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Neben den Stromkosten sind die Kosten für die Wärmebereitstellung die größten Energiekostenträger. Die richtige Auswahl des Energieträgers hängt von verschiedenen Faktoren ab. Einen wichtigen Einfluss haben zum Beispiel die Energiemenge, Wärmeverteileinrichtungen, die benötigte Temperatur, zur Verfügung stehende Aufstell- und Lagermöglichkeiten, vorhandene Abwärme und das zu beheizende Gebäude, bzw. die erforderliche Prozessenergie.

Gleichzeitig gilt aber auch, dass viele ältere Heizungsanlagen technisch noch längst kein altes Eisen sind und durch die richtige Einstellung und Regelung wirtschaftlicher betrieben werden können.

Spezielle Anwendungen der Energieträger wie Blockheizkraftwerke und Gaswärmepumpen werden in den anderen Abschnitten der Energieanwendung behandelt.

Auswahl des Energieträgers bei neuen oder zu erneuernden Heizungssystemen

Im folgenden werden verschiedene Energieträger vorgestellt und die Rahmenbedingungen für den Einsatz erläutert.

• Öl
• Erdgas
• Flüssiggas
• Holz
• Wärmepumpe (Strom)
• Optimierung von Heizungsanlagen    
  

1. Öl
Die Ölheizung ist neben der Gasheizung das klassische Heizungssystem. Der Leistungsbereich von Ölheizungen reicht von einigen Kilowatt bis in den Megawattbereich.

1.1. Effizienz
Um die Effektivität von Heizungsanlage zu vergleichen, wird in der Regel der Wirkungsgrad herangezogen. Allerdings gibt es unterschiedliche Wirkungsgrade und unterschiedliche Bezugsgrößen, so dass eine Erklärung der Definitionen nötig ist.

Der feuerungstechnische Wirkungsgrad einer Feuerungsanlage, η_F, ist ein Maß für die Verluste durch die fühlbare Abgaswärme bei der Verbrennung.

Der Kesselwirkungsgrad einer Feuerungsanlage, η_K , ist ein Maß für die Summe der Abgasverluste und der Verluste durch die konduktive Wärmeabgabe des Kessels während der Brennerlaufzeit. Dieser Wärmeverlust ist die Summe der Strahlungswärme und des konvektiven Wärmeverlustes: Dieser Wärmeverlust ist ein Maß für die „Wärmedichtheit“ des Kessels und beträgt bei neuen Kesseln in der Regel weniger als 1 % der Kesselleistung. Dennoch ist der Wärmeverlust eine wichtige Größe, da der Wärmeverlust während der gesamten Betriebsdauer auftritt, während die Abgasverluste nur während der kurzen Laufzeit des Brenners auftreten.

Der Nutzungsgrad ist ein Maß dafür, wie viel der im Energieträger gespeicherten Energie auch tatsächlich in einer Heizperiode verwendet wird. Im Unterschied zum Wirkungsgrad, der im stationärem Betrieb (Volllast) gemessen wird, wird der Nutzungsgrad über einem längeren Zeitraum beim Taktbetrieb ermittelt. Der Wirkungsgrad ist stets höher als der Nutzungsgrad, da beim Teillastbetrieb neben Abgas- und Kesselverlusten auch Stillstandverluste auftreten.

1.2. Unterer Heizwert, Oberer Heizwert, Brennwert
Zur der Zeit als die latente Wärme (im Abgas enthaltene Energie des Wasserdampfes) im Abgas noch nicht nutzbar war, hatte man die zu dem Zeitpunkt maximal nutzbare Energie mit 100% angesetzt. Auf diesen unteren Heizwert Hu des Brennstoffes beziehen sich heute noch viele Angaben, so dass Kesselwirkungsgrade von über 100% angegeben werden. Sinnvoller ist es den Bezug auf den Oberen Heizwert (Ho = Brennwert) zu legen, der die latente Wärme, die bei einem Brennwertgerät auch teilweise genutzt wird, beinhaltet. Der maximale Kesselwirkungsgrad liegt dann bei 100%.

1.3. Aktuelle Ölheizsysteme
Zur Zeit sind drei Heizungstechniken im Gebrauch: Bei neuen Heizungen kommen für die Gebäudebeheizung aufgrund gesetzlicher Vorgaben nur die Niedertemperatur- oder Brennwertheizung in Betracht. Die Ölbrennwerttechnik kann einen theoretischen Wirkungsgrad von 106% in Bezug den unteren Heizwert (Hu) erreichen.

   
Kesselwirkungsgrade der zur Zeit genutzten Systeme:
  

Konstanttemperatur- Kessel:	Niedertemperatur- Kessel:	Ölbrennwert- Kessel:
Meist Gusskessel	Guss/Stahlkessel	Stahl/Edelstahlkessel
konstante Kesseltemperatur zw. 80 - 90°C	gleitende Kesseltemperatur 40 - 80°C	Kesseltemperatur 30 - 80°C
Abgastemperaturen >160°C	Abgastemperatur >120°C	Abgastemperatur 40 - 110°C
Hohe Abstrahl- und  Stillstandsverluste um 20%	Geringe Abstrahl- und Stillstandsverluste um 1%	Geringe Abstrahl- und Stillstandsverluste um 1%
Kesselwirkungsgrad bis zu 70% (bezogen auf Hu)	Kesselwirkungsgrad bis zu 93% (Hu)	Kesselwirkungsgrad bis zu 100% (Hu)
Kesselwirkungsgrad bis zu 66% (bezogen auf Ho)	Kesselwirkungsgrad bis zu 88% (Ho)	Kesselwirkungsgrad bis zu 95% (Ho)

Die Nutzungsgrade von Wärmeerzeugern über ein ganzes Jahr betrachtet liegen wesentlich niedriger, da hier Stillstandszeiten, Takthäufigkeiten und Regelung ebenfalls wichtig sind. Bei alten, überdimensionierten Anlagen kann der Nutzungsgrad unter 50% fallen.

1.4. Lager
Öllagertanks unterliegen verschiedenen Bedingungen, in Abhängigkeit von der gelagerten Heizölmenge. Die höchsten Anforderungen werden an unterirdische Lagertanks gestellt. (Eine gute Übersicht bietet die Broschüre „Lagerung von Heizöl EL“ vom IWO.) 
 
2. Erdgas
Die Gasheizung kann genutzt werden, wenn eine entsprechende Gasleitung in erreichbarer Nähe liegt. Im Gegensatz zur Ölheizung fällt allein durch die Nutzung der Leitung eine Gebühr durch den Versorger an.

2.1. Effizienz
Ebenso wie den Ölkesseln sind auch im Gasbereich drei Heizungstechniken im Gebrauch: Die Brennwerttechnik kann bei Gasheizungen einen theoretischen Wirkungsgrad von 111% in Bezug den unteren Heizwert (Hu) erreichen.
  
Kesselwirkungsgrade der zur Zeit genutzten Systeme:

Konstanttemperatur- Kessel:	Niedertemperatur- Kessel:	Gasbrennwert- Kessel:
konstante Kesseltemperatur zw. 80 - 90°C	gleitende Kesseltemperatur 40 - 80°C	Kesseltemperatur 30 - 80°C
Abgastemperaturen >160°C	Abgastemperatur >120°C	Abgastemperatur 40 - 110°C
Hohe Abstrahl- und Stillstandsverluste um 20%	Geringe Abstrahl- und Stillstandsverluste um 1%	Geringe Abstrahl- und Stillstandsverluste um 1%
Kesselwirkungsgrad bis zu 70% (bezogen auf Hu)	Kesselwirkungsgrad bis zu 93% (Hu)	Kesselwirkungsgrad bis zu 107% (Hu)
Kesselwirkungsgrad bis zu 66% (bezogen auf Ho)	Kesselwirkungsgrad bis zu 93% (Ho)	Kesselwirkungsgrad bis zu 96% (Ho)

Die Nutzungsgrade von Wärmeerzeugern über ein ganzes Jahr betrachtet liegen wesentlich niedriger, da hier Stillstandszeiten, Takthäufigkeiten und Regelung ebenfalls wichtig sind. Bei alten, überdimensionierten Anlagen kann der Wirkungsgrad unter 50% fallen.
 
2.2. Lager
Ein großer Vorteil einer Gasheizung ist, das keine Bevorratung notwendig ist. Jedoch ist man zur Zeit noch vom lokalen Gasversorger abhängig. Die Wahlfreiheit des Anbieters ist zwar gesetzlich festgelegt, aber in der Praxis aufgrund von Problemen bei der Umsetzung kaum gegeben.

3. Flüssiggas
Flüssiggas ist ein Begleitprodukt, das bei der Rohölverarbeitung in Raffinerien oder bei der Erdöl- bzw. Erdgasförderung entsteht. Flüssiggas wird international als "Liquified Petroleum Gas" (LPG) gehandelt. Die Hauptbestandteile von Flüssiggas sind Propan (C3H8) und Butan (C4H10). Das Mischungsverhältnis ist in Europa unterschiedlich. In Deutschland beträgt es ca. 95 : 5, in wärmeren Teilen Europas (z.B. Frankreich) wird ein Verhältnis von 45:55 bevorzugt. Die Gaslieferanten variieren die Zusammensetzung nach der Umgebungstemperatur und Jahreszeit. Flüssiggas ist im Normalzustand gasförmig, verflüssigt sich jedoch bei einem Druck von ca. 8 bar auf 1/260stel seines gasförmigen Volumens.

Die Anwendungen und die Technik sind die gleichen wie bei Erdgasheizungen. Der Preis differiert jedoch stark.

3.1. Effizienz
Die Effizienz einer Flüssiggasheizung unterscheidet sich kaum von der einer Erdgasheizung. In der Regel lassen sich Erdgaskessel auf Flüssiggas umrüsten.

3.2. Lager
Im Umkreis von oberirdischen sowie unterirdischen Gastanks müssen so genannte „Schutzzonen“ eingerichtet werden (definiert in der „Landesverordnung über Feuerungsanlagen“, FeuVO). Der explosionsgefährdete Bereich unterteilt sich in einen ständig einzuhaltenden Bereich (Schutzzone „A“ sowie einen temporären Bereich (Schutzzone „B“), der nur während der Befüllung einzuhalten ist.   

4. Holz
Aufgrund steigender Energiepreise für herkömmliche Energieträger und der Verbesserung der Anlagentechnik für Holzfeuerungsanlagen, erlebt der Brennstoff Holz eine Renaissance. Hackschnitzel- oder Holzpelletfeuerungsanlagen laufen ebenso wie Öl- oder Gasheizungen vollautomatisch. Nachteilig sind die wesentlich höheren Investitionskosten für die Anlagentechnik.  

4.1. Lager
Holzheizungen benötigen einen Lagerraum für den Brennstoff, der möglichst trocken sein sollte. Die Größe des Lagers richtet sich nach dem Jahresverbrauch. Da Holz ein Brennstoff ist, der sich verändern kann (Schimmel, Zersetzung), sollte der Lagervorrat bei Stückholz und Hackschnitzel nicht zu hoch gewählt werden. Pellets sind aufgrund ihrer geringen Restfeuchte unproblematisch.
   
Weitere Informationen erhalten Sie in folgenden Broschüren:

• Leitfaden Bioenergie
• Energetische Nutzung von Holz
• Holzpellets – Ein Brennstoff mit Zukunft  

5. Wärmepumpe (Strom)
  
5.1. Allgemeines
Das Grundprinzip der Wärmepumpe kann man anhand der Arbeitsweise eines Kühlschrankes erklären. Dort wird dem Kühlgut über den Verdampfer Wärme entzogen und über den Verflüssiger an der Rückseite des Gerätes in den Raum abgegeben. Bei der Wärmepumpe entzieht der Verdampfer die Wärme aus der Umwelt (Wasser, Erdreich, Außenluft) und führt sie über den Verflüssiger dem Heizsystem (Fußbodenheizung, Radiatoren) zu.

Für die Wärmepumpentechnik gibt es spezifische Kenngrößen zur Beurteilung der Leistung und Effizienz. Eine wesentliche Größe ist der COP (Coefficient of Performance) der aus dem Verhältnis der Leistungsaufnahme zur abgegebenen Leistung gebildet wird.

COP = abgegebene Wärmeleistung kW / zugeführte elektrische Leistung in kW

Je geringer die Temperaturdifferenz zwischen der Wärmequelle und dem Heizsystem ist, um so höher ist die Effizienz der Wärmepumpe und damit der COP-Wert. In Abhängigkeit von den Ausgangsbedingungen kann der COP-Wert zwischen eins und sechs liegen. Dieses ist ein statischer Wert unter Normbedingungen. Im Jahresverlauf ändern sich diese allerdings so das eine weitere Kennzahl zur Bewertung, die Jahresarbeitszahl b genutzt wird.

Mit diesem Kennwert wird das Verhältnis der abgegebenen Nutzwärme zu der insgesamt aufgenommenen elektrischen Antriebsenergie inklusive aller Hilfsenergien innerhalb eines Jahres beschrieben.

Jahresarbeitszahl Beta = Summe der Nutzwäre in kWh / Summe der zugeführten Antriebsenergie in kWh

Die Jahresarbeitszahl ist vergleichbar mit dem Jahresnutzungsgrad einer herkömmlichen Heizanlage. Ein Vorteil ist die Vielseitigkeit der Wärmepumpe, da sie je nach Bauart und Wärmequelle auch zur Kälteerzeugung verwendet werden kann.

5.2. Effizienz
Die Rahmenbedingungen wie die benötigte Temperatur und die Temperatur der Wärmequelle haben einen erheblichen Einfluss auf die Effizienz einer Wärmepumpe.

  
Im Folgenden sind die üblichen Wärmepumpen aufgeführt:

 Wenn durch einen Produktionsprozess Abwärme anfällt, kann diese von der Wärmepumpe genutzt werden.

 
Weitere Informationen:

Planungsleitfaden Wärmepumpe:

  
Energiesparen durch Wärmepumpenanlagen:

   
6. Optimierung von Heizungsanlagen
In den meisten Anlagen sind durchaus hochwertige und gut funktionierende Einzelkomponenten vorhanden. Um den Energieverbrauch dort zu reduzieren, bieten sich verschieden Möglichkeiten:
  
6.1. Leistungsanpassung
Viele Heizungsanlagen stammen aus der Zeit niedriger Energiepreise. Eine Überdimensionierung des Kessels war üblich. Dieser großzügige Aufschlag rächt sich inzwischen durch hohe Energiekosten. Je größer die Überdimensionierung ist, desto geringer ist der Wirkungsgrad der Anlage. Bei Öl- und Gaskesseln hilft oft eine Änderung der Düse um die Leistung zu reduzieren. Diese Maßnahme sollte durch einen Fachmann durchgeführt werden, um die notwendige Mindesttemperatur im Kessel zu gewährleisten. Weiterhin können durch Pufferspeicher die Laufzeiten pro Brennerstart verlängert werden und so die Anzahl der Startvorgänge und damit die Verluste reduziert werden.
  
6.2. Hydraulischer Abgleich
Ähnlich wie bei einem Wasserschlauch hat man bei Heizkörpern in der Nähe der Heizungsumwälzpumpe einen hohen Druck und weit entfernt einen geringen Druck vorliegen. Heizkörper in der Nähe der Pumpe werden stärker durchströmt und sind heißer als weit entfernte. Um auch in den letzen Räumen genug Wärme zu erhalten, erhöht man den Pumpendruck oder die Temperatur. Beide Gegenmaßnahmen erhöhen den Energieverbrauch. Statt dessen wäre ein hydraulischer Abgleich sinnvoll. Durch den hydraulischen Abgleich werden alle Heizkörper mit dem passenden Volumenstrom versorgt und erreichen damit auch gleiche Temperaturen.
  
6.3. Einstellung der Vorlauftemperatur
Bei modernen Heizungen ist die Einstellung der Vorlauftemperatur in Abhängigkeit von der Außentemperatur Pflicht. Bei älteren Anlagen kann diese Steuerung auch vorhanden sein, wird aber oft nicht richtig genutzt.

Wenn keine Regelung vorhanden ist kann die Vorlauftemperatur eventuell per Hand eingestellt werden. Durch Wärmedämmmaßnahmen oder geänderte Nutzung des Gebäudes kann sich der Wärmebedarf ändern und damit auch eine geringere Vorlauftemperatur sinnvoll sein.

Die Folgen von zu hohen Vorlauftemperaturen sind höhere Abstrahl- und Verteilungsverluste des Kessels und damit höherer Energieverbrauch.
  
Weitere Informationen erhalten Sie in den Broschüren:

• Hydraulischer Abgleich von Heizungsanlagen
• Mehr Wärme  weniger Kosten