420 Wärmeversorgung

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421 Wärmeerzeugung und -gewinnung

Es gibt eine Vielzahl an verschiedenen Brennstoffen und jede hat ihre Eigenart bzw. ihre Vor- und Nachteile. Je nach Marktzugänglichkeit, Aufstellmöglichkeiten und Kosten sollstest du daher eine zukunftssichere Planung abgeben.

Brennstoffe und Brennstofflagerung

Rechtsnorm: Länderspezifikation der Musterfeuerungsverordnung (M-FeuVO), Feuerungsanordnung (FeuAO)

Ab einer bestimmten Menge an Vorrat ist ein dafür vorgesehener Lagerraum vorzusehen. Wieder andere können auch draußen wie der Flüssiggastank aufgestellt werden. Wäge ab und liste das Für und Wider auf und lasse den Bauherren selbst entscheiden.

Natürliche Wärmegewinne

Tageslicht nach DIN 5034

Kohlen

Braunkohle, wenn nicht für Einzelöfen, dann vor allem in der Industrie, meistens als Briketts verwendet.

Steinkohle

Koks

Holz in Form von Pellets

Heizöl und Dieselkraftstoff

Da es sich um einen wassergefährdenden Stoff handelt, ist bei jeder Tätigkeit die AwSV anzuwenden. Unterschieden wird in der DIN 51603 zwischen Heizöl EL, L und S also von leichtflüssig zu schwer.

Brenngase

Siehe Planung der Gasversorgung.

Feuerung

Rechtsnorm: Länderspezifikation der Musterfeuerungsverordnung (M-FeuVO), Feuerungsanordnung (FeuAO)

Mit Feuerung bezeichnet man die Erzeugung von Wärme durch Verbrennung. Dazu benötigt man bekanntermaßen Sauerstoff, einen Brennstoff (s. o.) und eine Zündung. Die Sauerstoffzufuhr erfolgt über eine Öffnung zur umliegenden Luft, manchmal mit Gebläse unterstützt. Wie viel aus Brennstoffen rauszuholen ist, wird durch den Brennheizwert beschrieben. Dabei muss 1 kg (bzw. 1 m³ bei Gasen) des Brennstoffs vollständig aufgebraucht werden; die dabei frei werdende Energiemenge ist der Heizwert. Zusätzlich entstehen bei der Verbrennung auch Kondensate, was auch Energie vom Brennstoff verbraucht. Beide Energien zusammen werden als Brennwert bezeichnet.

Sogenannte Feuerstätten, wo die Verbrennung zur Energiegewinnung stattfindet, müssen in einem Aufstellraum stehen, der besonderen Bedingungen unterliegt. Zum Einen muss dieser ausreichend belüftet sein, zum Anderen soll ein Überspringen von Flammen im Ernstfall möglichst lange hinaus gezögert werden. Je nach Nutzung und Größe gelten daher strengere Regelungen.

Passend dazu gehört die Abgasanlage, welche häufig aus einem Schacht besteht, die zum Schornstein führt. Alternativ lässt sich diese aber auch mechanisch realisieren. Die gesamte Verbrennungsanlage muss außerdem regelmäßig von einem gelernten Fachmann gewartet werden.

Auch der Aufbau ist vielerlei Hinsicht vom Brennstoff und den Anforderungen abhängig. Die einfachste Anlage ist wohl der traditionelle Ofen, der aus einer halboffenen Feuerstelle und eventuell einer Einrichtung zum Aufhängen oder Ablegen von Speisen besteht. Heutzutage verwendet man geschlossene Feuerstellen, um höhere Temperaturen zu erreichen. Daher sind allerdings auch Gebläse für die künstliche Luftzufuhr und eine Steuerung der Verbrennungsmenge von Nöten. Flüssiggas wird beispielsweise über eine Düse nachgeführt, wodurch es zerstäubt, also tröpfchenweise verbrennt. Moderne Anlagen besitzen außerdem über eine Fülle von weiteren Mess- und Regelungseinrichtungen (Abgasklappe nach DIN 3388).

Wärmetausch

Regel: Wärmeschutz (DIN 4108)

Grundsätzlich geht man davon aus, dass nach gewisser Zeit sich die Temperaturen zweier nebeneinander liegender Räume einander angleichen. So besitzt jeder Baustoff einen Wärmeübergangswert, der angibt, wie lange Wärme (Energie) von der einen Seite des Baustoffs zur anderen Seite braucht, um das Gleichgewicht herzustellen. Ein gutes Beispiel ist die Wärmeübertragung von metallenen Gegenständen, die aufgrund ihrer Leitfähigkeit zum Kochen verwendet werden. Keramik oder Ton als Teller hingegen leitet wenig, weshalb dieser sich noch anfassen lässt, wenn heißes Essen mit ihm serviert wird. Für Wärmeeigenschaften im Bauwerk selbst (Wände, Dach, Türen, Fenster) und wie diese zustande kommen siehe KG 300.

Abluft und Schmutzwasser

In beiden Fällen kommt ein Wärmetauscher ins Spiel, wobei das Prinzip sogar das selbe ist, wie bei Wärmepumpen: ein kälteres Medium wird entlang eines wärmeren geleitet, wobei die Temperatur des wärmeren zum kälteren übergeht. Man unterteilt diese in die verschiedenen Möglichkeiten eine Strömung zu lenken. Gleichstrom - beide Medien fließen nebeneinander, aber von einer (Rohr-) Wand getrennt in die selbe Richtung; Gegenstrom - in die entgegengesetzte Richtung mit erhöhtem Wirkungsgrad und Kreuzstrom bietet eine gute Steuerung der Zieltemperatur.

Wärmepumpen allgemein

Kältemittel verwendet man deswegen, weil es früher kondensiert als Wasser und daher leichter die gewonnene Energie im späteren Prozess unter Druck wieder frei gibt.

Erdwärme

Obwohl der Boden nicht viel wärmer ist, als seine umgebende Luft, reicht dieser Unterschied aus, um sich diesen aneignen zu wollen. Es gibt daher die Möglichkeit eine Art Fußbodenheizung im Garten auszulegen, sogenannten Erdwärmekollektoren, wo "luftwarmes" Kältemittel durch die Heizschlangen fließt und sich dabei fast auf Bodentemperatur erwärmt. Anstelle der Schlangen werden Spiralkollektoren tiefer in die Erde eingelassen, brauchen aber weniger Gesamtfläche. Am effektivsten aber sind die Erdwärmesonden, weil sie auch an den kältesten Tagen leistungsstark arbeiten. Für sie wird eine (selten mehrere) Bohrung vorgenommen, die bis zu 200 m in den Boden reicht, weshalb es sich hierbei auch um die teurere Variante handelt.

Wasserspeicher

Pools

422 Wärmeverteilung

Heizlast

--> empfangen von Architekt: Angaben zum Wärmedurchgang (R-/ U-Wert), Brandschutzzoneneinteilung

Standard: Heizlastberechnung (DIN 12831), Wärmedurchgang (ISO 6946)

Bevor man damit beginnt die Wärme zu verteilen, muss man herausfinden, wie viel Wärme benötigt wird. Durch die Heizlastberechnung wird also angegeben

1. wie kalt es draußen wird
2. wie warm es drinnen sein soll (Raumtemperaturen nach DIN 4701)
3. wie viel Wärme vom Gebäude gespeichert wird, bzw. wie viel verloren geht
4. daraus folgernd, wie viel Energie in 3. hinzugeführt werden muss, damit die Anforderungen aus 2. unter den äußeren Gegebenheiten aus 1. eingehalten werden

Außenabschirmung

Im Gegensatz zur Kälteberechnung gehen hier nur Negativeinflüsse in die Berechnung ein. Dabei spielt die Lage in Hinsicht auf örtliche Windstärke und wie stark es sich diesem aussetzt eine große Rolle: z. B. ob es auf einer freien Ebene, umgeben von Bäumen oder anderen Gebäuden ist.

Gebäudeeinteilung

Man könnte sich das gesamte Gebäude als einen Körper vorstellen und diesen den äußeren Einflüssen gegenrechnen - und so wird es auch in anderen Teilen der Welt von statten gehen - aber in Deutschland gelten erhöhte Anforderungen. Ein großer Faktor ist die thermische Hülle: dabei wird das Gebäude in Zonen eingeteilt (üblicherweise Brandschutzzonen), welche Luftdicht voneinander abgetrennt sind. Das sind z. B. Geschosse und Wohneinheiten oder Bereiche mit unterschiedlichen Nutzanforderungen in Gewerbe und Industrie.

Anforderungen an die Innentemperatur

Jeder der eben eingeteilten Räume erhält nun je nach Nutzung eine andere Temperaturanforderung. Bei einer Modernisieren muss die Umnutzung mit ins Gewicht fallen, sonst kann es dazu kommen, dass der Wärmebedarf nicht hoch genug angesetzt wird. Räume, in denen man sich auszieht, also Bäder, Untersuchungsräume beim Arzt und Umkleiden, werden

Man berechnet zuerst die Differenz zwischen jeder Fläche des Raumes (Wände, Boden, Decke) mit der vorgegebenen Innentemperatur und der daran liegenden Temperatur an der Außenseite der Fläche. Der Temperaturabstieg in der gewählten Fläche lässt sich dann mit einem Wärmeübergangsgraphen darstellen. Dieser zeigt auf, in welcher Schicht die Temperatur am stärksten abfällt (abhängig vom R- bzw. U-wert des Materials). Im Graphen nicht ersichtlich ist allerdings die Zeit, die die Wärme braucht, um überzuwandern. So benötigt die Wärme länger die Dämmung zu durchdringen, als Putz oder Mauerwerk.

Wenn ein Dachraum nicht genutzt wird, dient er als unbeheizter Nebenraum, hier ein Rechenbeispiel. So verhält es sich auch bei anderen unbeheizt leerstehenden Nachbarräumen. Denn es liegt ja nicht nur eine zweite Wand zwischen dem Innenraum und der Außenluft, sondern auch Raumluft, diese besitzt einen erstaunlich niedrigen Wärmeleitwert. Man beachte auch Einflüsse durch saisonal Benutzung und Nutzungsart. Unterschieden wird Benutzung, ohne dass sich die Personen bewegen (Bürogebäude), jene mit Bewegtheit (Kaufhaus) und solche mit viel Bewegung (Lagerhaus) neben vielen weiteren Faktoren.

Verteilungsnetz der Wärmeversorgung

Technikzentrale

Die wohl wichtigste Instanz der Gebäudetechnik ist die Technikzentrale (VDI 2050); hier findet die große, sperrige Technik und dazugehörige Steuerung ihren Platz. Einige wichtige Belange sind zu klären in Sachen, wo steht was, und wie kommt man ran. Denn Schaltkästen, Pumpen, Filter möchten gewartet werden, weshalb man einen Arbeitsraum freihält. Auch die Medieneinspeisung kommt hier meistens durch das Fundament. Für Solarthermie, siehe KG 440 Elektrotechnik.

423 Raumheizflächen

Heizkörper

Radiator (Guss/Rippen, Glieder, Röhren)

Standard: Radiatoren und Konvektoren (DIN EN 442), Gliederheizkörper (DIN 4703)

Radiatoren sind vor allem Wärmestrahler, das heißt, sie emittieren die Wärme über Wellen. Diese lösen ein angenehmes Wärmeempfinden aus. Aber erst dadurch, dass durch Wärmeleitung allmählich die Luft, die Raumobjekte und Wände/Decken nach und nach aufwärmen, steigt auch die tatsächliche Temperatur. Das Resultat ist eine allgemeine Raum- / Gebäudewärme, die diesem erst wieder entzogen werden muss - es also länger dauert, bis es wieder kalt wird.

Konvektor

Standard: Radiatoren und Konvektoren (DIN EN 442)

Bei der Konvektion entströmen hauptsächlich energiegeladene Teilchen als Fluid dem Wärmeträger, weshalb die Luft im Raum kreisende Bewegungen ausführt, weil sich auf der Seite des Konvektors die Luft erwärmt und aufsteigt, um sich auf der anderen Seite wieder als kältere abzusetzen. Die streng monoton aufsteigende Warmluft erzeugt eine Art Wand, welche man z.B. oft an Eingängen von Einkaufshäusern antrifft, da sie Innen- und Außenluft voneinander abschirmen. Hierbei kommen Konvektoren mit einem eingebauten Gebläse zum Einsatz, um den Prozess zu beschleunigen.

Platten-, Flach- und Kompaktheizkörper

Sowohl bei einem Radiator, als auch beim Konvektor kommt die Wärmeleitung (Konduktion) zum Tragen. Im klassischen Sinne wird die Energie über die Berührung verbreitet; in unserem Falle also die Raumluft. Vom Prinzip her funktionieren Plattenheizkörper wie die Radiatoren, allerdings je mehr Platten dieser hat und wenn ein Konvektionsblech vorgesehen ist, desto mehr Konvektion entsteht.

Heizkörperauslegung

Regel: Heizkörperauslegung (VDI 6030)

Flächenheizung

Standard: Planung flächenintegrierte Strahlheizung (DIN EN ISO 11855)

429 Sonstige Wärmeversorgungsanlagen

Schornsteine

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