Vd6 Achtsam heizen
Vd6 Achtsam heizen
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Achtsamkeit als Beitrag zu Nachhaltigkeit
Wohnraumbeheizung mit Sonnenenergie
Was heißt das denn: Achtsam heizen? Wenn wir davon ausgehen, dass wir alle im selben Boot sitzen, dann dürfen wir bei unseren Entscheidungen nicht nur unsere eigene Bequemlichkeit im Auge haben, sondern immer wieder fragen, was wir aus dem großen Topf, der für alle da ist, herausnehmen können, ohne dass andere dabei zu kurz kommen. Ein Beispiel: Sie planen eine Heizung für Ihr neues Einfamilienhaus. Wenn Sie jemanden fragen, der Ölheizungen anbietet, dann werden Ihnen die Vorteile und vor allem die Bequemlichkeit bei der Bedienung nahegebracht werden. Ähnlich ergeht es Ihnen bei anderen Heizsystemen. Sie werden sicher nicht belogen, aber Sie werden nur die Vorteile des Systems erfahren, das Sie kaufen sollen. Das ist legitim. Aber verantwortungsbewusstes Einkaufen verlangt mehr. Sie fragen dann nämlich: Wie soll ich heizen und gleichzeitig Ressourcen schonen? Unter diesem Aspekt wird man vielleicht nicht mehr die früher so begehrte, weil bequeme Ölheizung anschaffen, die seit 2020 gar nicht mehr gern gesehen wird (wurde ja auch Zeit, die fossile Energie in den Hintergrund zu drängen!). Im Übrigen dürfte der Trend zu Wärmepumpen eine gute Entwicklung anzeigen.
Wenn ich nun im Folgenden - wiederum als Laie - über die Energie beim Heizen spreche, dann ist mir ganz klar, dass ich nur ein winziges Detail erörtere. Denken Sie einmal, was es für die Umwelt und für uns alle bedeutet, wenn wir es schaffen, die öffentlichen Verkehrsmittel (sprich Bahn) besser in unser Leben einzubinden. In dieser Hinsicht ist die Schweiz vorbildlich. Bei uns muss man schon froh sein, wenn man sich mit einer Bahnreise keine Verspätung einhandelt! Problematisch ist bei der Solarenergie, dass die Verteilung der gewonnenen Energie nicht ganz leicht ist. Anscheinend wird man wohl Versorgungsprobleme bekommen, weil man die elektrische Anbindung des energieverbrauchenden Südens an den windenergiestarken Norden in Deutschland nicht schnell genug erreicht. Man hört wenig davon, dass man mit Hilfe des erzeugten Stroms beispielsweise Gas erzeugen kann, das dem Erdgas äquivalent ist. Die Technologien sind bekannt. Woran scheitert es bei der Einführung? Wenn man im ÖPNV (das ist der öffentliche Personen-Nahverkehr) mit "grün" erzeugtem Methan fährt, dann könnte auch der Individualverkehr davon profitieren. Doch wer kauft schon ein solches Auto, wenn es keine Tankstellen gibt, die dieses Produkt anbieten! Auch teure Stromleitungen bräuchte man nicht zu bauen, denn Methan ist das Mittel der Wahl zum Energietransport. Im Übrigen kann man Methan sehr einfach aus Windenergie erzeugen. Warum nutzen wir diese Ressource nicht für den Betrieb von Fahrzeugen? Sollte das an den Lobbyisten liegen, die bei der Regierung ein- und ausgehen? Ich kann nicht glauben, dass diese Leute das Gemeinwohl im Blick haben.
Wohnraumbeheizung mit Solarenergie?
Dieses ganz spezielle Thema ist für viele Menschen nicht relevant, weil sie beispielsweise als Mieter keine Entscheidungen treffen können. Zunächst einmal ist zu klären, aus welcher Energiequelle Sie ihre Wärme beziehen wollen. Wärmepumpen scheinen sich im Moment mit Recht großer Beliebtheit zu erfreuen. Eine weitere Entscheidung für ein Heizsystem muss getroffen werden, wenn Sie das Haus entwerfen, denn Sie müssen die Frage klären, ob Sie sich für eine der üblichen Zentralheizungen, die modernere Fußbodenheizung oder noch besser (und auch teurer) für eine Kombination beider Heizsysteme entscheiden.
Man wird Ihnen vor allem von dem Komfort erzählen, den Sie durch das gekaufte Produkt gewinnen. Doch wenn Sie vorhaben, etwas für die Umwelt und für unsere
Nachkommen zu tun, dann müssen Sie eigene Ideen entwickeln. Seit einigen Jahren ist es „in“, Fußbodenheizungen einzubauen. Diese sollen die üblichen Heizkörper entweder ersetzen oder ergänzen.
Man wird Ihnen möglicherweise - und das ist, wenn der Standort passend ist, durchaus richtig - eine Kombination mit einer Solaranlage empfehlen. Deshalb spricht man auch von einer
"Zweikreisheizung". Zwei Heizkreise bringen baulich gesehen, einen gewissen Mehr-Aufwand, der mit Mehrkosten verbunden ist, dafür wird aber Solarenergie mitgenutzt und das ist auf jeden Fall gut.
Auf lange Sicht gesehen bringt dieses System Vorteile für den eigenen Geldbeutel und natürlich für die Umwelt. In ein bestehenden oder neu zu erstellendes Heizsystem sollte man eine
Fußbodenheizung sinnvoll integrieren. Denn so lässt sich besonders in der Übergangszeit relativ viel Energie sparen. Dabei
verbessert sich auch der Komfort.
Jetzt werden Sie wohl kaum weiter nachfragen, wie die beiden Systeme miteinander verschaltet werden, denn man geht davon aus, dass der Fachmann das "schon richtig" macht. Macht er auch. Aber
vielleicht hat er andere Aspekte als der Hausbesitzer. Wir wollen nachforschen, welche Möglichkeiten der Bauherr hat. Im Allgemeinen wird es so sein, dass Ihnen die meisten Heizungsbauer
ein System anbieten, das es Ihnen ermöglicht, mit Hilfe der Solarenergie die Rücklauftemperatur der Heizung anzuheben (Rücklaufanhebung). Das ist Standard. Ergebnis: Es wird tatsächlich weniger fossile Energie gebraucht. Einschränkungen beim Komfort gibt es nicht.
Allerdings ist der Energiespareffekt bei dieser - von den meisten Heizungsbauern empfohlenen Lösung - noch längst nicht ausgereizt. Denn die von der Sonne gelieferte Energie muss
zunächst einmal eine so hohe Temperatur liefern, dass sie die Rücklauftemperatur Ihrer Heizung überschreitet. Ganz grob geschätzt: Über 30 Grad Celsius. Das ist im Sommer – wenn wir nicht
heizen müssen – überhaupt kein Problem. Hier geht es aber um die Übergangszeit. Und da ist es nicht immer leicht, diese Temperatur zu erreichen.
Es muss also ein Weg gefunden werden, um die vorhandene Solarenergie noch viel besser auszunutzen.
Man sollte die
Fußbodenheizung sinnvoll integrieren.
Das Zweikreis-Heizsystem
Dazu zeige ich Ihnen zunächst einmal in einer vereinfachten Grafik,
wie eine Solaranlage im Verbund mit einem Heizsystem funktioniert.
Das Bild wird weiter unten ausführlich beschrieben.
Unschwer erkennen Sie die Heizquelle. Das kann ein Scheitholzkessel, ein Pelletkessel oder ein anderes Gerät sein. In der Mitte des Bildes ist ein Speicher, der gegegenfalls auch das Haus über ein Durchlaufsystem mit Warmwasser versorgt. So ein Gerät wird als Hygienespeicher bezeichnet. Ein Novum ist die Solaranlage, die warmes Wasser über Solarenergie erzeugt. Die von der Sonne erwärmte Flüssigkeit, ein Trägermedium, gibt die Wärme, wenn sie ausreichend hoch genug ist, über Wärmetauscher im Pufferspeicher ab an das Heizungssystem. Zum Heizungssystem gehört die sogenannte Heizungsverteilung mit Pumpen und Armaturen, das alles ist hier wegen der Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet. Es gibt eine Menge Regeln und Normen, nach denen die Installation stattzufinden hat.
Weil in den letzten Jahrzehnten die Solarwärme hinzugekommen ist, haben sich die Empfehlungen etwas geändert. Ich werde allerdings ein wenig ausholen, um die Thematik vorzubereiten: Um beispielsweise einen Eimer Wasser von 0 Grad Celsius auf Kochtemperatur aufzuheizen, benötigen wir eine ganz bestimmte (also eindeutig definierte) Energiemenge, die man sich ausrechnen kann. Da ich in einem Fall eine hohe Temperatur (nämlich 100 Grad Celsius) erreichen will, muss ich dem Wasser natürlich Wärme von relativ hoher Temperatur - mindestens 100 Grad Celsius, eher etwas höher - zuführen. Mit derselben Wärmeenergie könnte ich aber 4 Eimer Wasser auf 25 Grad erwärmen. Diese Wärmemenge braucht aber nicht so heiß zu sein. Da reichen schon gut 25 Grad. Und diese Temperatur kann ich mit viel weniger Aufwand erreichen, obwohl die "Wärmemenge" an sich etwa gleich groß ist. Der ganze Vorgang der Erwärmung wird natürlich bei diesen Temperaturen sehr viel mehr Zeit brauchen. In der Technik spricht man deshalb von hochwertiger (teurerer) und niederwertiger Wärme. Hochwertiger bedeutet in diesem Zusammenhang also heißer. Die niederwertige Wärme aber ist natürlich viel billiger und leichter zu bekommen. Beispielsweise wird man von der Sonne ohne Spezialapparaturen und bei schwacher Einstrahlung eher "niederwertige" Wärme "ernten". Aber das muss kein Nachteil sein, wenn man in der Lage ist, diese Wärme trotzdem als Heizwärme zu verwerten. Und da wird die Fußbodenheizung interessant, weil die mit viel niedrigeren Temperaturen zur Wohnraumbeheizung auskommt, ohne dass es zu einem Verlust an Komfort kommt.
Mehr als 25 Grad brauche ich nicht, um eine Fußbodenheizung sinnvoll zu betreiben. Aber auch schon mit Temperaturen von etwa 23 Grad kann man durchaus einen spürbaren Effekt erzielen. Man kann also - und diese Aussage ist ganz wichtig - mit einer Niedertemperaturheizung Geld sparen und die Umwelt entlasten.
Wenn ich an einem Tag Ende Mai (2022) etwa 9:30 Uhr - Eisheiligenzeit - bei einer Außentemperatur von 10 °C und leicht bedecktem Himmel Sonnenwärme "ernten" und auch verwerten kann, dann ist das sehr erfreulich, weil Umwelt und Geldbeutel entlastet werden. Zu diesem Zeitpunkt kam das solar erwärmte Wasser immerhin mit 30 °C von den Kolltoren und begann den Solar-Kombi-Wärmespeicher mit Sonnenenergie zu versorgen.
Um den Spareffekt der Fußbodenheizung voll zu nutzen, sollte man beim Neubau eines Hauses oder auch im Altbau bei entsprechenden Möglichkeiten tatsächlich zwei
völlig voneinander getrennte Heizkreisläufe installieren: Für die in ihren Ansprüchen bescheidene Fußbodenheizung komme ich mit der Wärme aus, die zumindest in der Übergangszeit kostenlos von der
Sonne geliefert wird. Reicht das nicht für eine angenehme Raumtemperatur, dann bringt die Heizung über Radiatoren zusätzlich Wärme aus anderen (konventionellen) Quellen. Bei diesem System wird
die Sonneneinstrahlung voll verwertet. Das Zweikreissystem verbessert den Wirkungsgrad einer Heizungsanlage deutlich.
Das Zweikreis-Heizsystem - wie es funktioniert
Nur bei einer Zwei-Kreis-Anlage kommt es tatsächlich zu den so wichtigen niedrigen Rücklauftemperaturen für die FB-Heizung, die eine optimale Nützung der Solarenergie ermöglichen. Am elegantesten funktioniert das Ganze, wenn man die Heizkreisläufe an einen mit dem Solarteil kombinierten Wärmespeicher anschließt.
Die Grafik zeigt, wie das funktioniert. Mit niedriger Temperatur "fährt" die FB-Heizung. Erst wenn die Erwärmung durch diese Energiequelle nicht ausreicht, werden die Heizkörper (thermostatgesteuert) zusätzlich zur Wohnhauserwärmung genutzt.
Das Zweikreis-Heizsystem - der Pufferspeicher
Grundprinzip sämtlicher Wärmespeicher ist die Tatsache, dass sich Wasser verschiedener Temperatur schichtweise lagert. Sie wissen schon: Warmes Wasser ist
immer oben. Der hier vorzustellende Pufferspeicher ist ein sogenannter Hygiene-Speicher. Das bedeutet, dass das Trinkwasser in einem besonderen wendelförmig verlaufendem
Rohr von unten nach oben den Pufferspeicher durchströmt. Durch diese Art der Durchlauferhitzung wird die Gefahr durch Legionellen - krankmachende Keime - ausgeschaltet. Das
Trinkwasser durchläuft zwar den Puffer-Speicher, ist aber vom Heizungswasser vollständig getrennt. Für die Erwärmung des Trinkwassers wird in dem hier gezeigten System in den Sommermonaten
solare Wärme genutzt. Das bedeutet, dass im Sommer der Heizkessel abgeschaltet bleiben kann.
In der nächsten Abbildung zeige ich Ihnen einen Solar-Kombi-Pufferspeicher
mit zwei angeschossenen Heizkreisen
Das hier gezeigte Schema zeigt einen handelsüblichen Speicher. Alle Speicher haben stets in den oberen Bereichen höhere Temperaturen. (Denn: Wärme steigt bekanntlich immer nach oben.) Es stellen sich relativ stabile Schichtungen ein. Dementsprechend befinden sich die Anschlüsse für die Radiatoren im oberen Speicherbereich.
Die Anschlüsse für die anspruchslosere FB-Heizung liegen dagegen etwa im unteren Drittel des Speichers.
Die folgende Zeichnung zeigt den
Anschluss der konventionellen Heizquelle an einen Speicher,
der zum Anschluss an solare Wärmequellen vorgesehen ist
Die Heizkreise für Radiatorenheizung und Fußbodenheizung sind eingezeichnet. Auch beim Hausbau wird man schon im Rohbau die FB-Heizung verlegen, auch wenn die Kollektoren auf dem Dach noch gar nicht zur Verfügung stehen.
Die beiden Pfeile links vom Speicher zeigen an, in welcher Höhe die Zufuhr des im Heiz-Kessel erhitzten Wassers erfolgt.
Für den unteren Teil des Speichers ist noch keine Wärmequelle eingezeichnet. Das entspricht dem Ablauf beim Bau, denn üblicherweise wird man zuerst die Fußbodenheizung, danach die Radiatoren einbauen und später, nach Fertigstellung des Hausdaches, die Solaranlage anschließen
Das nun folgende Schema veranschaulicht die Aufnahme der Solar-Energie.
Das Medium der Solaranlage bringt die Wärme in den Pufferspeicher.
Es handelt sich um einen handelsüblichen Speicher mit der Möglichkeit, solare Wärme über zwei voneinander unabhängige Wärmetauscher einzuspeisen. Die Zeichnung zeigt an, in welche Bereiche des Speichers die solare Energie eingebracht wird.
Der Vollständigkeit halber wird auf diesem Schema die Einspeisung der solaren Wärme (rot gezeichnet) in den oberen Teil des Speichers
dargestellt. Allerdings spielt diese Einspeisung bei dem hier vorzustellenden System keine Rolle. Denn gerade die Nutzung niederer Temperaturen im unteren kälteren Teil des Speichers ist
der Vorteil des hier beschriebenen Systems.
Bei der Zweikreisheizung sollen vor allem die niederen Temperaturen, wie sie bei schwacher Einstrahlung anfallen, verwertet werden. Schon Temperaturen der
Kollektoren von ca. 23 Grad Celsius können eine Wärmezufuhr in den Speicher bewirken. Wärme wird schon dann in den unteren Speicherbereich transportiert, wenn die Kollektor-Temperaturen gerade über die ziemlich niedrigen Temperaturen im unteren Speicherbereich liegen. Das ist im allgemeinen bei 23 Grad
Celsius der Fall. Damit kann die Solarenergie sehr effizient genutzt werden. Das ist vor allem in der Übergangszeit der Fall. In dieser Jahreszeit lässt sich echt sparen. Denn mit
Vorlauftemperaturen schon um 23 Grad Celsius lässt sich die Fußbodenheizung sinnvoll nutzen. Diese Wärme aus der Solaranlage ist praktisch kostenlos. Aus diesem Grund wird in der
beschriebenen Anlage prinzipiell nur der untere Speicherbereich mit solarer Wärme versorgt.
Das Zweikreis-Heizsystem - Anordnung der Module
Die nächste Grafik erklärt nun, wie die Zweikreisheizung funktioniert: Mit niedriger Temperatur "fährt" die FB-Heizung. Die Wärme aus der Solaranlage ist praktisch kostenlos. Die leichte Aufwärmung des Fußbodens ist nicht nur "physikalisch" gesehen, von Bedeutung. Der leicht erwärmte Fußboden vermittelt den Bewohnern des Hauses ein angenehmes "Wärmegefühl" an den Füßen. Denn mit kalten Füßen fühlt sich niemand wohl, selbst wenn die Zimmertemperatur ausreichend hoch ist. Weil die die Wärme des Fußbodens eine zwar geringe aber trotzdem merkliche Temperaturerhöhung im Raum bewirkt, brauchen die Heizkörper nicht mehr so viel Wärme abgeben. Die Wärme für die Radiatoren ist nicht zum Nulltarif zu bekommen und verbraucht wichtige Ressourcen.
Dieses Bild ist eine Zusammenfassung der vorherigen Schemata: Kombination des Pufferspeichers hier mit der Einspeisung der solaren Energie in den unteren Bereich des Speichers.
Im oberen Speicherbereich ist das heißere Wasser - je nach Situation von einer der beiden Heizquellen - und darunter die nur noch leicht erwärmte Zone niederer Temperatur - zumeist kostenlos von der Sonne leicht erwärmt.
Aus dem höher liegenden Anschluss wird die Radiatorenheizung gespeist. Die Speisung der Fußboden-Heizung erfolgt durch einen Anschluss im mittleren Speicherbereich.
Noch eine Ergänzung: Meist enthält der Solar-Kombi-Speicher zwei Wärmetauscher. In der Regelung lässt sich vom Kunden einstellen, ob der obere oder der untere Speicheranteil
bevorzugt beladen werden soll. Für die hier vorgestellte Zweikreisheizung gilt: Üblicherweise wird immer der untere Speicherteil beladen. Überschüssige Wärme wird dann automatisch weiter in den
oberen Speicheranteil verbracht.
Die Frage der energetisch günstigen Gestaltung einer Heizungsanlage ist derzeit für viele Kunden noch nicht primär. Es ist allerdings damit zu rechnen, dass dieses
Interesse aus mehreren Gründen zunimmt. Die Solarenergie wird in Zukunft immer mehr an Bedeutung gewinnen, weil sie Wärme liefert ohne Schadstoffe freizusetzen. Außerdem machen sich die
Investitionen deswegen bezahlt, weil bei der Nutzung der Solarenergie kaum Betriebskosten entstehen, was bei anderen Energieträgern nicht so ist.
Fotos von der Anlage
Die Thermometer zeigen die realistischen Vorlauf- und Rücklauftemperaturen zweier vorhandener Heizkreise zur Beheizung eines Wohnhauses im Beginn des Monats März 2022. Rechts im Bild ist der Niedertemperaturkreislauf für eine Fußbodenheizung. Die Vorlauftemperatur kann sehr niedrig gehalten werden. Ein Großteil der Wärme wird in der Übergangszeit - Sonneinstrahlung vorausgesetzt - von der thermischen Solaranlage geliefert. Die Nutzung der Sonne ist Teil des Gesamtkonzepts zur Nachhaltigkeit.
Die beiden Kollektorflächen, die Sonnenergie für das Einfamilienhaus sammeln.