Entscheidungshilfe für das optimale Heizsystem

Die Frage nach dem optimalen Heizsystem ist keine Frage, die kurz und allgemein gültig beantwortet werden könnte. Neben rechtlichen und technischen gilt es auch, die persönlichen Anforderungen zu berücksichtigen.


Online seit: 30.07.2015 | Themenbereich: Heizung & Brennstoffe
KlimaAktiv
Entscheidungshilfe für das optimale Heizsystem

Eine Entscheidung ist eine Entscheidung - nämlich die Entscheidung, alles beim Alten zu belassen! Eine Auflistung der positiven und die negativen Folgen, die Sie für verschiedene Varianten erwarten, kann die Entscheidung erleichtern. Dieser Beitrag soll dazu Grundlagen liefern.

Neue rechtliche Anforderungen

In den Bauordnungen werden auf Grund der OIB Richtlinie 6, Energieeinsparung und Wärmeschutz neue Anforderungen wirksam :

  • Beim Neubau und größerer Renovierung von Gebäuden muss vor Baubeginn die technische, ökologische und wirtschaftliche Realisierbarkeit des Einsatzes von hocheffizienten alternativen Systemen … in Betracht gezogen, berücksichtigt und dokumentiert werden
  • Hocheffiziente alternative Energiesysteme sind jedenfalls: a) dezentrale Energieversorgungssysteme auf der Grundlage von Energie aus erneuerbaren Quellen, b) Kraft-Wärme-Kopplung, c) Bezug entsprechend erzeugter Fern-/Nahwärme, d) Wärmepumpen (Jahresarbeitszahl JAZ ≥ 3,0 berechnet gemäß OIB-Leitfaden).
  • Beim Neubau von Wohngebäuden mit mehr als drei Wohnungen bzw. Wohneinheiten ist eine zentrale Wärmebereitstellungsanlage zu errichten, abgesehen von einigen Ausnahmeregelungen.
  • Elektrische Widerstandsheizungen dürfen beim Neubau nicht als Hauptheizungssystem eingebaut und eingesetzt werden.

Der Wärmebedarf

Die technischen Überlegungen beginnen bei der Frage nach dem Wärmebedarf. Der Heizwärmebedarf (HWB) beschreibt jene Energiemenge, die für die Raumheizung eines Wohnobjekts benötigt wird. Der HWB ist am Titelblatt der Energieausweise ersichtlich oder kann mit Hilfe einer Energieberatung ermittelt werden. Die Bandbreite der Einstufung reicht dabei von »A++« entsprechend dem Passivhausstandard bis »G« für einen sehr hohen Verbrauch wie er bei alten, unsanierten Gebäuden vorliegen kann. Die Werte liegen zwischen 10 und 250 kWh pro Quadratmeter und Jahr. Diese Bandbreite macht deutlich, dass zu allererst die Frage zu klären ist, in wie weit eine Verringerung des Wärmebedarfes durch eine Verbesserung des Wärmeschutzes möglich ist.

Zu beachten ist, dass Einsparungen nur dann wie berechnet eintreten, wenn das Nutzerverhalten der normgemäßen Berechnung entspricht. In den Berechnungen wird von einer Raumtemperatur von 20°C ausgegangen. Eigentlich könnte der Raumwärmebedarf in Zukunft bald zur Nebensache werden, denn »A++« bedeutet für 100 Quadratmeter Wohneinheit nur mehr 1000 kWh Heizwärmebedarf!

Der Wärmebedarf ist allerdings nicht dem Energiebedarf zu verwechseln. Im Heizungsbetrieb gibt es Verluste, die nicht zur Raumheizung beitragen (z.B. Abgas, Abstrahlung des Kessels, Verteilung). Der HWB enthält auch nicht die Warmwasserbereitung.

Welche Heizung ist die richtige für mein Haus

Im Rahmen der Initiative klima:aktiv des Lebensministeriums wurde eine Bewertungstabelle entwickelt, die diese Frage beantworten soll. Die Empfehlungen berücksichtigen die Energieeffizienz des Gebäudes, basierend auf 13 Kriterien aus den Bereichen Wirtschaft, Umwelt und Komfort (u.a. Umweltwirkungen, Kosten, Wartung, Bedienaufwand).

 

Abb.1: Die klima:aktiv-Heizsysteme. Randbedingungen: Einfamilienhaus, 150 m² Bruttogeschoßfläche, 4-Personen-Haushalt, Gebäude der Klassen G bis C mit Radiatoren, B bis A++ mit Fußboden- oder Wandheizung, Wärmepumpensysteme haben eine Jahresarbeitszahl (JAZ)³4. Die Vorlauftemperaturen <35°C, Biomasse-Heizungen mit einem Pufferspeicher (Folder Erneuerbare Wärme für Eigenheime, download: http://www.klimaaktiv.at/haushalte/wohnen/heizung.html)

Die Matrix zeigt, dass im durchschnittlichen Gebäudebestand (Klasse C – G) die Versorgung mit Heizenergie aus dem regional verfügbaren Brennstoff Biomasse, kombiniert mit Solarenergie günstige Bewertungen erreicht.
Neubauten und sanierte Gebäude, die den Standard von Niedrigenergiegebäuden erreichen, können auch mit Wärmepumpen, die Umweltwärme nutzen, beheizt werden.

Eine thermische Solaranlage zumindest zur Wassererwärmung wird allgemein empfohlen. Deckt die Sonnenwärme den Wärmebedarf im Sommer, dann kann der Heizkessel abgeschaltet werden. Für einen Vier-Personen- Haushalt genügen dafür 5 bis 6 m² Flachkollektoren oder 4 m² Vakuumröhrenkollektoren in Verbindungmit einem 300- bis 400-Liter-Warmwasserspeicher. Über das Jahr rechnet man dabei, dass die Sonne rund 70 % der Warmwasseraufheizung deckt. Größere Solaranlagen können in eine Fußboden- oder Wandheizung relevante Beiträge liefern. In Solar-Aktiv-Häusern finden sich Solaranlagen mit etwa 20 bis 100 Quadratmetern mit Wasserspeichern von etwa 5 bis 20 Kubikmetern für eine Wohneinheit.

GEBÄUDEKLASSE C ist typisch für mit zumindest einer wesentlichen Maßnahme sanierte Gebäude bzw. Neubauten erbaut zwischen 2004 und 2008. Dafür sehr gut geeignet nach klima:aktiv:

  • Pellets-Zentralheizung mit Solaranlage für Warmwasser und Heizungsunterstützung
  • Stückholz-Zentralheizung mit Solaranlage für Warmwasser und Heizungsunterstützung

GEBÄUDEKLASSE B ist typisch für mit mehren Maßnahmen gut wärmegedämmte Gebäude bzw. Neubauten erbaut zwischen 2009 und 2011. Dafür sehr gut geeignet nach klima:aktiv:

  • Stückholz-Zentralheizung mit Solaranlage für Warmwasser und Heizungsunterstützung
  • Pellets-Zentralheizung mit Solaranlage für Warmwasser und Heizungsunterstützung
  • Kachelofenganzhausheizung mit Solaranlage für Warmwasser und Heizungsunterstützung

GEBÄUDEKLASSE A ist typisch für gut wärmegedämmte Gebäude mit kontrollierter Be- und Entlüftung, Neubauten ab 2012. Dafür sehr gut geeignet nach klima:aktiv:

  • Stückholz-Zentralheizung mit Solaranlage für Warmwasser und Heizungsunterstützung
  • Pellets-Zentralheizung mit Solaranlage für Warmwasser und Heizungsunterstützung
  • Kachelofenganzhausheizung mit Solaranlage für Warmwasser und Heizungsunterstützung
  • Erdreich-Wärmepumpe mit Erdkollektor und Solaranlage für Warmwasser und Heizung
  • Erdreich-Wärmepumpe mit Erdsonde und Solaranlage für Warmwasser und Heizung
  • Grundwasserwärmepumpe mit Solaranlage für Warmwasser und Heizungsunterstützung

Die Beschreibungen zu den weiteren Gebäudeklassen finden sich unter www.klimaaktiv.at/erneuerbare#

Hinweise zu Heizsystemen

Pellets

Für den Einsatz in weniger gut gedämmten Gebäuden sind zahlreiche Kesseltypen verfügbar, für Niedrigenergiehäuser bis hin zum Passivhaus gibt es einige Hersteller, die Geräte kleiner Leistung (4 bis 8 kW) anbieten.
Die preiswerteste Lösung einer Pelletsheizung ist es, ein Wohnraumgerät in einem geeigneten Raum (groß, offen, zentral) zu positionieren und dieses mit Pellets-Sackware zu beschicken. Als komfortablere Variante kann die Befüllung des Zwischenbehälters automatisiert über eine Saugeinrichtung geschehen. Einige Wohnraumgeräte verfügen über einen Wärmetauscher, über den Heizungswasser in einem Pufferspeicher erwärmt wird und abgelegene Räume und das Warmwasser beheizt werden können.

Für kleine Leistungen gibt es auch Kompaktsysteme, die den Pelletsbrenner in einem Pufferspeicher integriert haben. Die ganze Einheit beinhaltet Pelletsbrenner, Pufferspeicher, Solarwärmetauscher, Frischwassermodul und Heizkreise und ist als Ganzes mit 20 cm Dämmung eingepackt. Die Verluste sind auf ein Minimum reduziert.
Für Niedertemperatur-Wärmeabgabesysteme gibt es heute auch unter den Pelletskesseln „Brennwertgeräte“, die sogar die Kondensationsenergie im Rauchgas nutzen, bis zu 15% höhere Jahresnutzungsgrade erreichen und die Emission von Feinstaub um bis zu 70% unter die Anforderungen des „Blauen Engels“ reduzieren.

Kachelofen

In einem gut gedämmten Haus kann ein Kachelofen die gesamte Heizung übernehmen. Über den Wärmetauscher wird ein Teil der Energie für entlegene Räume und das Warmwasser in ein Speichersystem geleitet, der andere Teil kommt dem Wohnraum direkt zugute. Die Solaranlage bzw., wenn diese aus technischen Gründen nicht möglich ist, eine Luft-Wasser-Wärmepumpe sorgen in der heizungsfreien Zeit für das Warmwasser. Hafnermeister übernehmen sowohl Planung als auch Bau.

Stückholzkessel

In Kombination mit einer Solaranlage und einem gut gedämmten Pufferspeicher erzeugen Stückholzkessel effizient Wärme für Warmwasser und Raumheizung. Bei Kollektorflächen von 15 bis 20 m² kann auch ein Großteil des Heizenergiebedarfes in der Übergangszeit solar abgedeckt werden. Die Solaranlage speist je nach erreichter Temperatur in den oberen oder unteren Speicherbereich ein.

Wärmepumpen allgemein

Die Effizienz von Wärmepumpen wird am Prüfstand bei definierten Betriebspunkten ermittelt und als COP Wert in Prüfprotokollen angegeben. Je kleiner der Temperaturhub, den die Wärmepumpe leisten muss, desto besser die Effizienz. So zeigt ein getestetes Gerät z.B. einen COP von 4,2 bei einer Bodentemperatur von 0°C und einer Heizwassertemperatur von 35°C. Erzeugt man damit Warmwasser mit 55°C, dann sinkt der COP auf 2,5.
Aus den jeweiligen Betriebszuständen über das Jahr lässt sich eine Jahresarbeitszahl (JAZ) ermitteln. Als Mindestanforderung laut OIB Richtlinie gilt eine Jahresarbeitszahl JAZ ≥ 3,0, wobei die Berechnung (realitätsnäher als bisher) gemäß OIB-Leitfaden zu erfolgen hat. Mit einem Wärmemengenzähler und einem separaten Stromzähler lässt sich die JAZ überprüfen. Da der Primärenergiefaktor für Strom mit 2,62 festgelegt ist, ist das Erreichen der JAZ von mindestens 3 für eine ökologisch gerechtfertigte Anwendung erforderlich.

Erdreich Wärmepumpe

Sole/Wasser-Wärmepumpen nutzen die oberflächennahe Erdwärme entweder durch horizontale Flachkollektoren, die ca. 20 bis 30 cm unter der örtlichen Frostgrenze installiert sind, oder mittels vertikaler Erdwärmesonden (Tiefe: 100 Meter und mehr). In diesen Rohrsystemen zirkuliert „Sole“, ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel, um die im Boden enthaltene Wärme aufzunehmen.
Die Wärmepumpe bringt diese Wärme auf das erforderliche Temperaturniveau. Wird die Wärmepumpe auch für die Warmwasserbereitung verwendet, dann arbeitet sie im Sommer weniger effizient als im Winter. Das liegt an der relativ hohen Temperatur die für das Warmwasser erforderlich ist. Dieser Nachteil lässt sich durch die Integration einer Solaranlage beheben. Diese Kombination bietet zudem einen weiteren Vorteil: Die Quellentemperatur für die Wärmepumpe kann erhöht werden, indem überschüssige Solarenergie ins Erdreich eingespeichert wird.

Grundwasser Wärmepumpe

Wasser/Wasser-Wärmepumpen nutzen die relativ konstante Grundwassertemperatur, die in der Regel zwischen 7 und 12°C. liegt. Dazu sind zwei Grundwasserbrunnen, die bei Einfamilienhäusern maximal 15 m tief und 15 m voneinander entfernt sein sollten, notwendig. Das entnommene Grundwasser wird durch die Wärmepumpe um etwa 3 bis 4°C entwärmt und über einen Schluckbrunnen wieder zurückgeführt.

Luft-Wasserwärmepumpen

Es gibt Standorte und Umstände, bei denen der Einsatz einer thermischen Solaranlage nicht möglich oder nicht sinnvoll ist. In diesen Fällen bietet es sich an, zur Wassererwärmung außerhalb der Heizperiode eine Luft-Wasser-Wärmepumpeneinheit einzusetzen. Diese Technologie nutzt die Wärme der Umgebungsluft und hebt die Temperatur des Kaltwassers unter Einsatz von elektrischer Energie auf Warmwassertemperatur.

Photovoltaik

Der Ertrag einer PV Anlage beträgt in Österreich im Dezember und Jänner etwa 30 bis 40 kWh pro kWpeak. Mit 40 Quadratmeter PV lassen sich in diesen Monaten jeweils etwa 180 kWh erzeugen. Betreibt man damit eine Wärmepumpe mit einer Arbeitszahl von 3, ergibt das 540 kWh. Genug für die Beheizung einer Wohneinheit im Passivhaus (ohne Warmwasser und Haushaltsstrom), für ein Gebäude mit HWB 25 deckt es nur mehr rund den halben Heizwärmebedarf. Da sich Strom derzeit nur zu verhältnismäßig hohen Kosten speichern lässt, wird überschüssiger PV-Strom meist ins Netz eingespeist und steht in der Heizsaison nicht zur Verfügung. PV-Strom ist bei üblichen Anlagengrößen daher eher als Beitrag zur Deckung des Haushaltsstromes zu sehen. Zu beachten ist, dass die für die Gewinnung von Solarenergie geeigneten Flächen begrenzt sind und die optimale Nutzung mittels Solarthermie und PV Solarthermie zu finden ist.

Wärmeverteilung

Je nach Heizsystem braucht es unterschiedlich viel Fläche, um die Wärme entsprechend der Heizlast in die Räume zu bringen. Die Verbesserung des HWB erlaubt eine Verringerung der Wärmeleistung und das ist eine Voraussetzung für Niedertemperaturheizungen.
Bei Fußbodenheizungen sind Oberflächentemperaturen von max. 26°C zu empfehlen um gesundheitliche Beeinträchtigungen (Venen) zu vermeiden. Für einen effizienten Betrieb mit Wärmepumpen sollte die Vorlauftemperatur max. 35 °C betragen! Damit können aber nur spezifische Heizlasten von 20 - 30 W/m² Fußbodenfläche abgedeckt werden.

Bei Niedrigstenergie- und Passivhäusern kann die Heizungs-Vorlauftemperatur sehr niedrig angesetzt werden, denn es reicht eine Oberflächentemperatur von 2 - 4 °C über der Raumtemperatur. Bei Sonneneinstrahlung gibt es einen Selbstregeleffekt.
Die Nutzung der Speichermasse von Beton als Heiz- und Kühlelement (Bauteilaktivierung) wird interessant, wenn mit sehr geringen Temperaturdifferenzen (ca. 4°C) das Auslangen gefunden werden kann.

Wandflächen- und Deckenheizungen ermöglichen eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Raum. Bei gut gedämmten Gebäuden ohne zusätzliche Wärmedämmung in der Wand, das System ist dann relativ träge, aber die Speichermasse nutzbar. Wandflächenheizungen beeinflussen die Möblierbarkeit!

Kosten von Erneuerbare Wärme-Anlagen

Die von klimaaktiv angegebenen Betriebs- bzw. Brennstoffkosten sind Bestwerte, die in einem gedämmten Gebäude mit Niedertemperatur-Abgabesystemen (Flächenheizung) erzielbar sind. Die Fördersummen variieren je nach Bundesland.
Erdreich-Wärmepumpe und Solaranlage (mit Erdkollektor oder Erdwärmesonde)
Investitionskosten & Montage 25.000,- bis 30.000,- Euro
abzgl. Landesförderung 3.000,- bis 9.000,- Euro
abzgl. Gemeindeförderung 500,- bis 3.000,- Euro
verbleibende Investition 18.000,- bis 25.000,- Euro
Jährliche Betriebskosten 300,- bis 600,- Euro

Die Systemkosten für eine Pellets/Solarkombination liegen zwischen 15.000 und 30.000 Euro. Die Systemkombination für Scheitholz-Solar ist ab 20.000 Euro zu haben.
Pellets-Zentralheizung mit Solaranlage
Investitionskosten & Montage 15.000,- bis 30.000,- Euro
abzgl. Landesförderung 3.000,- bis 5.000,- Euro
abzgl. Gemeindeförderung 500,- bis 3.000,- Euro
verbleibende Investition 12.000,- bis 23.000 Euro
Jährliche Betriebs/Brennstoffkosten 400,- bis 600,- Euro

Bei der Erstellung der Empfehlungen wurden die unter der Bewertungstabelle angeführten Randbedingungen und Voraussetzungen (Abb.1) angenommen.

klima:aktiv Programm Erneuerbare Wärme: www.klimaaktiv.at/erneuerbare/erneuerbarewaerme.html

Checklisten, Anforderungen: klima:aktiv Qualitätslinie Haustechnik, www.klimaaktiv.at/qualitaetslinien

klima:aktiv Kompetenzpartner (Installateure, Planer): www.maps.klimaaktiv.at

Biowärmeinstallateure finden Sie auch in der Handwerkersuche auf Bauwohnwelt

 

DI Johannes Fechner
17&4 Organisationsberatung GmbH
www.17und4.at
klima:aktiv Bildungskoordination
FH Technikum Wien

 

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