Der Ausdruck Solarheizkessel ist begrifflich nicht ganz korrekt. Es handelt sich dabei um einen normalen Heizkessel, der die Nutzung der Solarenergie zum festen Bestandteil der Heizungsanlage beim Hausbau macht. Die Heizungsanlage unterstützt dabei sowohl die solare Heizungsergänzung als auch die solare Warmwasseraufbereitung.
Das Heizungssystem ist so aufgebaut, daß der konventionelle Brenner in einen Solarschichtenspeicher integriert ist. Über einen Wärmetauscher wird die in den Abgasen enthaltene Restenergie dem Heizungssystem wieder zugeführt. Besonders effektiv ist die Solarheizung dann, wenn sie in der Brennwerttechnik ausgeführt wird.
Nach Berechnungen gemäß der Energieeinsparverordnung (EnEV) liegt der Primärenergiebedarf beim Hausbau mittels eines Solarheizkessels im Rahmen eines Solar-Gas-Brennwertsystems mit solarer Warmwasserbereitung und punktueller Heizungsunterstützung rund 20 % unter dem Wert eines herkömmlichen Brennwertkessels.
Wie funktioniert die Solarheizung?
Die Sonnenstrahlung wird von Sonnenkollektoren in Wärme umgewandelt, indem eine Flüssigkeit in den Sonnenkollektoren erhitzt wird. Das gesamte Verfahren nennt man Solarthermie.
Die erwärmte Flüssigkeit wird dann mittels einer Pumpe vom Kollektor zum Wasserspeicher, dem sogenannten Solarspeicher, transportiert. Immer dann, wenn das Wasser im Solarspeicher kühler ist, als die Kollektorflüssigkeit, wird die Pumpe aktiviert und pumpt wieder warme Flüssigkeit aus den Kollektoren in den Speicher. Wenn die Kollektoren keine Wärme liefern können (nachts, Winter), wird ein externer Zusatzheizkessel aktiviert, um die Spitzen auszugleichen.
Die Solarheizung durch Solarthermie ist nicht mit der solaren Stromerzeugung durch Photovoltaik zu verwechseln. Genaue Informationen über den Aufbau, die Kosten und öffentlichen Mittel werden in unserem Ratgeber Solarenergie ausführlich dargestellt.
Weitere Informationen rund um die Heizungsanlage und das Heizen beim Hausbau finden Sie auch in den Abschnitten: Heizungsanlage, Wärmeversorgung, Heizungssysteme, Heizkessel, Festbrennstoffkessel, Gasheizkessel, Ölheizkessel, Solarheizung, Elektroheizung Energie und Hausbau,
Brennstoffe und andere Energieträger, Fossile Energie, Erdöl, Erdgas, Kohle, Alternative Energie, Solarenergie, Erdwärme/Geothermie,
Wärmepumpen, Holzpellets, Biogas, Windkraft Heizung, Warmwasserheizung, Ofen, Kamin,
Schornstein, Wärmeverteilung Wärmeabgabe, Heizkörper, Flächenheizung, Konvektoren, Heizungsregelung, Brennstofflagerung
In einer Ölheizung dient der Ölheizkessel dazu, durch die Verbrennung von Heizöl warmes Wasser und damit die notwendige Heizungswärme für die Warmwasserheizung beim Hausbau zu erzeugen.
Hauptbestandteil des Heizkessels ist der Brenner. Ölheizkessel erzeugen die Heizungswärme mit einem Gebläsebrenner, der das durch eine Ölpumpe beförderte Heizöl mit einer Öldüse zerstäubt und durch ein Gebläse in ein brennfähiges Gemisch verwandelt. Das Brennersystem kann aus einem Stauscheibenbrenner oder einem Rezirkulationsbrenner bestehen. Je nach Flammentemperatur nennt man sie auch Gelbbrenner und Blaubrenner.
Blaubrenner (Rezirkulationsbrenner)
Der Blaubrenner (Rezirkulationsbrenner) verwandelt einen Teil des entstehenden Rauchgases durch Zurückleiten in die Flamme und kompletter Verdampfung in ein Brennstoff-Luftgemisch, das mit bläulicher Flamme verbrennt. Der Blaubrenner hat mittlerweile beim Hausbau die größere Bedeutung erreicht, da die Schadstoff- Emissionen erheblich geringer sind, als beim Gelbbrenner (Stauscheibenbrenner).
Technisch gesehen gibt es mehrere Verfahren zum Betrieb der Ölheizung.
Öl- Niedertemperaturheizkessel
Der Öl-Niedertemperaturheizkessel ist beim Hausbau am häufigsten anzutreffen, da er eine hohe Wirtschaftlichkeit erzielen kann und ein gutes Preis-Leistungsverhältnis in der Anschaffung aufweist. Eine Ölheizung mit einem Öl- Niedertemperaturheizkessel lässt einen dauerhaften Betrieb mit einer Rücklauftemperatur von 35-40° C zu.
Die Einzelheiten der Niedertemperaturtechnik sind bereits behandelt worden.
Ölbrennwertheizkessel
Neben dem Gas-Brennwertkessel ist der Ölbrennwertkessel mit seinem sparsamen, schadstoffarmen und sicheren Heizbetrieb als Ölheizung beim Hausbau am meisten verbreitet. Dieser Ölheizkessel ist jedoch teurer und in der Effizienz noch nicht so ausgereift wie der Gasbrennwertkessel.
Je nach konstruktiver Gestaltung des Ölheizkessels kann die Brennwerttechnik individuell angepasst werden. So gibt es
- Ölbrennwertheizungen mit interner Kondensation
- Ölbrennwertheizungen mit Verbrennungsluftvorwärmung
- Ölbrennwertheizungen mit Nachschaltheizfläche.
Bei allen technischen Verbesserungen der Ölheiztechnik ist irgendwann der höchste Grad der Effektivität erreicht, denn es wird nie möglich sein, mehr Energie zu erzeugen, als durch das Heizöl in die Ölheizung hineingebracht wird.
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Gasheizkessel sind Bestandteile einer Warmwasserheizung, bei der die Heiztemperatur durch die Verbrennung von Gas erreicht wird.
Für den Betrieb einer Gasheizung ist es für den Hausbau unerheblich, ob der Gasheizkessel mit Erdgas oder Flüssiggas befeuert wird.
Das ausgereifteste Produkt unter den Heizungskesseln ist zweifellos der Brennwertkessel, insbesondere der Gas-Brennwertkessel. Beim Gas-Brennwertkessel wird ein Teil des im Abgas enthaltenen Wasserdampfs im Heizungskessel kondensiert, womit eine effektivere Ausnutzung des Brennstoffs und eine verminderte Abgasemission erzielt wird.
Hauptbestandteil des Gasheizkessels ist der Brenner. Dieser Brenner ist bei Heizungsanlagen bis zu 40kw ein sogenannter atmosphärische Brenner, der ohne Gebläse auskommen.
Merkmal des atmosphärischen Brenners ist, daß Gas nur durch den Leitungsdruck ausströmt und durch spezielle Vorrichtungen im Gasheizkessel die Verbrennungsluft angesaugt wird.
Dadurch, daß der atmosphärische Brenner fest in den Gasheizkessel integriert ist, kann der Gasheizkessel klein, leicht und kostengünstig produziert werden. Für den Hausbau ist er als kostengünstige Variante allemal zu gebrauchen, da sich ein kleiner atmosphärischer Gasheizkessel sogar in Wandschränke oder auf dem Dachboden an die Wand hängen lässt.
Für Gasheizungen mit größerer Leistung werden meist Brenner mit Gebläse verwendet.
Einige für den heutigen Hausbau typische Gasheizkessel sind:
Gas-Brennwertkessel mit Leistungen bis über 1000kw als schadstoffarme Gasbrennwertkessel für Wand- und Bodenmontage werden beim Hausbau gern eingesetzt. Teilweise sind diese Gasheizkessel mit Vormischbrennern, die einen vollautomatischen Betrieb gewährleisten, ausgestattet. Diese Geräte können sowohl für einen raumlufttunabhängigen als auch für einen raumluftabhängigen Betrieb eingesetzt werden.
Atmosphärische Gasheizkessel mit Leistungen bis 100kw als Gasheizkessel zur Bodenaufstellung. Diese Gasheizkessel verfügen über 1- oder 2 stufige Brenner, die im Leistungsbereich bis 100kw arbeiten.
Gasheizkessel mit Gebläsebrenner arbeiten nach einem besonderen Prinzip. Das Gebläse saugt die Luft aus dem Aufstellraum an und führt sie dann dem Brenner zu, der vollautomatisch aufgrund der benötigten Gasmenge die Luftzufuhr zur optimalen Verbrennung des Gases steuert. Die Vermischung von Gas und Luft erfolgt dabei in dem sogenannten Mischkopf.
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Festbrennstoffkessel sind hauptsächlich für die Verbrennung von Holz- oder Kohleprodukten konstruiert und wird beim heutigen Hausbau kaum noch eingesetzt, hauptsächlich als ergänzender Pelletsheizkessel. Der Füllraum eines Festbrennstoffkessels ist meist gleichzeitig auch Brennkammer und Wärmetauscher.
Man kann die Festbrennstoffkessel grundsätzlich in Heizkessel mit oberem Abbrand (Durchbrandkessel), Heizkessel mit unterem Abbrand, Holzvergaserkessel und Holzpelletheizkessel für den Abbrand von Pellets unterteilen.
Je nach Einsatz des Energieträgers gibt es für den Hausbau heute Festbrennstoffkessel als Holzheizkessel für Scheitholz oder Holzschnitzel, als Kohleheizkessel für Braunkohle, Koks oder Steinkohle und ganz modern heizen Sie mit Holzpellets ihren Pelletsheizkessel.
Festbrennstoffkessel ohne Gebläse und mit einer einfachen Luftspaltregelung sind die unkomplizierteste Lösung für Heizkessel mit festen Brennstoffen. Doch leider scheitert die Verbreitung dieser Kessel an den strengen deutschen Abgasvorschriften für Heizkessel über 15kw. Um die Messpflicht des Schornsteinfegers zu umgehen, kann man daher nur Brennstoffheizkessel mit niedrigerem Leistungsbereich installieren.
Bei den Festbrennstoffkesseln, die für einen unteren Abbrand vorgesehen sind, ist der Füllraum vom Feuerraum meist getrennt. Das bei der Verbrennung entstehende Verbrennungsgas wird dann in eine weitere Brennkammer geleitet. Hier wird eine Nachverbrennung teilweise mit Gebläseunterstützung durchgeführt. Beim Hausbau werden diese Festbrennstoffkessel nur bei der Verwendung von Holz als Brennstoff genutzt.
Die modernste Art der Holzverbrennung mit einem Festbrennstoffkessel ist mit der Verwendung der Holzpellets erreicht worden.
Die Pelletanlage besteht aus der Brennkammer, dem Pelletsbrenner, der Dosierschnecke, einem Saugzuggebläse und einer Regelungsanlage.
Wichtigster Teil ist dabei die Dosierschnecke, die dafür sorgt, daß die Pellets in der richtigen Dosierung, in Abhängigkeit vom Wärmebedarf, dem Brenner zugeführt werden.
Das Nachführen der Pelletsvorräte ist das Hauptproblem bei der Verwendung des Festbrennstoffkessels für Holzpellets. Es gibt dafür automatische und halbautomatische Systeme, Saug- und Fallschachtsysteme. Mit dieser Anlage wird es möglich, den Pelletskessel als Zentralheizung zu nutzen.
Entscheidend für die Auswahl ist der vorhandene Platz beim Hausbau im oder am Heizungsraum oder außerhalb des Wohnhauses.
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Kernstück des konventionellen Heizungssystems eines Hauses ist der Heizkessel. Die fortgeschrittene Technik im Heizungssektor hat dazu geführt, daß im Bereich der Primärenergieverwendung nur noch zwei Techniken für die modernen Heizungskessel beim Hausbau Anwendung finden, nämlich die Niedertemperaturtechnik und die Brennwerttechnik.
Niedertemperaturtechnik
Der Niedertemperaturkessel brachte im Vergleich zu den herkömmlichen Heizkesseln die Möglichkeit, die Betriebstemperatur des Heizkessels an den individuellen Wärmebedarf anzupassen. Ein erster Meilenstein für eine energieeffizientere Heizungstechnik beim Hausbau. Dadurch gelang es, den Heizölverbrauch um rd. 30% zu senken und den Emissionsausstoß sogar um 50% zu vermindern.
Man machte sich die Tatsache zunutze, daß der Heizkessel bei höheren Außentemperaturen geringere Vorlauftemperaturen benötigt, um die gewünschte Wärme zu erzeugen, als bei beispielsweise bei Frost. Durch eine automatisch überwachte Regelungsanlage innerhalb des Heizkessels wird die Wärmeerzeugung den Wünschen des Hausbesitzers angepasst.
Der Niedertemperaturkessel heizt das Wasser im Heizungskreislauf nur so weit auf, wie es aufgrund der gegebenen Außentemperaturen notwendig ist. Während früher beim Hausbau verwendete Heizkessel eine permanente Wassertemperatur von bis zu 90 °C besaßen, reicht bei einem modernen Heizungskessel mit Niedertemperaturtechnik die von der Außentemperatur abhängige Wassertemperatur von 40 bis 75 °C aus.
Ein weiterer Vorteil konnte durch die Verkleinerung der Bauteile für die Niedertemperaturkessel dadurch erreicht werden, daß der Platzbedarf sehr gering geworden ist. Dadurch können Kosten beim Hausbau eingespart werden. Ein moderner Niedertemperatur- Heizkessel hat nur noch einen Platzbedarf, der es erlaubt, ihn in Nischen oder Wandschränken unterzubringen, statt wie früher in einem eigenen Raum.
Brennwerttechnik
Die Brennwerttechnik ist die modernste Heizkessel- Technik, sie steigert die Möglichkeiten der Niedertemperaturtechnik beim Hausbau noch einmal. Bei der Brennwerttechnik wird nicht nur die direkt durch die Verbrennung von Öl oder Gas erzeugte Wärme sondern auch die Abgaswärme genutzt. Die Abgaswärme entweicht sonst mit den Abgasen aus dem Schornstein.
Bei der Brennwerttechnik wird die Abgaswärme über Wärmetauscher im Heizkessel aufgefangen, in Heizwärme umgewandelt und dann dem Wärmekreislauf wieder zugeführt. Damit schlägt der Brennwertkessel zwei Fliegen mit einer Klappe; einmal wird die Abgasemission herabgesetzt und zum anderen kann sich der Wirkungsgrad der verwendeten Energie steigern und damit der Energieverbrauch nochmals gesenkt werden.
So kann man seine Energiekosten drücken und jährlich bis zu 40 Prozent Ersparnis dank dem Umstieg auf Gas-Brennwerttechnik verzeichnen.
Dank der geringen Abgasbelastung und der Mini-Bauweise kann man in Ein- und Zweifamilienhäusern Kosten für den Hausbau einsparen, denn durch kleine wandhängende Brennwertkessel wird der bisherige Heizungskeller überflüssig. Bei einem Einbau des Heizkessels auf dem Dachboden kann sogar ein Schornstein entfallen, denn dann genügt eine kurze Luft- bzw. Abgasdurchführung nach außen.
Die Brennwerttechnik ist technisch für jeden Brennstoff einsetzbar. Momentan wird diese Technik beim Hausbau aber nur bei Heizkessel für Gas und Öl eingesetzt. Da bei der Verbrennung von Gas mehr Wasser freigesetzt wird als bei Öl oder Kohle ist der Ausnutzungsgrad eines Brennwertkessels für Gas besser. Kohle hat zudem den Nachteil, dass bei der Verbrennung von Kohle der im Brennstoff enthaltene Schwefel die Leitungen und den Schornstein angreifen würde. Aus diesem Grund ist die Kohle nicht tauglich für die Befeuerung eines Brennwertkessels.
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Die Auswahl des richtigen Heizungssystems ist gegenwärtig recht schwierig, weil die miteinander konkurrierenden Heizungssysteme einerseits ständig verbessert werden und andererseits die Förderung für den Hausbau durch öffentliche Mittel in den jeweiligen Regionen unterschiedlich gehandhabt wird.
Die Grundsatzentscheidung liegt bei der Frage, ob konventionelle Heizungssysteme oder Heizungssysteme mit erneuerbaren Energien oder gar eine Kombination aus beiden gewählt werden sollen. Auf jeden Fall gehört es zu den Pflichten beim heutigen Hausbau, sich über Alternativen zu Öl- und Gasheizungen ausreichend zu informieren.
Grundlage für jedes Heizungssystem sind beim Hausbau die Vorschriften der Heizungsanlagenverordnung. Ziel der Heizungsanlagenverordnung ist es, Richtlinien für den Betrieb Energie sparender Heizungsanlagen zu erstellen.
In der Verordnung sind die für das Heizungssystem relevanten Vorschriften bezüglich Wartung, Wärmedämmung und Verringerung von Wärmeverlusten beim Hausbau durch den Betrieb einer Heizungsanlage zusammengefasst.
Die konventionell betriebenen Heizungssysteme verwenden Heizkessel oder Thermen, um den jeweiligen Energieträger zu verbrennen. Die Planung und Dimensionierung dieser Heizungssysteme ist für den durchzuführenden Hausbau nur möglich, wenn man den Energieverbrauch im Haus realistisch einschätzen kann.
Die Wärmeerzeuger (Heizkessel oder Thermen) verbrennen die Energie, wodurch die benötigte Wärme für das Heizungssystem erzeugt wird. Die erzeugte Wärme wird dann über Wärmetauscher an das zu erwärmende Wasser oder die zu erwärmende Luft übertragen.
Wichtige Begriffe zum Verständnis des Heizungssystems beim Hausbau sind der Nutzungsgrad, der Abgasverlust, der Verteilungsverlust, der Heizwert und der Brennwert.
Der Nutzungsgrad eines Heizkessels sagt aus, wie viel Prozent der eingesetzten Energie als Wärme für das Heizungssystem zur Verfügung steht. Früher waren Nutzungsgrade von ca. 65% beim Hausbau die Regel, heute sind es bei den modernsten Heizungssystemen auf Brennwertbasis annähernd 100%.
Mit dem Abgasverlust wird der Teil der Wärmeenergie bezeichnet, der mit den Abgasen aus dem Schornstein entweicht. Die vorgeschriebenen Höchstwerte werden vom Schornsteinfeger für jedes Heizungssystem jährlich überprüft.
Die vom Rohrleitungssystem durch mangelnde Wärmedämmung verloren gehenden Wärmeanteile werden Abstrahlungs- und Verteilungsverluste genannt. Auf diese Verteilungsverluste und die dazugehörige Wärmedämmung ist besonders zu achten, damit Sie sich nicht fragen müssen, „wohin verfliegt die Heizenergie?“
Der Heizwert eines Brennstoffs errechnet sich aus der Wärmemenge, die bei vollständiger Verbrennung des Brennstoffes mit Luft freigesetzt wird. Die dabei entstehende Verdampfungs- und Kondensationswärme wird mit den Abgasen zusammen aus dem Schornstein nach außen geleitet.
Beim Brennwert wird zusätzlich zum Heizwert die Verdampfungs- und Kondensationswärme in einem Wärmetauscher kondensiert und somit wieder zu Wärme umgewandelt. Der Brennwert ist also nur bei Heizungssystemen mit Brennwerttechnik zu errechnen.
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Die Wärmeversorgung Ihres Hauses kann durch den Anschluß an ein Fernwärmenetz erfolgen oder aber durch die Erzeugung der Wärme im Haus selbst.
Für die Wärmeversorgung über ein Fernwärmenetz gibt es die Möglichkeiten auf der Grundlage eines Wärmeliefervertrages Wärme für Ihren Hausbau zu beziehen. Dabei kennen wir zwei verschiedene Arten der Wärmeversorgung, die Fernwärme und die Fernheizung.
Unter dem Begriff Fernwärme versteht man Wärme, die in einem wärmegedämmten, meist auf oder in der Erde verlegten Rohrsystem von einem Heizwerk oder einer Abwärmesammelstelle bis zur Zentralheizungsanlage des Verbrauchers für die Heizung seines Gebäuden transportiert wird. Die Wärmeversorgung durch Fernwärme ist allerdings nicht überall möglich.
Als Fernheizung bezeichnet man die Erschließung ganzer Städte oder ganzer Stadtteile für die Wärmeversorgung von einer zentralen Stelle aus.
Die Wärme zur Deckung der Wärmeversorgung wird zentral in einem Fernheizkraftwerk erzeugt. Als Wärmeträger wird heißes Wasser oder Wasserdampf mit Temperaturen bis ca. 180 °C und einem Druck bis ca. 40 bar verwendet, das über das Fernwärmenetz zu den einzelnen Verbrauchern transportiert wird.
Vor der Wärmeversorgung durch Fernwärme- Anbieter steht natürlich die Erzeugung der Wärme beim eigenen Hausbau an erster Stelle.
Die Wärmeversorgung des Einfamilienhauses kann in klassischer Form mittels einer Zentralheizungsanlage über Niedertemperaturkessel, Brennwertkessel oder Brennwertthermen unter Verwendung von Heizöl, Erdgas, Flüssiggas, feste Brennstoffe und elektrische Energie erfolgen.
Besondere Nutzeffekte ergeben sich, wenn man die Heizungsanlage zur Wärmeversorgung optimiert für die Einbindung von Solaranlagen und Erdwärmepumpen.
Die Qualität der Wärmeversorgung wird durch die sogenannte Nennwärmeleistung in Kilowatt dargestellt. In der in Deutschland für den Hausbau geltenden Heizungsanlagenverordnung ist festgelegt, dass die maximale Leistung des Wärmeerzeugers für ein Wohngebäude aufgrund einer durchzuführenden Wärmebedarfsberechnung bestimmt wird. Der dabei errechnete Wert der Nennwärmeleistung gibt das Leistungsvermögen dieser Anlage in Kilowatt an.
Die Nennwärmeleistung muß vom Hersteller festgelegt und angegeben werden. Sie ist die garantierte größte Wärmeleistung, die im Dauerbetrieb unter Beachtung des vom Hersteller angegebenen Wirkungsgrades als einhaltbar für Ihren Hausbau verbindlich zugesichert wird.
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