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Positionspapier (2): Welche Faktoren beeinflussen die Effizienz der Heizung? (1)

Nachdem wir euch in Teil 1 unserer Reihe zur Effizienz der Heizung im Bestand das Positionspapier der Heizungs- und Gebäudesanierungsexperten von KEA & Co. und die wichtigsten Positionen darin vorgestellt haben, geht es hier und im kommenden Beitrag um die 7 Faktoren, die – neben der Art der Wärmeerzeugung (Heizungsart) – Einfluss auf die Effizienz einer Heizungsanlage als Ganzes nehmen. Starten wir mit den ersten beiden Einflussfaktoren Auslegungstemperaturen von Heizflächen und Anlagenhydraulik!

Als mögliche Einflussfaktoren auf die Effizienz einer zu modernisierenden Heizung nennen die Wissenschaftler, die das Positionspapier “Grundlegende Empfehlungen für Sanierung und Erneuerung von Heizungsanlagen. Hinweise und Empfehlungen für Hausbesitzer, Investoren sowie Fachplaner und Handwerk” (Download als PDF-Datei hier) verfasst haben, die folgenden 7:

  1. Auslegungstemperaturen von Heizflächen
  2. Anlagenhydraulik
  3. Regelungstechnik
  4. Funktionierende Heizflächen
  5. Dämmung von Rohrleitungen
  6. Trinkwarmwasserbereitung
  7. Wartung und Instandhaltung

Schauen wir uns an, wie die Verfasser des Positionspapiers die einzelnen Einflussfaktoren bewerten:

Faktor 1: Wie beeinflussen die Auslegungstemperaturen von Heizflächen die Effizienz der Heizung als Ganzes?

Der Auslegung der Heizflächen schreiben die Verfasser des Positionspapiers eine große Bedeutung zu, insbesondere bei herkömmlichen Wärmeerzeugern wie einem Brennwertkessel: Denn für deren erreichbaren Jahresnutzungsgrad spiele die Rücklauftemperatur eine entscheidende Rolle, da bei Abgastemperaturen über 55°C die Nutzung der Kondensationswärme und damit des Brennwerteffekts beim Brennstoff Erdgas nicht mehr möglich sei.

Noch größer sei die Bedeutung niedriger Systemtemperaturen demnach bei Wärmepumpen: Hier sollte die Vorlauftemperatur für einen effizienten Betrieb  am kältesten Tag des Jahres (Auslegungstemperatur) 45 Grad Celsius (°C) möglichst nicht überschreiten.

Auch Wärmenetze würden demnach von niedrigen Systemtemperaturen profitieren, insbesondere, wenn die Wärmeerzeugung aus regenerativen Energien erfolge.

Für die Heizungsmodernisierung und -sanierung heiße das: Wenn Heizflächen erneuert oder ersetzt werden, sollten sie grundsätzlich auf maximal 45°C/35°C (Vorlauf/Rücklauf) am kältesten Tag (Auslegung nach VDI 6030) ausgelegt werden. Das brauche größere Heizflächen als bei höheren Systemtemperaturen.

Aber: Bei Kompaktheizkörpern oder Radiatoren würden  niedrige Vorlauftemperaturen – bei ansonsten unveränderten Bestandsgebäuden – zu einer extremen Heizflächenvergrößerung führen. Daher sei es prinzipiell besser, anstatt dieser eine  Fußbodenheizung zu installieren. Wobei sich deren Neuinstallation in einem Bestandsgebäude kaum alleine mit der niedrigen Auslegungstemperatur rechtfertigen lasse. Soll dort jedoch auch ein Estrich neu eingebracht werden, um

  • den Schallschutz zu verbessern
  • oder erdberührte Bauteile hinreichend zu dämmen,

lohne der Einbau einer Fußbodenheizung sich durchaus. Wozu die Verfasser des Positionspapieres aber auch anmerken, dass die hohe Speichermasse einer Fußbodenheizung – und damit ihre schwierigere Regelbarkeit – ihr vor allem in sehr gut gedämmten Gebäuden mit hohem Fensterflächenanteil als Nachteil angekreidet werden müsse. Umgekehrt betrachtet sei die thermische Speichermasse dann vorteilhaft, wenn der Wärmeerzeuger stundenweise abgeschaltet werde. Als Alternative zur Fußbodenheizung benennen die Experten Wandheizungen und Deckenheizungen, die gleichfalls mit sehr niedrigen Betriebstemperaturen arbeiten würden. Wobei beide die Möblierung und möglichen Befestigungen an der Wand (oder Decke) beschränken würden.

Grundsätzlich gelte für den Einflussfaktor “Auslegung der Heizflächen”: Je besser der Wärmeschutz des Gebäudes sei, desto kleiner könnten – bei gleicher Auslegungstemperatur – die Heizflächen ausfallen. Sei die Gebäudehülle dagegen wärmetechnisch saniert – Fassade, Dach und Kellerdecke gedämmt, Fenster getauscht – könne man auch vorhandene (große) Heizkörper mit niedrigeren Temperaturen betreiben.

Mit Blick in die Zukunft schreiben die Verfasser des Positionspapiers ventilatorunterstützten Konvektoren (Konventoren) wachsende Bedeutung zu, gleichwohl deren aktuelle Kosten und Geräuschentwicklung heute noch gegen ihren breiten Einsatz spreche.

Faktor 2: Wie beeinflusst die Anlagenhydraulik die Effizienz der Heizung als Ganzes?

Die Experten hinter dem Positionspapier sagen, dass viele Heizungsanlagen hydraulisch nicht so abgeglichen seien, wie es ein effizienter Betrieb erfordere. Doch nur der hydraulische Abgleich stelle einen bedarfsgerechten Wassermassenstrom sicher, der durch den Heizkörper fließen müsse, um die Heizlast des Raumes zu decken.

Oft werde der Wassermassenstrom nicht eingestellt, was in der Praxis zur ungleichmäßigen Beheizung der Räume (Über- bzw. Unterversorgung) sowie zu Geräuschen (Pfeifen der Ventile) führe. Eine weitere Folge dessen sei der teils spürbar erhöhte Strombedarf der Umwälzpumpen. Zudem brauche man mehr Energie zur Wärmeerzeugung, da der Wärmeerzeuger nicht die minimal mögliche Rücklauftemperatur erhalte.

Bei mit Fernwärme versorgten Gebäuden würden  Systeme ohne hydraulischen Abgleich

  • zu einem erhöhten Wassermassenstrom auf der Fernwärmeseite, der in der Regel beim Versorger eingekauft und zusätzlich bezahlt werden müsse,
  • und zu erhöhten Rücklauftemperaturen im vorgelagerten Netz, die wiederum mit höheren Wärmeverlusten einhergingen, führen.

Zwei Gründe, warum auch Wärmenetzbetreiber an hydraulisch gut abgeglichenen Systemen auf der Sekundärseite (Gebäudeseite) interessiert sein sollten.

Unabhängig von der Wahl des Energieträgers müsse demzufolge sichergestellt werden, dass jeder Heizkörper

  • “während der erforderlichen Betriebszeit
  • mit genau dem erforderlichen Wassermassenstrom
  • mit genau der erforderlichen Temperatur versorgt wird”.

Die Experten empfehlen deshalb, beim Austausch eines Wärmeerzeugers immer auch die Hydraulik des Heizverteilsystems vom Installateur prüfen und falls nötig abgleichen zu lassen.

Das habe der Installateur demnach zu tun:

Prüfung der Thermostatventile: Fehlten  voreinstellbare Modelle, sollten entsprechende Ventilunterteile installiert werden. Empfohlen werden Ventile mit integrierter Differenzdruckregelfunktion. Ihr Vorteil sei, dass der Durchfluss auf unterschiedliche Betriebszustände im Netz angepasst werde. Da im Bestand das Rohrnetz oft unter Putz liege und meist nicht korrekt berechnet werden könne, würden diese Ventile den Abgleich vereinfachen.

Voreinstellen der Thermostatventilunterteile: Die Voreinstellung müsse dem tatsächlichen Massenstrombedarf der Heizkörper entsprechen. Der Wassermassenstrom, der je Heizkörper erforderlich sei, müsse anhand der Normheizlast der einzelnen Räume berechnet werden und entsprechend der Ventilkennlinie der Herstellerunterlagen eingestellt werden. Die Einstellung der Ventile sei zudem auf Plausibilität zu prüfen. Vor Ort müsse kontrolliert werden, ob die berechneten Werte auch tatsächlich eingestellt worden seien.

Die Berechnung des Wassermassenstroms sollte man dokumentieren und immer dann aktualisieren, wenn der Wärmeschutz des Gebäudes erhöht werde. Dies sei vor allem dann wichtig, wenn man damit die Auslegungstemperaturen der Heizungsanlage reduzieren könne (siehe Faktor 1).

Prüfung der Pumpe: Ist noch keine Hocheffizienzpumpe (Effizienzklasse A) installiert, sollte man die Pumpe tauschen. Der Tausch werde sich in weniger als fünf Jahren amortisieren, schreiben die Experten im Positionspapier. Außerdem werde der Austausch aktuell gefördert. Zu beachten sei, dass die Hocheffizienzpumpen nicht überdimensioniert würden. Empfohlen wird der kleinstmögliche Pumpentyp.

Im kommenden Teil dieser Artikelreihe zur Heizungsmodernisierung im Bestand erklären wir euch dann die anderen fünf Einflussfaktoren auf die Effizienz der Heizung! Bleibt dran!

Foto: inkje/photocase