strom, Warmwasser und Heizenergie Heizungsbranche: Planer, Lieferanten und Installateure
wurde genau überwacht. Alle Häuser waren zwischen sollten die erforderlichen Kompetenzen mitbringen, Fazit
1980 und 1990 in sechs Wohnvierteln errichtet worden, die um Hauseigentümer und Bewohner klar über Vor- und
sich in Bauweise, Lüftung und Heizung unterschieden. Die Nachteile der verschiedenen Systeme informieren zu
Ergebnisse waren überzeugend. Wir erfassten Differenzen im können. Außerdem halten wir den Aspekt der Behaglichkeit
Energieverbrauch von bis zu 25 %, die sich aus der Nutzung für ebenso wichtig wie den Energieverbrauch. Auch das
unterschiedlicher technischer Lösungen ergaben. sollten Planer und Bauherren aber auch Hauseigentümer
und Objektverwalter von Neubauten berücksichtigen.
Eines unserer wichtigsten Ziele war es, den Unterschied
zwischen der Energieeffizienz unterschiedlicher Typen Anmerkung: Die Häuser in der Studie sind direkt mit
von Heizsystemen und der thermischen Behaglichkeit, die Gebäuden vergleichbar, die nach Vorgaben der deutschen
diese Systeme bieten, herauszuarbeiten. Wir verglichen die EnEV 2009 gedämmt sind.
erfassten Ergebnisse von Flächenheizungen und Heizkörpern
und führten Interviews mit den Bewohnern. Wir stellten fest, Eine vollständige Zusammenfassung der Forschungen von
dass Haushalte, die mit Heizkörpern heizten, weniger Energie Professor Harrysson finden Sie unter www.purmo.de/clever
verbrauchten. Der durchschnittliche Energieverbrauch betrug
in diesen Haushalten 115 kWh/m2 – die Energie für Heizung,
Warmwasser und Strom eingeschlossen.
36 37Der zunehmende Einsatz von Niedrigtemperatur-Heizsystemen | 3
Kapitel 3 Dank guter Wärmedämmung ist die Heizlast in modernen
Gebäuden geringer und es wird weniger Heizenergie benötigt.
Das sind ideale Voraussetzungen für den Einsatz einer Wärme
Wärmepumpen
pumpe. Einige Meter unter der Erde beträgt die Temperatur fast
Der zunehmende das ganze Jahr über konstante 10 °C. Erdwärmepumpen machen
sich diesen Effekt zunutze: Entweder werden Rohrschlangen als
Einsatz von Erdsonden vertikal 100 bis 150 m tief in die Erde eingeführt oder
als gitterartige Erdkollektoren horizontal nahe der Erdoberfläche
eingegraben. In der Regel wird ein Gemisch aus Wasser und
Niedrigtemperatur- Ethanol in die Rohrschlangen gepumpt, in denen der Wärme-
Heizsystemen
austausch stattfindet. Die erwärmte Flüssigkeit kehrt dann in
die Pumpe und von dort aus in die Heizanlage zurück. Eine gute
Alternative sind jedoch auch Luft-Wasser-Wärmepumpen. Diese
können Frischluft und/oder Abluft als Wärmequelle nutzen.
• Wärmepumpen und Brennwertkessel > Beide Wärme-
erzeuger sind in modernen, gut gedämmten Gebäuden Elektromotor
Abb. 3.1 Elektrizität
effiziente Lösungen für Heizanlagen mit niedrigen Darstellung einer
Systemtemperaturen Wärmepumpe. Wärmezufuhr Wärmeabfuhr
• Effizienz der Wärmerzeugung > Wärmepumpen und Kompressor
Brennwertkessel lassen sich bestens mit Heizkörpern
kombinieren 2. Kompression
• Energetische Sanierung von Altbauten > Gebäude mit 1. Verdampfung 3. Kondensierung
Niedrigtemperatur-Heizkörpersystemen verbrauchen
4. Ausdehnung
weniger Energie als Gebäude mit Flächenheizungssystemen Quelle:
Pro-Heizkörper-
• In der Steigerung der Energieeffizienz von Altbauten liegt Programm Expansionsventil
Verdampfer Verflüssiger
ein gewaltiges Energieeinsparpotenzial
38 39Der zunehmende Einsatz von Niedrigtemperatur-Heizsystemen | 3
Herkömmliche Heizkessel haben nur eine Brennkammer, die Brennwertkessel zeichnen sich vor allem durch ihre hohe
von Rohren des Wärmetauschers umschlossen ist und in der Energieeffizienz aus. Sie nutzen die aus der Verbrennung
Wärme erzeugt wird. Die dabei entstehenden Abgase werden entstehenden Abgase. Das ausgeschiedene Abgas hat
anschließend mit einer Temperatur von rund 200 °C durch ein schließlich nur noch eine Temperatur von 50°C. Im
Abgasrohr an der Oberseite des Kessels ausgestoßen. Gegensatz dazu entweichen die Abgase bei normalen
Heizkesseln ungenutzt mit einer Temperatur von 200°C.
Brennwertkessel Anders bei Brennwertkesseln: Diese lassen die Wärme durch
den primären Wärmetauscher aufsteigen, leiten die Gase um Abb. 3.2
Darstellung eines Abgas
und verteilen sie über sekundäre Wärmetauscher.
Brennwertkessels. Abgasrohr
In einem Brennwertkessel werden Brennstoffe (Gas oder Öl)
verbrannt, um Wasser in einem Rohrleitungskreislauf zu
erhitzen. Durch Kondensation des im Abgas enthaltenen
Wasserdampfs wird Wärmeenergie zurückgewonnen. Dieser
Energiegewinn bringt das Rücklaufwasser des Heizkreislaufs
Brenner
auf ein höheres Temperaturniveau (Abb. 3.2).
Das funktioniert mit Öl oder Gas. Jedoch ist Gas effizienter,
da das Abgas bei Gas bei ≤ 57 °C kondensiert (Abb. 3.3).
Bei Öl erfolgt dies bei ≤ 47 °C. Ein weiterer Vorteil bei Gas ist
der höhere Wasseranteil im Abgas. Luftzufuhr Wasser
Durch die Nutzung der Kondensationswärme steigt die
Effizienz um rund 6% bei Öl und um rund 11% bei Gas im
Vergleich zu einem herkömmlichen Heizkessel (Quelle:
ASUE 2006).
Heizkörper
40 41Der zunehmende Einsatz von Niedrigtemperatur-Heizsystemen | 3
Viele glauben, Wärmepumpen könnten nur mit Flächenheizungen Effizienz der
Abb. 3.3 100 kombiniert werden. Das stimmt jedoch nicht, denn sie funktio- Wärmeerzeugung
Einfluss der nieren auch perfekt mit Niedrigtemperatur-Heizkörpern. Die Norm
Vorlauftemperatur auf
98 EN 14511-2 beschreibt eine vereinfachte Methode zur Berechnung
die Effizienz von
Gasbrennwertgeräten. des saisonalen Leistungsfaktors (SPF), bei dem nur die Vorlauftemperatur
96
mit einbezogen wird. Diese Art der SPF-Berechnung kann bei
Effizienz des Brennwertkessels in %
94
Flächenheizungssystemen sinnvoll sein, da hier der Unterschied
zwischen Vor- und Rücklauftemperatur nur gering ist, meist “Wärmepumpen
92 Unkondensierter Zustand weniger als 5 K. Diese Methode ist jedoch nicht auf Heizkörper funktionieren
systeme übertragbar, denn die Differenz zwischen Vor- und auch mit
90 Rücklauftemperatur ist hier größer. Für Heizkörpersysteme Niedrigtemperatur-
Heizkörpern perfekt”
Taupunkt Gas: 57 °C beschreibt die EN 14511-2 ein genaueres Berechnungsverfahren,
88
das auch die Rücklauftemperatur berücksichtigt. Der COPa (jähr-
86
liche Leistungszahl) beschreibt den Wirkungsgrad der Wärme
Kondensierter Zustand 10% L pumpe mit der Maßgabe, dass die Heizsaison ein Jahr beträgt.
uftüb
ersch
84 uss
Anmerkung: Der Primärenergiebedarf eines Brennwertkessels mit
82 Solarunterstützung für Heizung und Warmwasser gleicht dem einer
Quelle: ASHRAE
Handbuch 2008 Sole-Wasser-Wärmepumpe. Quelle: ZVSHK, Wasser, Wärme, Luft,
80
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Ausgabe 2009/2010
Rücklauftemperatur, °C
Brennwerttechnik, egal ob mit Gas oder Öl betrieben, ist in
modernen, gut gedämmten Gebäuden eine effiziente Lösung für
Heizanlagen mit niedrigen Systemtemperaturen - und lässt sich
bestens mit Heizkörpern kombinieren.
42 43Der zunehmende Einsatz von Niedrigtemperatur-Heizsystemen | 3
Die Abb. 3.4 zeigt die COPa-Wert-Tabelle für verschiedene Wie die Ergebnisse zeigen, ist es von Vorteil, Heizkörper in “Es ist äußerst
Systemwassertemperaturen: COPa kombiniert (Heizung und Niedrigtemperatursystemen einzusetzen, die mit vorteilhaft, Heizkörper
Warmwasser) und COPa nur Heizung. Die daraus resultierenden Wärmepumpen arbeiten. In kleineren Häusern sorgen in Niedrigtemperatur-
systemen einzusetzen,
Kondensationstemperaturen (Taupunkte) sind ebenfalls ange- Wärmepumpen häufig auch für das Haushalts-
die mit Wärmepumpen
geben. Das Referenzgebäude ist ein modernes Einfamilienhaus in Warmwasser. Ein Vergleich der kombinierten COPa-Werte arbeiten”
München, das mit einer elektrischen Erdwärmepumpe ausgestattet macht deutlich, dass ein typisches Niedrigtemperatur-
ist. Die COP-Werte wurden durch Labormessungen überprüft Heizkörpersystem (45/35) rund 10 % weniger Energie
(Bosch 2009). verbraucht als ein 55/45-System. Bei einem typischen
Flächenheizungssystem (40/30) steigt die Effizienz im
Vergleich zum 45/35-System um 3 % und bei einem 35/28-
Abb. 3.4
System um 9 %.
Jährliche Leistungszahl (Coefficient of Performance): COPa
COPa = Menge der von der Wärmepumpe gelieferten Energie geteilt durch
Je höher die Energie, die benötigt wird, um die Prozesse ein Jahr lang aufrecht zu erhalten.
der COPa,
desto System- Kondensations- COPa COPa
höher die temperatur punkt kombiniert nur Heizung
Effizienz.
70/55/20 62,4 2,8 3,0
55/45/20 49,2 3,2 3,6
60/40/20 49,0 3,2 3,6
50/40/20 44,0 3,3 3,8
45/35/20 38,8 3,5 4,1
50/30/20 38,7 3,5 4,1
40/30/20 33,7 3,6 4,4
35/28/20 30,2 3,8 4,6
Elektrische Erdwärmepumpe. COPa-Werte aus dem Referenzgebäude
(IVT Bosch Thermoteknik AB)
44 45Der zunehmende Einsatz von Niedrigtemperatur-Heizsystemen | 3
Energetische Niedrigtemperatur-Heizkörpersysteme verbrauchen
Sanierung von weniger Energie als Flächenheizungssysteme, selbst dann, Abb. 3.6 100
5
Altbauten Fokus auf Altbauten:
wenn Wärmepumpen als Wärmerzeuger eingesetzt Das Alter von Gebäuden 23
werden. Niedrigere COPa-Werte kompensiert der und ihr Energieverbrauch, 80
Fraunhofer 2011.
Heizkörper durch seine deutlich höhere Energieeffizienz.
60
Der Gebäudebereich hat in Europa den größten Einzelanteil 77 % der Gebäude in
Deutschland wurden 95
am Gesamtenergieverbrauch. In Wohngebäuden ist es vor 1982 errichtet und 77
40
wiederum die Heizung, die am meisten Energie verbraucht. verbrauchen 95 % der
Heizenergie.
Energiesparaktivitäten sollten also in diesem Bereich
20
stattfinden. Wie ein Beispiel aus Deutschland zeigt, sind die
modernen Gebäude (neu oder energetisch saniert) nicht nach 1982 errichtet
vor 1982 errichtet
das Problem: 23 % des deutschen Gebäudebestands sind 0
“In der Steigerung der Häuser, die nach 1982 errichtet wurden, und obwohl diese Gebäudebestand Heizenergieverbrauch
Energieeffizienz von Häuser fast ein Viertel des Gesamtbestandes ausmachen,
Altbauten liegt ein verbrauchen sie nur 5 % der Gesamtheizenergie. Unser
gewaltiges Energie-
Hauptanliegen muss es daher sein, die Energieeffizienz von
einsparpotenzial”
Altbauten zu steigern, denn hier liegt ein gewaltiges
Einsparpotenzial.
46 47Der zunehmende Einsatz von Niedrigtemperatur-Heizsystemen | 3
Die Gesamtenergiebilanz eines Gebäudes setzt sich aus Energie-
Abb. 3.8
flüssen zusammen, die in das Gebäude hinein und hinaus fließen. Beispiel der Energie Lüftungs- und Luftverluste 36,6% Dach 7,3%
Potenzielle Kühlenergie wurde nicht berücksichtigt. Die Energie- bilanz einer
Raumheizung in Sonne und
flüsse im Beispielgebäude können wie folgt definiert werden: Bewohner 25%
einem mehrstöckigen
Wohnblock.
Abb. 3.7 Fenster und Außentüren 24,4%
Beispiel der Gesamt- Lüftungs- und Luftverluste 30% Dach 6% Außenwände 26,8%
energiebilanz eines Raumheizung 50%
Sonne und
mehrstöckigen Bewohner 20% Stromnutzung 25%
Wohnblocks. Boden 4,9%
Fenster und Außentüren 20% Aus dem Gebäude/Verluste In das Gebäude/Energiezufuhr
Außenwände 22% - Lüftungs- und Luftverluste 36,6 % - Raumheizung 50 %
- Außenwänd 26,8 % - Strom 25 %
Raumheizung und Haushalts-Warmwasser 60% Warmwasser zum - Fenster und Außentüren 24,4 % - Sonne und Bewohner 25 %
Stromnutzung 20% Abwasserkanal 18%
Boden 4% - Dach 7,3 % Summe 100 %
- Boden 4,9 %
Summe 100 %
Aus dem Gebäude/Emissionen und Verluste
- Lüftungs- und Luftverluste 30 % - Luftaustauschrate = 0,5 1/h
- Warmwasser zum Abwasserkanal 18 % - 35 kWh/m2a
- Außenwände 22 % - U = 1,0 W/m2K Die Darstellungen zeigen Beispielwerte älterer mehrstöckiger
- Fenster und Außentüren 20 % - U = 3,5 W/m2K Wohnblöcke, in denen der Energieverbrauch für die
- Dach 6% - U = 0,7 W/m2K
- Boden 4% - U = 1,0 W/m2K Raumheizung (inklusive Übertragungs- und Lüftungsverluste)
Summe 100 % -Durchschnittlicher U-Wert bei rund 240 kWh/m2a liegt. Bei Vergleichen mit anderen
= 1,3 W/m2K
In das Gebäude/Zufuhr Haustypen, müssen folgende Faktoren berücksichtigt
- Raumheizung und Energiezufuhr 60 % werden: die Oberflächengröße, U-Werte und Luftwechsel
- Strom 20 %
- Sonne und Bewohner 20 % raten. Ein Einfamilienhaus beispielsweise hat viel höhere
Summe 100 %
Verluste durch das Dach und durch den Boden als ein
Wenn wir die Warmwasser-Energieverluste an den Abwasserkanal mehrstöckiger Wohnblock.
ausklammern, was allerdings ein gewaltiges Energieeinsparpotenzial hat,
wird deutlich, wohin die energetische Sanierung normalerweise zielt.
48 49Der zunehmende Einsatz von Niedrigtemperatur-Heizsystemen | 3
Das Wechselverhältnis von Heizlast in kWh/m2a und Heizlast und
Abb. 3.9 spezifischer Heizlast in W/m2 lässt sich mithilfe statistischer spezifische
Diagramm Angaben aus unterschiedlichen Energiestandard-Perioden Heizlasten
Heizlast –
spezifische Heizlast in Deutschland beleuchten.
Heizlast. kWh/
m2a
240 Nehmen wir an, das mehrstöckige Referenzgebäude wird
renoviert und danach neu berechnet. Im ursprünglichen
Entwicklung in Deutschland Zustand beträgt die Raumheizlast 240 kWh/m2a und die
spezifische Heizlast 120 W/m2, wie aus Abb. 3.9 hervorgeht.
180
Nachdem Gebäudehülle und Wärmedämmung verbessert
wurden, ergeben sich folgende U-Werte:
120 - Außenwände U = 0,24 W/m2K
- Fenster und Außentüren U = 1,3 W/m2K
- Dach U = 0,16 W/m2K
- Boden U = 0,5 W/m2K
100
“Durchschnittlicher U-Wert”
=0,40 W/m2K
120 90 60 30 0 W/m2
1977 WSVO84 WSVO95 EnEv02 spezifische
EnEv09 Heizlast
EnEv12
NZEB
Entwicklung von Heizlasten und spezifischen Heizlasten in deutschen Gebäuden.
50 51Der zunehmende Einsatz von Niedrigtemperatur-Heizsystemen | 3
Wenn keine Änderungen in den Gebäudeelementen im Die neue spezifische Heizlast beträgt nach den erfolgten
Oberflächenbereich vorgenommen werden und auch die Dämmmaßnahmen nur noch 67 statt 120 W/m². Mit anderen
Luftwechselraten unverändert bleiben, kann der Einfluss Worten: Durch die energetische Sanierung konnte die Heizlast
der verbesserten Wärmedämmung berechnet werden. um sage und schreibe 44 % reduziert werden. Aus Abb. 3.9 ergibt
Die Übertragungsverluste reduzieren sich auf 31 % wenn die sich nur noch eine Raumheizlast von 100 statt 240 kWh/m²a.
flächengewichteten U-Werte von 1,3 W/m²K heruntergehen Dies sind ideale Voraussetzungen für ein effizientes
auf 0,40 W/m²K. Niedrigtemperatur-Heizkörpersystem.
Anmerkung: Diese Art der Wärmedämmung ist weitverbreitet
und ergibt sich häufig aus dem Wunsch nach besseren Fenstern
und einer attraktiveren Fassade. Auch das Bedürfnis nach mehr
Behaglichkeit und einem gesünderen Wohnumfeld kann Grund
für eine bessere Dämmung sein.
Neue Anteile an Energieverlusten:
- Lüftung und Belüftung 65 %
- Außenwände 11 %
- Fenster und Außentüren 16 %
- Dach 3,6 %
- Boden 4,4 %
Summe 100 %
52 53interview MIT professor dr. jarek kurnitski | b
Ich setze
Wissenschaft
in Praxis um
Professor Dr. Jarek Kurnitski, einer der führenden Wissenschaftler auf dem Gebiet der Heizungs-,
Lüftungs- und Klimatechnik, ist derzeit als Spitzenexperte beim Finnish Innovation Fund, Sitra, tätig.
Er wurde bereits mit dem European REHVA Award ausgezeichnet und kann mehr als 300 wissenschaft-
liche Veröffentlichungen vorweisen.
Professor Dr. Jarek Kurnitski
Technische Universität Helsinki
54 55interview MIT professor dr. jarek kurnitski | b
Größer ist sicher Innerhalb der Heizungsbranche kursiert immer noch der Man könnte meinen, dass dieses halbe Grad nicht viel ist. Aber auf eine
nicht gleich besser Mythos, dass zum Heizen mit niedrigen Systemtemperaturen Stunde, einen Tag oder einen ganzen Winter gerechnet, wird aus dem
größere Heizflächen benötigt werden. Größer bedeutet je- halben Grad schnell eine Menge vergeudete Energie – und jede
doch nicht automatisch besser. In vergleichender Forschung Hoffnung auf Energieeffizienz schwindet. Bereits eine Differenz von
haben wir herausgefunden, dass gerade in der kältesten einem Grad entspricht einem Energieverbrauch von 6 %. Das ist der
Winterperiode eine schnelle Wärmeübergabe erforderlich ist, Beweis: Die schnelle Reaktion auf Wärmegewinne und Wärmeverluste
um die Komforttemperatur in einem Raum zu halten. Beide des Raumes sind der Schlüssel zu energieeffizientem Heizen.
Systeme, sowohl die Flächenheizung als auch die Heizkörper, Die zentrale Steuerung einer Heizung und die Trägheit eines Über-
wurden auf 21 °C Raumtemperatur gestellt – die unterste tragungssystems führt schnell zu der Überheizung eines Raumes -
Wohlfühlgrenze und die perfekte Wohlfühltemperatur. mit der Folge eines Verbrauchsnachteils. Ich empfehle deshalb den
Das Heizkörpersystem mit seiner geringen thermischen Einsatz von Niedrigtemperatur-Heizkörpern mit kleinen Wasserin-
Masse reagierte sofort bei einem Wärmegewinn von 0,5 °C - halten, um Wärmegewinne optimal auszunutzen und um Wärmever-
und hielt so die Temperatur verlustfrei nahe am Sollwert. luste zu vermeiden, idealerweise als individuell steuerbare Heizkörper.
Bei der Flächenheizung mit ihrer großen Speichermasse war
die Reaktionszeit auf Wärmegewinne (z.B. durch Sonnen-
einstrahlung) viel langsamer. Dadurch gab das System
weiterhin Wärme ab und die Temperatur stieg weit über
die gewünschte Raumtemperatur hinaus. Es entstanden
starke (und ungewollte) Temperaturschwankungen. Tatsächlich
zeigt unser Feldversuch, dass es nur möglich ist, die Tem-
peratur nahe an der optimalen Raumtemperatur von 21°C zu
halten, indem man den Sollwert von Flächenheizungen auf
21,5°C einstellt - und somit mehr Energie einsetzen muss.
56 57Eindeutige Beweise | 4
Kapitel 4 Im Jahr 2008 startete die Forschungs- und Entwicklungs
abteilung von Rettig ICC ein neues Projekt. Ziel war es, mit
verschiedenen überholten Ansichten aufzuräumen, die sich
Dipl.-Ing. Mikko
Iivonen, Leiter der
Forschungs- und
Entwicklungsabteilung
hartnäckig in der Heizungsindustrie hielten. Für dieses
der Rettig ICC
Eindeutige
Pro-Heizkörper-Programm, so nannten wir das Projekt,
benötigten wir zwei Jahre. In diesen zwei Jahren sammelten
wir drei verschiedene Arten von Argumenten: „zugunsten
Beweise
von Heizkörper-Heizungen“, „gegen Heizkörper-Heizungen“
und „zugunsten von konkurrierenden/anderen Heizsystemen“.
Insgesamt unterschieden wir 140 Argumente und
Behauptungen. Nachdem alle Argumente sortiert und
• Professor Dr. Jarek Kurnitski > Unsere Forschungen zusammengefasst waren, hatten wir letztlich noch 41
zeigen, dass Heizkörper in einstöckigen Häusern um praxisorientierte Forschungsschwerpunkte zu analysieren
rund 15 % und in mehrstöckigen Häusern um rund und zu prüfen, um uns ein Urteil bilden zu können. Um hier
10 % effizienter sind als Flächenheizungen unvoreingenommene und unabhängige Forschungs
• Professor Dr. Christer Harrysson > Unter den ergebnisse zu erhalten, baten wir externe Experten, mit uns
beschriebenen Bedingungen wiesen zu kooperieren und uns bei dieser gewaltigen Forschungs
Wohnsiedlungen mit Flächenheizungen im aufgabe zu unterstützen. Verschiedene führende internatio-
Durchschnitt einen um 15 bis 25 % höheren nale Experten, Universitäten und Forschungsinstitute
Energieverbrauch auf als Siedlungen mit arbeiteten eng mit uns zusammen. Das Ergebnis war eine
Heizkörpersystemen ungeheure Menge an Forschungsdaten, Empfehlungen und
Schlussfolgerungen.
Wir fanden auch heraus, dass die Heizungsindustrie von
zahlreichen Mythen und Illusionen durchdrungen war.
58 59Sie können auch lesen
