Heizen und Kühlen

Mollig warm mit gutem Gewissen

Viele Möglichkeiten für ein angenehmes Raumklima

Auch wenn die Klimaveränderung in der Summe immer höhere Erdtemperaturen hervorbringt, werden unsere Winter weiterhin so bleiben, dass wir unsere Gebäude heizen müssen – auch wenn wir uns statt mit T-Shirt und Flipflops mit einem dicken Pulli und Wollsocken bekleidet im Haus aufhalten. Hier finden Sie eine Übersicht möglicher Heizmethoden mit ihren Vor- und Nachteilen.

Heizen mit Holz

Lange Zeit wurden Häuser mit Holz geheizt. Dieses Holz wuchs über den Sommer, wurde im Winter geerntet, zerkleinert, ins Haus gebracht und schließlich verbrannt. Es wurde mehr oder weniger nur das CO2 in die Luft geblasen, welches vorher durch Photosynthese aus ihr herausgefiltert worden war. Alles in allem war dies ein anstrengender und zeitraubender Prozess, mit welchem man heutige Verbräuche nicht annähernd decken könnte. So schnell wächst das Holz einfach nicht nach. 

Öl und Gas

Im Gegensatz zum Holz stehen Öl und Gas in scheinbar unendlichen Mengen zur Verfügung, sind leicht zu fördern, waren billig und bequem. Mit unserem Verbrauch fossiler Energie sind aber auch die Klimaerwärmung und internationale Krisen verbunden. Diese wurden als Kollateralschäden hingenommen. Heute entwickeln sich diese mehr und mehr zu einer Bedrohung unserer Zivilisation und wir suchen nach Auswegen. 

Strom und Wärmepumpe

In der Vergangenheit war das Heizen mit Strom gerade in Deutschland eher verpönt. Mit der Zeit mausert sich das Heizen mit Strom jedoch immer mehr zur besten Wahl. Gerade dann, wenn man den Strom mit Photovoltaik und Wind quasi CO2-neutral erzeugt. Mit Hilfe einer Wärmepumpe werden dann nur 1 kWh Energie verbraucht, um 4 kWh Wärmeenergie herzustellen. Damit dies gut gelingt, bedarf es wärmegedämmter Häuser und einer niedertemperaturgeeigneten Wärmeverteilung, wie z. B der Fußboden- oder Wandheizung. 

Regenerative Konzepte sind die Zukunft

Wie das Heizen privater und öffentlicher Gebäude auf dem Land in Zukunft aussehen wird, können wir nur vermuten, da man natürlich nicht alle zukünftigen Entwicklungen absehen kann. Es ist aber wahrscheinlich, dass fossile Brennstoffe in Zukunft immer mehr durch regenerative Konzepte ersetzt werden. Dies gilt gleichermaßen für den Altbau und Neubau. 

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Wärmeerzeugung und Wärmeverteilung

Wenn wir über die Heizung oder das Heizen sprechen, meinen wir damit meist zwei Dinge in einem:

• die Erzeugung der Wärme und
• die Verteilung der Wärme

Wärmerzeugung mit der Wärmepumpe

Zurzeit sieht es so aus, dass die Wärmepumpe zum neuen Standard wird. Im Sommer kann diese idealerweise mit dem eigenen PV-Strom betrieben werden, um damit das warme Wasser des Haushalts zu erzeugen. In der Heizperiode erzeugt die Wärmepumpe darüber hinaus, teils mit Strom aus dem Netz, die notwendige Raumwärme. 

Dabei werden Wirkungsgrade von 1/3,5 bis 1/5 erreicht, je nachdem welche Wärmepumpe eingesetzt wird. Man kann auch davon ausgehen, dass sich diese Wirkungsgrade zukünftig noch verbessern werden.

Wärmeverteilung in der Fläche

Die Wärmeverteilung steht in einem engen Zusammenhang mit der Wärmeerzeugung. In der Vergangenheit wurde die Wärme meist mittels eines Feuers bzw. einer heißen Flamme erzeugt. Damit konnten ohne Weiteres Temperaturen jenseits der 100 Grad Celsius erreicht werden. Damit einhergehend sind hohe Vorlauftemperaturen im Heizkörper möglich und damit wiederum kleine Heizkörper bzw. das Beheizen von schlecht gedämmten Häusern. 

Diese hohen Heizkesseltemperaturen werden in Zukunft nur noch mit Holzheizungen erreicht werden, da es absehbar ist, dass Öl- und Gasbrenner in der Regel aus Klimaschutzgründen verschwinden werden. 

Der neue Standard, egal ob Alt- oder Neubau wird voraussichtlich eine Niedertemperaturheizung sein, welche viel niedrigere Vorlauftemperaturen benötigt. Voraussetzung für diese Technologie sind Flächenheizsysteme bei der Wärmeverteilung:

• Fußbodenheizung
• Wandheizung
• Deckenheizung
• große Heizkörper

Dies sind alles Wärmeverteilsysteme, die sich auch für die Altbausanierung eignen können. 

Wahl der Wärmepumpe

Bei der Wahl der Wärmepumpe, egal ob es sich um eine Erdwärmepumpe oder Luftwärmepumpe handelt, müssen folgende Faktoren berücksichtigt werden:

• Größe des zu beheizenden Hauses
• Anzahl der Nutzer
• Wärmedämmung bzw. Energiestandard der Baukonstruktion
• Klima des Bauortes (wichtig für die Luftwärmepumpe)
• Temperatur und Leitfähigkeit des Bodens (wichtig für die Erdwärmepumpe)

Erdwärmepumpe
Das Grundprinzip der Erdwärmepumpe besteht darin, dass ein zirkulierender frostsicherer Wärmeträger (= Soleflüssigkeit) die Wärme des Bodens aufnimmt, zum Gebäude leitet und sie dort über einen Wärmetauscher an den Heizkreislauf abgibt. 

Unterschieden wird hierbei zwischen 

• Erdkollektoren und 
• Erdsonden.

Erdkollektoren 

Erdkollektoren sammeln oberflächennah die im Erdreich gespeicherte Sonnenenergie. Dies ist bereits in einer Tiefe von 1,2 bis 1,5 Metern möglich, da dort die Temperatur des Bodens nur gering durch die Jahreszeiten beeinflusst wird.

Ihr Nachteil liegt darin, dass sie einen großen Platzbedarf haben, welcher etwa dem Doppelten bis Dreifachen der zu beheizenden Wohnfläche entspricht. 

Erdsonden 

Erdsonden hingegen werden in der Regel vertikal ca. 100 Meter als Bohrung in das Erdreich eingebracht und nutzen die Wärme aus dem Erdinneren. 

Dazu müssen jedoch die Anforderungen an den Untergrund, insbesondere dessen hydrogeologischen Eigenschaften geprüft sein. Entsprechende Angaben können Bodengutachter oder Behörden machen. Eine Genehmigung durch die unteren Wasserbehörden ist in der Regel notwendig.

Diese Erdsonden=Erdbohrungen haben gegenüber den Erdkollektoren einen wesentlich geringeren Flächenbedarf und können auch noch nachträglich bei kleineren Grundstücken eingebaut werden.

Beide Systeme brauchen Energie, um zu funktionieren. Wieviel Energie das ist, hängt vom Wirkungsgrad ab. Dieser liegt in der Regel zwischen 4 und 5. 

Das bedeutet, dass über eine Heizperiode betrachtet mit jedem Kilowatt elektrischer Energie 4-5 Kilowatt Wärmeenergie erzeugt werden können. Ideal ist es, wenn dieser Strom dann auch noch regenerativ erzeugt wird. 

Luftwärmepumpe
Luftwärmepumpen nutzen die Energie, die in der Außenluft enthalten ist. Denn auch an einem Wintertag kann noch genügend Energie in der Luft sein, so dass damit wirtschaftlich geheizt werden kann. 

Aber aufgepasst! Wenn es draußen zu kalt wird, wird der Wirkungsgrad schlechter. Daher ist es gerade bei Altbausanierungen unbedingt notwendig, den Energiebedarf im Vorfeld zu ermitteln, damit die Wärmepumpe auch richtig dimensioniert werden kann.

Luftwärmepumpen sind meist etwas weniger effektiv als Erdwärmepumpen. Jedoch sind sie einfacher im Genehmigungsverfahren. Sie haben geringe Ansprüche an den Standort, benötigen nur wenig Platz und sind einfach zu installieren. Dies macht sie zur kostengünstigsten Variante unter den Wärmepumpen, weshalb sie häufig zum Einsatz kommen. 

Vorsicht! Das Außengerät der Luftwärmepumpe macht Geräusche, die nicht jeder Nachbar ertragen kann oder will. Es gibt hier gesetzliche Standards, die einzuhalten sind.

Wärmepumpe und Altbau

Manchmal kann es bei Altbauten auch zielführend sein, eine Übergangslösung für die nächsten Jahre einzubauen, da der Umbau der kompletten Wärmeerzeugung mit Wärmeverteilung und die neue Wärmedämmung des Hauses einfach zu aufwändig ist. 

In einem solchen Fall bietet sich an, dass man die noch intakte Öl- oder Gasheizung belässt und durch eine Wärmepumpe ergänzt. Diese Wärmepumpe läuft dann den größten Teil des Jahres. Und nur dann, wenn die Temperaturen weit nach unten gehen, wird die fossile Heizung mit genutzt. Und wenn das Haus später einmal gedämmt ist und genügend Flächenheizsysteme eingebaut sind, kann man auf die alte Ölheizung komplett verzichten.

Sondersystem Eisspeicherheizung: Aus Kälte wird Wärme oder auch Kühlung

Es gibt und wird in Zukunft noch weitere interessante Ansätze der Wärmeerzeugung geben. Sei es die Kraft-Wärmekopplung, die Solarthermie, die Brennstoffzelle usw. 

Ein interessanter Ansatz könnte dabei die Eisspeicherheizung sein – gerade für den Bau öffentlicher Gebäude oder ganzer Quartiere.

Die Eisspeicherheizung entzieht nicht nur einem Medium Wärme, sondern gewinnt diese sowohl aus dem Erdreich als auch aus der Umgebungsluft und durch direkte Sonneneinstrahlung. Sie besteht aus einer Sole/Wasser-Wärmepumpe, einem Solar-Luftabsorber und einem sogenannten Eisspeicher.

Letzterer ist eine, komplett ins Erdreich eingelassene, Zisterne. Diese ist mit Wasser gefüllt, wobei noch ausreichend Platz für die Vereisung zur Verfügung stehen muss. Sie besteht in der Regel aus Beton und wird nicht isoliert, um die Wärme aus dem Boden aufnehmen zu können. 

In der Zisterne befinden sich große Spiralen aus Leitungen, welche über eine frostsichere Flüssigkeit Wärme austauschen. Eine Wärmepumpe bereitet diese für Heizzwecke und/oder zur Warmwasserbereitung auf.

Während der Heizperiode dient das Wasser als Energiespeicher und -lieferant. Gegen Ende dieser Zeit wird ihm so viel Wärme entzogen, dass es vereist, wobei die entstehende Kristallisationswärme als weitere (Heiz)Energie zur Verfügung steht.  

Im Sommer kann der Eisspeicher dann zum Kühlen des Gebäudes, zum „natural cooling“, verwendet werden. Ist das Wasser wieder flüssig, kann der Kreislauf von vorne beginnen. 

Die Eisspeicherheizung ist in der Anschaffung teurer als andere Wärmepumpenheizungen, erfüllt jedoch auch hohe Ansprüche hinsichtlich Wärme- und/oder Kältebedarf. Dadurch ist sie besonders für Gewerbe und Kommunen interessant.