Wenn man sich mit dem Thema Heizung auseinandersetzt, kommt man um Begriffe wie Heizungskreislauf, Heizkreis oder Heizkreislauf nicht herum. Dabei meinen sie alle dasselbe und umfassen eine Vielzahl verschiedener Komponenten in Ihrem Heizungssystem. Mit dem Heizungskreislauf ist nämlich das gesamte System gemeint, durch welches sich das Wärmeträgermedium bewegt. Nur dank dieses Kreislaufs kann und wird die Energie an den benötigten Heizkörper transportiert. Auf dem Weg der Zirkulation durchläuft das Wasser die verschiedensten Bauteile, die alle ihren Teil zum effizienten Betrieb beitragen.

Was ist der Heizungskreislauf?

Der Heizungskreislauf beschreibt den gesamten Kreislauf eines zentralen Heizungssystems. Dazu gehören insbesondere die 3 Hauptbestandteile: Wärmeerzeugung, Wärmeverteilung und Wärmeabgabe. Wer sich schon ein wenig mit der Heizung beschäftigt hat, merkt, dass so ziemlich alles, also wirklich alles in dem Begriff Heizungskreislauf enthalten ist. Vom Kessel über den Speicher bis hin zum Heizkörper. Doch der eigentliche Superstar dieses Systems ist das Wärmeträgermedium. Es stellt die Schnittstelle zwischen den verschiedenen Bauteilen dar und liefert die erzeugte Energie an der Stelle ab, wo sie gebraucht wird. Man kann sich das Ganze auch wie einen menschlichen Körper vorstellen. Der Kessel ist der Magen, die Steuereinheit das Gehirn und die Heizkörper der Verdauungstrakt. Das Wärmeträgermedium kann man sich als das Blut in unseren Venen vorstellen. Ohne dieses helfen uns die anderen Organe herzlich wenig.

Heizungskreislauf Aufbau

Im folgenden Abschnitt werden wir den gesamten Kreislauf belichten. Auf dem Weg werdet ihr von gewissen Komponenten hören, die ihr vielleicht schon kennt und andere, die euch unbekannt sind. Allerdings können wir die Thematik der einzelnen Bestandteile nur anschneiden, denn eine ausführliche Erklärung würde den Rahmen sprengen. Habt ihr trotzdem Interesse daran, über ein gewisses Bauteil mehr zu erfahren, verlinken wir euch andere Artikel zu diesen Themen. Los gehts!

Wärmeerzeugung im Heizungskreislauf

Diese Komponente kennt jeder und vor nicht allzu langer Zeit hat sie ausschließlich auf der Verbrennung fossiler Brennstoffe basiert. Allerdings hat sich dieses Bild mit der Zeit verändert. Durch Heizungen wie die Solarthermie, Brennstoffzellenheizungen oder Wärmepumpen steht ihnen eine große Auswahl verschiedener Möglichkeiten, ihr Eigenheim zu heizen, zur Auswahl. Doch fangen wir erst ein Mal mit Verbrennung an.

Die gängigsten Rohstoffe sind Öl, Gas oder Holz. Öl wird immer in flüssiger Form vom Verbraucher selbst gelagert. Dementsprechend ist auch ein Lagerraum nötig. Bei Gas hingegen haben Sie die Wahl: flüssig gelagert oder gasförmig aus der Leitung. Folglich braucht ihr entweder eine Leitung Plus Lieferanten oder aber ihr lagert das Flüssiggas selbst. Holz kann man ebenfalls in verschiedenen Formen verbrennen, allerdings wird dieses, egal ob Pellet- oder Hackschnitzelheizung, immer in fester Form vorliegen. In jedem dieser Fälle verbrennt ein Brenner im inneren des Kessels den jeweiligen Rohstoff.

Dieser Kessel befindet sich meist im Keller eures Hauses. Davon ausgenommen ist natürlich die Fernwärme. Bei dieser Variante steht ein Kessel auf dem Firmengelände eures Energielieferanten.

Regenerative Wärmeerzeuger

Die zuletzt genannte Heizungsmethode gehört natürlich bereits zu den regenerativen Rohstoffen, denn Bäume zur Holzproduktion können nachwachsen. Ein weiterer Rohstoff, der vielleicht etwas ungewöhnlich ist, ist Müll. Ja, auch Müll wird zur Wärmeerzeugung genutzt. Zwar nur in Fernwärmeanlagen zur Müllverbrennung, doch auch so etwas gibt es. Die weitaus zeitgemäßere Methode ist die Verwendung von Sonnen- oder Umgebungsenergie. Die Sonne lässt sich mit Solarthermien oder Photovoltaikanlagen nutzbar machen und liefert ihnen im Sommer Strom und Wärme ins Haus. Wärmepumpen hingegen zapfen die Umgebungsenergie an, welche in der Erde, dem Grundwasser oder in der Luft verborgen liegt.

Bivalente Heizungssysteme

Natürlich kann die Sonne geschweige denn der Unterboden ihres Hauses nicht so hohe Temperaturen erreichen wie eine Ölheizung. Deshalb bedarf es einer genauen Planung und etwas komplizierteren Denkweise, wenn es um solche Heizungen geht. Im vollen Betrieb können sie gut isolierte Häuser, die mit Flächenheizkörpern bestückt sind, alle Male heizen. Wird es im Winter jedoch kalt und dunkel, muss eine unterstützende Heizung her. Meist werden Solaranlage und Wärmepumpe mit Gas-Brennwertheizungen kombiniert, um die Spitzenlast zu erreichen. In diesem Fall spricht man von bivalenten Systemen. Wenn also mehrere Heizungserzeuger genutzt, verwendet man immer einen Speicher. Dieser speichert nämlich ungenutzte Wärme und verhindert ein zu häufiges Takten des Brenners. Über einen Wärmetauscher wird die Energie dann schließlich an das entsprechende Medium abgegeben. Dabei spielt es keine Rolle, ob es sich um den Heiz- oder Brauchwasserkreislauf handelt.

Wärmeverteilung im Heizungskreislauf

Nun wissen wir, woraus und wo Energie entsteht und an welchem Ort diese zwischengelagert wird. Der nächste Schritt ist also der Transport. Hier kommt auch das besagt und so wichtige Trägermedium ins Spiel. Dies dient nämlich als Frachtschiff für die Energie. Jedoch muss das Medium auch eine gewisse Laufbahn haben und in Bewegung gebracht werden. Diese Aufgaben werden den nämlich den Rohrleitungen und der Umwälzpumpe zuteilen.

Die Wärmeträgermedien

Auch wenn das am häufigste verwendete Medium Wasser ist, so ist es bei Weitem nicht das Einzige. In seltenen Fällen kann man auch Luft als Wärmeträger verwenden. Dieses Gas wird dann über Leitungen in die Räume gepustet. Folglich kann man hier nicht mehr von einem Heizungskreislauf sprechen, da die Luft nicht zirkuliert und wiederverwendet wird. Ein weiterer Grund dafür, dass Wasser bevorzugt wird, ist, dass Wasser eine weitaus größere Wärmekapazität besitzt. Um genau zu sein die Vierfache. Im direkten Vergleich ist das ganz schön mächtig. In der praktischen Darstellung sagt dieser Wert aus, dass nur ein Viertel des Volumens an Wasser umgewälzt werden muss, um den gleichen Effekt wie mit Luft zu erzielen. Ein eindeutiges Ergebnis in Sachen Energieersparnis. Denn wie Sie in den nächsten Abschnitten merken werden, bewegt sich das Medium nicht von alleine und auch nicht ganz ohne Verluste.

Die Heizungsrohre

Die Heizungsrohre nehmen einen gesonderten Platz im Heizungskreislauf ein, denn sie überbrücken den Weg zwischen Wärmeerzeuger und Heizkörper. Somit sind sie der Grundbaustein einer Schnittstelle. Damit diese Überbrückung effektiv und möglichst effizient ablaufen kann, müssen einige Gegebenheiten beachtet werden. So sollte der Weg durch unbeheizte Räume zwischen Brenner und Heizkörper möglichst gering sein, denn auf dem Weg verliert das Wasser kontinuierlich Energie. Diese Energie stellt natürlich Kosten und einen erhöhten CO2-Ausstoß dar. Doch selbst wenn der Weg etwas länger ist, gibt es Abhilfe. In solchen Fällen und insbesondere in ungeheizten Räumen isoliert bzw. dämmt man Heizungsrohre entsprechend. Diese Maßnahme ist kosteneffizient und wertet die Rohre massiv auf.

Heizungsrohre Material – welches ist das beste?

Natürlich wirkt eine externe Dämmung wunder, allerdings sollte auch das eigentliche Material der Rohre optimal ausgewählt sein. Die meisten Rohre, die man heutzutage findet, bestehen aus Kupfer oder Stahl. Während Kupfer massiv an Beliebtheit verlor, ist Stahl nach wie vor weit verbreitet. Beide haben eine gute Wärmeleitfähigkeit und bieten gleichzeitig eine gewisse Resistenz gegenüber Hitze. Während man die Rohre früher sehr aufwendig verschweißt und gelötet hat, werden heute Druckpressen verwendet, um ein System zu verschließen.

Darüber hinaus finden auch Kunststoffrohre Verwendung. Sie kommen meistens bei Flächenheizungen wie Wand- oder Bodenheizungen zum Einsatz. Im Heizungskreislauf nehmen sie nicht nur die Rolle der Wärmeverteilung ein. Sie geben sie nämlich auch ab und fungieren quasi als Heizkörper.

Meist ist Kunststoff weitaus flexibler und wenn man sich Fußbodenheizungen anschaut, ist die Wahl von Kunststoff auch ein Wunder. Die geschnörkelten Anordnungen wären sehr schwierig mit Kupfer zu bewerkstelligen. Verbunden werden solche Kunststoffrohre auf unterschiedlichste Weise. Gelötet, geschweißt, geklebt oder geschraubt. Mit Kunststoff ist alles möglich. Doch auch auf eine gute Instandhaltung sollten Sie achten. Wenn Ihre Rohre Schäden aufweisen, bringt auch ein ansonsten optimierter Heizkreislauf nichts. Denken Sie nur darüber nach, was ein Rohrbruch anrichten würde.

Die Umwälzpumpe bringt Bewegung ins Wasser

Das sich das Wärmeträgermedium nicht von alleine in den Heizungsrohren bewegt, ist klar. Damit der nötige Schwung in das Wasser kommt, bedarf es einer sogenannten Umwälz- oder Zirkulationspumpe. Diese Pumpen sorgen dafür, dass das Heizungswasser in die richtige Richtung bewegt wird, was es ohne eine Pumpe niemals bewerkstelligen würde. Diese Pumpen müssen leider Gottes elektrisch betrieben werden und stellen dementsprechend eine zusätzliche Kostenquelle dar. Während Umwälzpumpen früher durchgängig betrieben wurden, hat man diese Technik weiterentwickelt. Heutzutage kommen nur noch sogenannte Hocheffizienzpumpen zum Einsatz. Diese Pumpe richtet ihren Betrieb nach den jeweiligen Gewohnheiten der Bewohner und optimiert somit ihre Kosten- und Energieeffizienz.

Die Wärmeabgabe im Heizungskreislauf

Die Wärme wurde erzeugt, transportiert und nun geht es an die Abgabe der thermischen Energie. Dies geschieht über sogenannte Heizkörper, die es in den unterschiedlichsten Formen und Größen gibt. Grundsätzlich unterscheidet man zwischen Flächenheizkörpern und den klassischen Raumheizkörpern. Letztere gibt es entweder als Rippen- oder Flachkörper und Flächenheizungen als Fußboden- oder Wandheizungen. Auch wenn die Aufgabe dieselbe ist, arbeiten die Systeme doch sehr unterschiedlich. So brauchen Rippenheizkörper eine viel höhere Vorlauftemperatur, um den gleichen Effekt zu erzielen wie eine Fußbodenheizung. Dieser Unterschied ergibt sich durch die höhere Abgabefläche, denn je größer diese ist, desto geringer kann der Temperaturunterschied ausfallen, um gewisse Ergebnisse zu erzielen.

Meistens spart man mit Flächenheizungen sogar eine Menge Geld. Aber natürlich nur, wenn die Heizung auch entsprechend geplant wurde.

Heizkörper Zubehör

Ein Heizkörper feuert jedoch nicht immer mit der gleichen Temperatur vor sich hin. Das wäre unwirtschaftlich und ließe keine Regulierung der Temperatur zu. Stattdessen stellen Sie ganz einfach mithilfe eines Thermostates die Temperatur ein. Der herkömmliche Thermostat funktioniert über ein mechanisches Ventil. Steigt die Temperatur über den gewünschten Wert, schließt sich das Ventil und es fließt weniger Heizungswasser durch den Körper. Auf der anderen Seite öffnet sich das Ventil, wenn die Temperatur darunter fällt. Jeder hat so einen Thermostat schon ein Mal gesehen. Allerdings gibt es auch zentrale Thermostate, welche mehrere Heizkörper gleichzeitig konfigurieren. Die Königsklasse dessen stellen jedoch die Smart-Home-Systeme dar. Sie bieten eine ganze Bandbreite an individualisierbaren Einstellungen. Dementsprechend lässt sich langfristig mit solchen Methoden viel Geld und Energie sparen.

Die Sicherheitskomponenten im Heizungskreislauf

In jedem Kreislauf, in dem etwas zirkuliert, entsteht folglich auch Bewegung. Und diese Bewegung bringt gewisse Problematiken mit sich, die es zu bewältigen gilt. Obendrein entsteht durch die Erzeugung und die Abgabe von Wärme ein Temperaturunterschied, der zusätzliche Hürden in sich trägt.

Wasserverlust Heizung

Zwar bezeichnet man einen Heizungskreislauf als geschlossenes System, doch wenn man genauer hinsieht, gibt es so etwas wie zu 100 % geschlossene Systeme. An irgendeiner Stelle werden immer, selbst wenn es nur winzig kleine Entweichungen sind, Wasser verloren gehen. Mikroleckagen sind ein perfektes Beispiel. Mit bloßem Auge sind sie kaum erkennbar und aufgrund ihrer Größe wird auch das verlorene Wasser nicht direkt auffallen. Des Weiteren verliert Ihre Heizung konstant Wasser über die sogenannte Wasserdampfdiffusion. Dieser Vorgang beschreibt das Durchwandern von Wasser durch feste Stoffe. Auch wenn Wasser diesen Vorgang nur sehr geringfügig und im gasförmigen Zustand bewältigt, summiert sich die Diffusion auf Dauer.

Darüber hinaus sorgt das Entlüften der Thermostatventile meistens für Wasserverluste. Wer das Ventil ein bisschen zu lange öffnet, dem strömt gleich ein guter Satz Heizungswasser entgegen. Zu guter Letzt stellen Reparaturen und Umbauten einen wichtigen Risikofaktor dar. Bei jedem Vorgang, bei dem der Kreislauf geöffnet wird, ist es auch sehr wahrscheinlich, dass Wasser verloren geht.

Heizung Druckverlust

In geschlossenen Systemen herrscht immer ein gewisser Druck, der sich entsprechend der Zu- oder Abnahme des Volumens des Mediums verändert. Weniger Heizungswasser bedeutet natürlich auch weniger Volumen. Doch gibt es noch einen entscheidenden Faktor, der dies beeinflusst: die Temperatur. Im Vorlauf, das ist der Weg vom Kessel zum Heizkörper besitzt Wärmeträgermedium eine sehr hohe Temperatur und ein entsprechend höheres Volumen. Nun kühlt es durch die Abgabe der Energie ab und verringert entsprechend sein Volumen. Der Rückweg vom Heizkörper zurück zum Kessel im Fachbereich Rücklauf genannt, ist also kälter und hat ein geringeres Volumen.

Damit diese Druckunterschiede nicht zu Schäden an den Bauteilen führen, verbaut man ein sogenanntes Ausdehnungsgefäß. Dieses Bauteil ist mit einem Gas gefüllt, welche den Druckunterschied auffängt und bis zu einem gewissen Grad problemlos ausgleicht. Um das Ganze zu verdeutlichen hier ein kleines Beispiel: Wenn ihr die Temperatur von 10 auf 90 Grad Celsius erhöht, dann entspricht dies auch einer Volumenvergrößerung von 4 %.

Was soll man tun wenn die Heizung Wasser verliert?

Je nach Ausmaß des Ganzen sollte man erst mal gar nichts tun. Wie bereits beschrieben, kann das Ausdehnungsgefäß (MAG) den Druckunterschied auffangen. Ist der Verlust allerdings so massiv, dass das MAG nicht mehr ausreicht, dann muss man selbst handanlegen. In diesem Fall müssen Sie nämlich Wasser nachfüllen. Dies geschieht entweder manuell, meist vom Fachmann bei der Wartung durchgeführt oder automatisch. Während man früher noch normale FE-Zapfhähne verwendet hat, ist man sich heute sicher, dass zum Schutze des Trinkwassers sogenannte Systemtrenner her müssen. Die Anforderungen an solche Geräte sind genormt. Darüber hinaus bieten sie den großen Vorteil, dass sich Wasser fast komplett automatisch nachfüllen lässt. Doch vergessen sie nicht, dass Heizungswasser gewissen Anforderungen zu entsprechen hat und demnach auch aufbereitet werden muss.

Kann man Fußbodenheizung und Heizkörper kombinieren?

Ja, das geht tatsächlich und wird am häufigsten in Altbauten durchgeführt. In solchen Fällen wurde auf dem Erdgeschoss eine Fußbodenheizung nachgerüstet und in den Obergeschossen befinden sich weiterhin Rippenheizkörper. Diese Mischsysteme haben natürlich unterschiedliche Vorlauftemperaturen und Anlaufzeiten. Solche Bedingungen mit einem einzigen Heizkreislauf zu bedienen ist unmöglich. Deshalb erstellt man zwei voneinander getrennte Heizkreise. Die Wärmeerzeugung läuft wie gewohnt über einen einzigen Kessel ab, der die Temperatur immer auf die höchste benötigte Vorlauftemperatur anhebt. Der Vorlauf für die Rippenkörper kann dieses Heizungswasser problemlos nutzen. Der Kreislauf der Fußbodenheizung hingegen benötigt spezielle Bauteile zur Regulierung. Dies geschieht über das Beimischen von kaltem Rücklaufwasser.

Flächenheizkörper mit eigenem Heizkreis

Doch selbst wenn ein Haus ausschließlich aus Flächenheizkörpern besteht, findet man mehrere Heizkreise. Genaugenommen hat dann jeder Heizkörper auch seinen eigenen Kreislauf. Die Wärmeerzeugung teilen sich die Kreisläufe zwar, doch wird durch einen sogenannten Heizkreisverteiler die Wärme entsprechend angepasst und weiter verteilt. Jedoch endet unsere Liste hier nicht. Auch bei Fernwärme bedient man sich sehr gerne mehreren Heizkreisläufen. Vor allem in Wohnkomplexen mit mehreren Einheiten und Mehrfamilienhäusern macht dies Sinn, denn so lassen sich auch unterschiedliche Wärmemengenzähler verwenden.

Wie kommt das Wasser in den Wasserhahn?

Das Brauch- und Heizungswasser nicht das Gleiche sind, haben wir bereits in einem anderen Artikel erwähnt. An beide sind aus Sicherheitsgründen verschiedene Anforderungen gestellt, und dementsprechend müssen die Kreisläufe voneinander getrennt sein. Also gibt es einen Heiz- und einen Brauchwasserkreis. Damit Sie also warm Duschen können, wird vom Kessel aufgeheiztes Wasser zunächst in einem Pufferspeicher gelagert. Dieser heizt dann über einen Wärmetauscher den räumlich abgetrennten Brauchwasserkreislauf auf. Abgesehen von diesem zusätzlichen Schritt sind die beiden Kreisläufe allerdings identisch.

Wann ist eine Zirkulationspumpe sinnvoll?

Eine Zirkulationspumpe ist immer dann sinnvoll, wenn Sie auch eine Zirkulationsleitung haben. Und ab einem Fassungsvermögen von 3 Lite in Trinkwasseranlagen ist eine solche Kombination sogar vorgeschrieben. Jeder kennt es: Man möchte warmes Wasser zapfen und aus dem Hahn tröpfelt es eisig kalt vor sich hin. Das liegt daran, dass warmes Wasser erst transportiert werden muss. Eine Zirkulationsleitung- und Pumpe verhindert dies, indem das warme Wasser konstant im Kreis geführt wird. Der Energieverlust wird dabei möglichst gering gehalten.

Alte Leitungen hatten eine auf Temperaturunterschieden und Schwerkraft basierende Funktionsweise, während man heutzutage auf elektrisch betriebene Pumpen zurückgreift. Natürlich entsteht dadurch ein weiterer Stromkostenfaktor, allerdings bieten sie einen weitaus geringeren Energieverlust als alte Pumpen. Wenn man die Sekunden zählt, wie lange man das Wasser manchmal laufen lässt, bis es warm wird, wird schnell klar, dass sich eine Zirkulationspumpe lohnt.

Den Kreislauf optimieren mit einem hydraulischen Abgleich

Eine weitere Maßnahme zur energetischen Optimierung des Heizungssystems, welches auch den Heizungskreislauf betrifft, ist der hydraulische Abgleich. Da jeder Heizkörper das Heizungswasser getrennt abkühlt, entsteht auch ein individueller Druckverlust. Wenn dieser zu ungleichmäßig auftritt, kann es zu Über- oder Unterversorgungen von einzelnen Heizkörpern kommen. Mit einem hydraulischen Abgleich wird der Druck jedes einzelnen Heizkörpers separat betrachtet und eingestellt. So kann die Wärme optimal verteilt werden und kommt auch tatsächlich da an, wo sie abgefragt wird.

Fazit

Der Heizkreislauf ist ein komplexes System, dass aus verschiedenen Bauteilen besteht. Die Kernteile bestehen aus der Wärmeerzeugung, -verteilung und -abgabe. Im sogenannten Heizkessel wird ein Brennstoff wie Öl oder Gas verbrannt und anschließend mit einem Wärmetauscher auf das Wärmeträgermedium. Das Medium, meistens Wasser, bewegt sich durch die Rohrleitungen hin zu den Heizkörpern. Die nötige Kraft bringt die elektrisch betriebene Umwälzpumpe auf. In den Heizkörpern wird die Energie dann an den Raum abgegeben. Dabei ist es völlig egal, ob es sich um einen Rippen- oder Flächenheizkörper handelt. Auch wenn dies die Kernkomponenten sind, so gibt es noch eine Vielzahl weiter Hilfsmittel im Heizungskreislauf. Neben Thermostatventilen, Brauchwasserleitungen, Pufferspeichern gibt es auch Sicherheitskomponenten wie die Ausdehnungsgefäße oder Systemtrenner.

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Autor: Jan Bittner