Heizungskreislauf: Definition, Aufbau und Funktionsweise
Der Heizungskreislauf dient dazu, alle Heizkörper mit dem gleichen Druck und der gleichen Vorlauftemperatur zu versorgen. Flühs Drehtechnik fertigt hochwertige Heizungs- und Thermostatventile, die in der Sanitär- und Haustechnik eingesetzt werden.
Der Heizungskreislauf umfasst einen Wärmeerzeuger (z.B. einen Heizkessel oder eine Wärmepumpe), Heizungsleitungen mit Pumpen und Heizflächen (z.B. Heizkörper oder Flächenheizungen). Sicherheitsventile, Ausdehnungsgefäße und andere Regelungstechnik dienen der Sicherheit und Temperaturregelung.
Der Heizungskreislauf funktioniert als geschlossener Kreislauf. Wasser wird erwärmt, gelangt mit einer bestimmten Vorlauftemperatur in die Heizungsrohrleitungen, erreicht die Heizkörper und fließt über den Rücklauf zurück, um wieder erwärmt zu werden.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten zur Anordnung der Verteilnetze des Heizungskreislaufs. Man unterscheidet zwischen unterer, oberer und horizontaler Verteilung, je nach Lage der Wärmeverteiler.
Dieser Artikel erklärt, was der Heizungskreislauf ist, wie er aufgebaut ist, wie er funktioniert und welche Heizungskreislauf Varianten es gibt.
Was ist der Heizungskreislauf?
Der Heizungskreislauf ist ein System, das über Heizleitungen mit Vorlauf und Rücklauf für die Verteilung der Wärme zu den Heizkörpern sorgt.
Der Heizungskreislauf beschreibt den Kreislauf des Heizungswassers vom Heizkessel über die Rohrleitungen zu den Heizkörpern und zurück. Der Heizungskreislauf umfasst Wärmeerzeuger, Umwälzpumpe, Vorlauf, Heizkörper, Regelventile und Rücklauf. Das Ziel des Heizungskreislaufes ist es, alle Heizkörper mit dem gleichen Druck und der gleichen Vorlauftemperatur zu versorgen. Es ist möglich, dass ein Wärmeerzeuger mehrere Heizkreise versorgt.
In Mischsystemen mit Heizkörpern und Flächenheizungen sind getrennte Heizkreise für Heizkörper und Flächenheizung notwendig, weil die Vorlauftemperaturen und Anlaufzeiten unterschiedlich sind. Bei Flächenheizungen gibt es meist mehrere Heizkreise für einzelne Räume. Heizkreisverteiler übernehmen die separate Steuerung der Heizkreise von Fußboden- und Wandheizung. Bei Fernwärme liegen ebenfalls mehrere Heizkreise vor, wenn das Heizungswasser in hydraulisch getrennte Einzelheizkreise eingespeist wird.
Der Heizungskreislauf arbeitet nur dann korrekt, wenn alle Volumenströme mit dem gleichen Druckverlust laufen. Herrschen unterschiedliche Drücke, werden z.B. einzelne Räume mit zu viel Wärme versorgt, während andere Räume zu kalt sind. Der hydraulische Abgleich stellt sicher, dass die Volumenströme so angepasst werden, dass die Wärme im Haus gleichmäßig verteilt wird. Die Einstellung erfolgt durch Fachpersonal, das die erforderliche Wärmemenge pro Raum berechnet. Dabei fließen Faktoren wie die Dämmung der Außenwände und die Qualität der Fenster in die Berechnung ein.
Der Heizungskreislauf setzt sich aus Komponenten zur Wärmeerzeugung, Wärmeverteilung und Wärmeübertragung zusammen, die im folgenden Abschnitt erklärt werden.
Wie ist ein Heizungskreislauf aufgebaut?
Der Heizungskreislauf ist aus den folgenden Komponenten aufgebaut: Wärmeerzeuger, Sicherheits- und Regelungstechnik, Pumpen und Rohrleitungen.
Ein Wärmeerzeuger ist ein Gerät oder eine Anlage zur Produktion thermischer Energie für die Gebäudeheizung bzw. die Warmwasserbereitung, z.B. Gas-Brennwertkessel, Öl- Heizkessel, Gas-Wand Kombigeräte oder Wärmepumpen. Ein Gasheizkessel ist ein Heizkessel, der gebundene chemische Energie in Wärme umwandelt, indem das Gas durch eine Brennflamme verbrannt wird. Ein Öl-Heizkessel ist eine gebäudetechnische Anlage, die Heizöl verbrennt, um Wärme für die Raumheizung und Warmwasserbereitung zu erzeugen. Ein Gas-Wand Kombigerät, auch Gas Kombitherme genannt, ist an der Wand montiert und kombiniert Heizung und Warmwasserbereitung in einem Gerät. Es funktioniert nach dem Durchlaufprinzip, d.h. es wird kein Warmwasser bevorratet, sondern das Wasser wird durch einen Durchlauferhitzer erwärmt, wenn es benötigt wird. Eine Wärmepumpe ist eine Anlage, die Umweltwärme (Luft, Grundwasser, Erde) zur Beheizung und Warmwasserbereitung nutzt.
Sicherheitseinrichtungen im Heizungskreislauf sind Systeme und Komponenten zur Druckerhaltung und Temperatursicherung, z.B. Ausdehnungsgefäße und Sicherheitsventile. Durch Temperaturveränderungen des Wassers entstehen Druckdifferenzen. Wenn im Heizkessel Wasser erwärmt wird, steigt der Druck im Heizungskreislauf. Ausdehnungsgefäße dienen dazu, diesen Druckanstieg auszugleichen und sorgen damit für gleichbleibende Druckverhältnisse. Der Druckanstieg ist auf einen bestimmten Wert festgelegt. Wird dieser Wert überschritten, lassen Sicherheitsventile Heizungswasser ab.
Regelungstechnik im Heizungskreislauf sorgt dafür, dass die Heizungsanlage die gewünschte Raumtemperatur effizient, bedarfsgerecht und sicher erzeugt, z.B. durch witterungsgeführte oder raumtemperaturgeführte Heizungsregelung. Bei der witterungsgeführten Regelung passt die Heizung ihre Wärmeabgabe an die aktuelle Außentemperatur an. Dabei bekommt der Heizkessel einen Sollwert für die Vorlauftemperatur, basierend auf der Außentemperatur. Die raumtemperaturgeführte Heizungsregelung passt die Vorlauftemperatur automatisch an den Wärmebedarf im Haus an. Die Temperaturregelung einzelner Räume erfolgt mithilfe von Thermostatventilen an den Heizkörpern.
Heizungspumpen, auch Umwälzpumpen genannt, sind ein zentraler Bestandteil der Heizungsanlage und bewegen das Wasser im Heizungskreislauf. Heizungspumpen werden in der Nähe des Heizkessels im Rohrsystem verbaut, wobei an ihren Anschlüssen jeweils ein Absperrventil installiert wird.
Heizungsrohre sind meistens aus Kupfer oder Alu-Kunststoff gefertigt und transportieren das erwärmte Wasser vom Kessel zu den Heizflächen.
Das Zusammenspiel aller Komponenten, also von Pumpen, Wärmeerzeuger, Rohrleitungen sowie Sicherheits- und Regelungstechnik, stellt die Funktionalität des Heizungskreislaufs sicher.
Wie funktioniert der Heizungskreislauf?
Der Heizungskreislauf funktioniert, indem die Pumpe das Wasser im Heizungsrücklauf bewegt, der Heizkessel das Wasser erwärmt, es über den Vorlauf in die Heizkörper leitet und das Heizungswasser über den pumpenangetriebenen Rücklauf wieder in den Heizkessel gelangt.
Die Wärmeerzeugung des Heizungskreislaufs geschieht in den meisten Fällen in einem Heizkessel. Der Heizkessel ist ein Wärmeerzeuger, der chemische Energie (z.B. aus der Verbrennung von Gas, Öl oder Holz) in thermische Energie umwandelt. Im Kessel werden fossile Brennstoffe (Erdöl, Gas, Kohle) oder nachwachsende Brennstoffe (z.B. Holz oder Biomasse) verbrannt. Ein Wärmetauscher gibt die durch den Brennvorgang freigesetzte thermische Energie an das Heizungswasser ab.
Rohrleitungen befördern das Heizungswasser vom Wärmeerzeuger zu den Heizflächen. Der Rohrleitungsbereich zwischen Wärmeerzeuger (Kessel) und Heizfläche nennt sich Vorlauf. Die Vorlauftemperatur bezeichnet die Temperatur, die das Wasser zwischen Wärmeerzeuger und Heizfläche hat. Der Rohrleitungsabschnitt, durch den das abgekühlte Wasser zurück zum Wärmeerzeuger fließt, heißt Rücklauf. Um Energieverlusten vorzubeugen, sind Rücklauf und Vorlauf mit möglichst kurzer Länge zu planen.
Die Umwälzpumpe ist eine elektrische Pumpe zwischen Wärmeerzeuger und Heizkörper, die den Heizkreislauf antreibt und dafür sorgt, dass das Heizungswasser zwischen Heizkörpern und Heizkessel zirkuliert. Sie ist in der Nähe des Heizkessels montiert.
Die Wärmeübertragung erfolgt durch Heizflächen, z.B. Rippenheizkörper, Plattenheizkörper oder Flächenheizungen. Der Rippenheizkörper (auch Gliederheizkörper genannt) ist ein Heizkörpertyp mit akkordeonartig angeordneten Rippen oder Gliedern aus Gusseisen oder Stahlblech. Der Plattenheizkörper, auch Kompaktheizkörper genannt, besteht aus flachen und parallel angeordneten Stahlblechen und ist der am häufigsten verbaute Heizkörper. Eine Flächenheizung ist eine Variante eines Heizungs- und Kühlungssystems, die eine größere Fläche zur Wärmeübertragung nutzt, z.B. über die Wand, den Boden oder die Decke.
Die Anordnung der verschiedenen Komponenten unterscheidet sich bei verschiedenen Heizungskreislauf Varianten, die im folgenden Abschnitt beschrieben werden.
Welche Heizungskreislauf Varianten gibt es?
Es gibt 2 Heizungskreislauf Varianten, das Einrohrsystem und das Zweirohrsystem, wobei zwischen oberer, unterer und horizontaler Verteilung unterschieden wird.
Eine Einrohrheizung ist ein Heizsystem, bei dem die Heizkörper in einer Ringleitung nacheinander mit Warmwasser durchströmt werden. Bei einer Einrohrheizung gibt es keinen Rücklauf. Eine Zweirohrheizung ist das am weitesten verbreitete Heizsystem, bei dem der Kessel und die Heizflächen über einen Vor- und Rücklauf miteinander verbunden sind.
Die untere Verteilung ist eine Heizungskreislauf Variante, bei der sich die Leitungen, die das Heizungswasser über verschiedene Vorlaufleitungen (Steigleitung/Steigstränge) zu den Heizkörpern bringen, an der Kellerdecke befinden. Nachdem das abgekühlte Wasser die Heizkörper verlassen hat, fließt es über die Rücklaufleitungen (Fallleitungen/Fallstränge) zurück zum Wärmeerzeuger (z.B. Heizkessel) und wird von Neuem erwärmt.
Bei der oberen Verteilung wird der Vorlauf in einer Steigleitung bis zu den Verteilungsleitungen im Dachgeschoss bzw. bis zur höchsten Stelle des Systems geführt. Die Verteilungsleitungen verteilen das Wasser über Fallleitungen auf die Heizkörper. Die Rücklaufleitungen fördern das abgekühlte Heizungswasser zum Wärmeerzeuger zurück.
Die horizontale Verteilung ist ein System, bei dem das Heizwasser über eine zentrale Vor- und Rücklaufleitung an die Geschosse und von da aus an die Heizkörper verteilt wird. Bei einer horizontalen Verteilung fließt das Heizwasser in einem waagerechten Verteilnetz zu den Heizkörpern. Danach fließt es über eine zentrale Rücklaufleitung zurück zum Wärmeerzeuger.
Die Verteilnetze sind in verschiedenen Anordnungen möglich, die in der folgenden Liste beschrieben werden.
-
Zentrale Anordnung: Bei der zentralen Anordnung erfolgt die Verteilung des Wassers an die Heizkörper über eine zentrale Geschossleitung. Das Heizwasser wird zuvor in einer Steigleitung in das jeweilige Geschoss gebracht.
-
Ringförmige Anordnung: Die ringförmige Anordnung ist eine Verlegungsart, bei der die Heizungsrohre von mindestens einer Steigleitung aus nacheinander zu den Heizkörpern führen. Die Heizkörper sind bei der ringförmigen Anordnung des Verteilernetzes an ein umlaufendes Rohrsystem angebunden. Die Rücklaufleitung verläuft parallel zur Vorlaufleitung.
-
Sternförmige Anordnung: Bei der sternförmigen Anordnung wird das Heizwasser in die jeweiligen Geschosse befördert und dort über einen zentralen Verteiler pro Etage zu den Heizkörpern geleitet.
-
Tichelmann-System: Das Tichelmann-System ist eine Form der Heizungsrohrverlegung, die auf einer Ringleitung basiert. Beim Tichelmann-System sind der Vorlauf und Rücklauf verschiedener Heizkörper gleich lang und besitzen die gleiche Fließrichtung. Das Tichelmann-System ist hydraulisch abgeglichen und braucht daher keine voreinstellbaren Ventile oder Differenzdruckregler für den hydraulischen Abgleich.
Komponenten für den Heizungskreislauf von Flühs
Flühs stellt hochwertige und langlebige Komponenten für den Heizungskreislauf her, z.B. Absperr- und Rückschlagventile sowie diverse Komponenten für verschiedenste Anwendungen im Bereich Heizungskreislauf.
Unsere Absperrventile ermöglichen eine präzise und langlebige Regelung des Durchflusses in Heizungen. In Heizungen werden Absperrventile verbaut, um Wartung und Reparaturen an einzelnen Komponenten zu ermöglichen, ohne das gesamte Heizsystem zu entleeren.
Unsere Rückschlagventile verhindern zuverlässig, dass unerwünschte Zirkulationsströme in der Heizung entstehen. Mit Rückschlagventilen lässt sich der Durchfluss gezielt lenken, sodass Rohrleitungen nur in einer Richtung durchströmt werden.
Flühs nutzt für Ventile für den Heizungskreislauf die Werkstoffe Messing und Silizium-Bronze, die besonders druck- und temperaturbeständig sind. Dies sorgt für eine hohe Langlebigkeit unserer hochwertigen Ventile und Drehteile. Flühs Ventile lassen sich über den gesamten Lebenszyklus hinweg leichtgängig bedienen und gewährleisten eine zuverlässige Durchflussregelung.
