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Es gibt verschiedene Arten von Systemen, die verwendet werden, um in einem Haus Wärme bereitzustellen, und innerhalb jedes breiten Typs gibt es viele Variationen. Einige Heizsysteme teilen sich Komponenten mit der Kühlausrüstung des Hauses, und einige Systeme bieten sowohl Heizen als auch Kühlen. Der Begriff HLK-Heizung, Lüftung und Klimatisierung wird verwendet, um das gesamte Klimatisierungssystem in einem Haus zu beschreiben.
Unabhängig von der verwendeten HLK-Anlage besteht der Zweck aller Heizgeräte darin, die Wärmeenergie aus einer Brennstoffquelle zu gewinnen und an die Wohnräume zu übertragen, um eine angenehme Umgebungstemperatur aufrechtzuerhalten. Heizungssysteme können eine Vielzahl von Brennstoffquellen verwenden, darunter Erdgas, Propan, Heizöl, Biobrennstoffe (wie Holz) und Strom. Einige Häuser verfügen über mehr als ein Heizsystem, beispielsweise wenn ein Anbau oder ein fertiger Keller von einem anderen System beheizt wird als der Rest des Hauses.
Umluft-Heiz-/Kühlsysteme
Das bei weitem gebräuchlichste HVAC-System in modernen nordamerikanischen Häusern ist das Umluftsystem, das einen Ofen mit einem Gebläse verwendet, das über ein Kanalnetz erwärmte Luft in die verschiedenen Räume des Hauses liefert. Umluftsysteme können die Temperatur eines Raums sehr schnell regulieren, und da Klimaanlagen das gleiche Gebläse und die gleichen Kanäle nutzen können, ist dies ein effizientes HLK-Gesamtsystem.
Brennstoffquellen: Die Öfen, die Umluftsysteme antreiben, können mit Erdgas, Flüssigpropan (LP), Heizöl oder Strom betrieben werden.
Verteilung: Die vom Ofenbrenner oder Heizelement angewärmte Luft wird über ein Kanalnetz auf die Heizregister in den einzelnen Räumen verteilt. Ein weiteres Kanalsystem führt die Luft über Kaltluftrückführungen in den Ofen zurück.
Vorteile:
- Druckluftsysteme können gefiltert werden, um Staub und Allergene zu entfernen. Sie können jedoch auch die Menge an Allergenen in der Luft erhöhen.
- Befeuchter (oder Entfeuchter) können in das Umluftsystem integriert werden.
- Umluftöfen sind relativ kostengünstig.
- Diese Öfen können die höchsten AFUE-Werte (Annual Fuel Utilization Efficiency) aller Heizsysteme erreichen (aber das bedeutet nicht unbedingt, dass dies die effizienteste Art ist, ein Haus zu heizen).
- Umluftsysteme können Kühlung mit Heizleistung kombinieren.
Nachteile:
- Benötigt Luftkanäle und nimmt Platz in Wänden ein.
- Ofenventilatoren können laut sein.
- Bewegte Luft kann Allergene verteilen.
- Bewegte Luft kann trocken werden, wenn sie nicht befeuchtet wird.
- Da Umluftsysteme die Luft und nicht die Gegenstände in einem Raum erwärmen, gilt sie nicht als die komfortabelste Form der Heizung.
Schwerkraftluftofensysteme
Als Vorläufer von Druckluftsystemen verteilen Schwerkraftluftöfen auch Luft durch ein System von Metallkanälen, aber anstatt die Luft über ein Gebläse zu zwingen, arbeiten Schwerkraftluftsysteme nach der einfachen Physik des Aufsteigens von warmer Luft und des Absinkens von kühler Luft. Ein Schwerkraft-Luftofen im Keller erhitzt Luft, die dann durch Kanäle in die verschiedenen Räume aufsteigt. Kühle Luft wird über ein System von Kaltluftrückführungskanälen zum Ofen zurückgeführt. Die sogenannten "Ofen", die in vielen älteren Häusern zu finden sind, sind Schwerkraftluftöfen.
Schwerkraftluftsysteme werden nicht mehr installiert, aber in vielen älteren Häusern funktionieren sie weiterhin effektiv.
Brennstoffquelle: Umluftöfen können mit Erdgas, Flüssigpropan (LP), Heizöl oder Strom betrieben werden.
Verteilung: Klimatisierte Luft wird durch ein Netzwerk von Metallkanälen zirkuliert.
Vorteile:
- Schwerkraftsysteme haben keine beweglichen Teile und können viele Jahrzehnte halten.
- Die Anlagenausstattung ist sehr zuverlässig und wartungsarm.
Nachteile:
- Luft kann nicht effektiv gefiltert werden.
- Die Energieeffizienz ist geringer als bei neueren Öfen.
- Temperaturanpassungen sind langsam, da die Systeme mit einfachen Konvektionsströmen arbeiten.
Fußbodenheizungssysteme
Moderne Fußbodenheizungen sind eine Art Strahlungsheizung. Strahlungsheizung unterscheidet sich von Umluftwärme dadurch, dass sie Gegenstände und Materialien wie Möbel und Fußböden erwärmt und nicht nur die Luft. Die meisten Strahlungssysteme für das ganze Haus verteilen die Wärme über Warmwasser, das in einem Boiler oder Warmwasserbereiter erhitzt wird.
Bei der Fußbodenheizung handelt es sich um Kunststoff-Wasserschläuche, die in Betonplattenböden installiert oder an der Ober- oder Unterseite von Holzböden angebracht sind. Es ist leise und im Allgemeinen energieeffizient. Es neigt dazu, langsamer zu heizen und braucht länger, um sich anzupassen als Zwangsluftwärme, aber seine Wärme ist konstanter.
Es gibt auch Bodeneinbausysteme, die elektrische Leitungen verwenden, die unter Bodenbelägen installiert sind, typischerweise Keramik- oder Steinfliesen. Diese sind weniger energieeffizient als Warmwassersysteme und werden typischerweise nur in kleinen Räumen wie Badezimmern verwendet.
Brennstoffquellen: Warmwasserleitungssysteme werden normalerweise von einem zentralen Kessel beheizt, der mit Erdgas, Flüssigpropan (LP) oder Strom betrieben werden kann. Warmwasser kann auch durch solare Warmwassersysteme bereitgestellt werden, die üblicherweise als Ergänzung zu brennstoffbasierten Systemen verwendet werden.
Verteilung: In-Boden-Systeme werden normalerweise durch heißes Wasser verteilt, das durch Kunststoffrohre fließt.
Vorteile:
- Strahlungssysteme sorgen für angenehme, gleichmäßige Wärme.
- Durch Heizkessel beheizt, können Strahlungssysteme sehr energieeffizient sein.
Nachteile:
- Strahlungssysteme heizen sich relativ langsam auf und passen sich Temperaturänderungen an.
- Die Installation von In-Boden-Systemen kann teuer sein.
- Bei Wartungsproblemen ist der Zugang zu versteckten Rohrleitungen schwierig.
- Kesselbasierte Systeme sind nicht mit Klimaanlagen kombinierbar.
Traditionelle Kessel- und Heizkörpersysteme
Ältere Häuser und Mehrfamilienhäuser in Nordamerika werden oft mit traditionellen Kessel- und Heizkörpersystemen beheizt. Dazu gehört ein zentraler Boiler, der Dampf oder heißes Wasser durch Rohre zu Heizkörpereinheiten zirkuliert, die strategisch im Haus positioniert sind. Der klassische Heizkörper - eine gusseiserne Standeinheit, die normalerweise in der Nähe von Fenstern positioniert ist - wird oft als Dampfheizkörper bezeichnet, obwohl dieser Begriff manchmal ungenau ist.
In Wirklichkeit gibt es zwei Arten von Systemen, die mit diesen älteren Heizkörpern verwendet werden. Echte Dampfkessel zirkulieren tatsächlich gasförmigen Dampf durch Rohre zu einzelnen Heizkörpern, der dann wieder zu Wasser kondensiert und zur Wiedererwärmung zum Kessel zurückfließt. Moderne Heizkörpersysteme zirkulieren heißes Wasser über elektrische Pumpen zu Heizkörpern. Das heiße Wasser gibt seine Wärme am Heizkörper ab und das abgekühlte Wasser kehrt zum Heizen zurück zum Boiler. Warmwasser-Heizkörpersysteme sind in Europa weit verbreitet.
Brennstoffquellen: Kessel-/Heizkörpersysteme können mit Erdgas, flüssigem Propan, Heizöl oder Strom betrieben werden. Ursprüngliche Kessel könnten sogar mit Kohle betrieben worden sein.
Verteilung: Wärme wird durch Dampf oder heißes Wasser erzeugt, das durch Metallrohre zu Heizkörpern zirkuliert, die so geformt sind, dass sie die Übertragung von Wärmeenergie erleichtern.
Vorteile:
- Strahlungswärme ist sehr angenehm und trocknet die Luft nicht aus wie Umluftwärme.
- Heizkörper können zu Low-Profile-Sockel- oder Wandheizkörpern aufgerüstet werden.
- Wenn alte Heizkessel ersetzt werden, können moderne Heizkessel eine sehr gute Energieeffizienz bieten.
Nachteile:
- Heizkörper können unansehnlich sein.
- Die Platzierung von Heizkörpern kann die Platzierung von Möbeln und Fensterabdeckungen einschränken.
- Kesselbasierte Systeme sind nicht mit Klimaanlagen kombinierbar.
Warmwasser-Sockelleisten-Heizkörper
Eine andere modernere Form der Strahlungswärme ist ein Warmwasser-Sockelleistensystem, auch als Hydroniksystem bekannt. Diese Systeme verwenden auch einen zentralen Boiler zum Erhitzen von Wasser, das durch ein System von Wasserrohren zu flachen Sockelleistenheizeinheiten zirkuliert, die die Wärme des Wassers über dünne Metallrippen, die das Wasserrohr umgeben, in den Raum abstrahlen. Dies ist im Wesentlichen nur eine aktualisierte, weiterentwickelte Version der alten aufrechten Heizkörpersysteme.
Kraftstoffquellen: Kessel für Hydroniksysteme können mit Erdgas, Flüssigpropan (LP), Heizöl oder Strom betrieben werden. Sie können auch durch Solarwärmesysteme unterstützt werden.
Verteilung:
- Heißes Wasser, das von einem Boiler erhitzt und zu "Flossenrohr"-Sockelleisten geleitet wird, die entlang der Wände montiert sind. Die Rippen erhöhen die Wärmeableitungsfläche aus Effizienzgründen.
- Die Wärmeverteilung erfolgt durch natürliche Konvektion: Erwärmte Luft steigt von der Sockelleisteneinheit auf, während kalte Luft zum Heizen in Richtung der Einheit fällt.
Vorteile:
- Hydronische Systeme können eine ausgezeichnete Energieeffizienz bieten.
- Hydronische Systeme sind leise, da keine Lüfter oder Gebläse vorhanden sind.
- Die Temperatur kann präzise gesteuert werden.
- Heizkörpersysteme sind sehr langlebig und wartungsarm.
Nachteile:
- Die Strahlungs-/Konvektionseinheiten der Sockelleiste müssen frei bleiben und können Herausforderungen bei der Platzierung von Möbeln und der Gestaltung von Vorhängen darstellen.
- Heizkörper heizen sich langsam auf.
- Warmwassersysteme können nicht mit Klimaanlagen kombiniert werden.
- Bei längerem Heizen besteht die Gefahr des Einfrierens der Heizungsrohre.
Wärmepumpen-Heizsysteme
Die neueste Technologie zum Heizen (und Kühlen) von Häusern ist die Wärmepumpe. Mit einem klimaanlageähnlichen System entziehen Wärmepumpen der Luft Wärme und geben sie über ein Raumklimagerät an das Haus ab. Standard-Haussysteme sind Luftwärmepumpen, die der Außenluft Wärme entziehen. Es gibt auch Erdwärme- oder Erdwärmepumpen, die Wärme aus der Tiefe des Erdreichs ziehen, sowie Wasserwärmepumpen, die für Wärme von einem Teich oder See abhängig sind.
Eine beliebte Art von Luftwärmepumpe ist das Mini-Split- oder kanallose System. Dies hat eine relativ kleine Kompressoreinheit für den Außenbereich und einen oder mehrere Luftbehandlungsgeräte für den Innenbereich, die leicht zu Raumerweiterungen oder abgelegenen Bereichen eines Hauses hinzugefügt werden können. Viele Wärmepumpensysteme sind reversibel und können im Sommer in den Klimamodus geschaltet werden. Wärmepumpen können energieeffizient sein, sind jedoch nur für relativ milde Klimazonen geeignet; bei sehr heißem und sehr kaltem Wetter sind sie weniger wirksam.
Brennstoffquellen: Wärmepumpen werden normalerweise mit Strom betrieben, obwohl auch Erdgasmodelle erhältlich sind.
Verteilung: Wärme (und Kühlung) werden von wandmontierten Geräten bereitgestellt, die Luft über Verdampferschlangen blasen, die mit einer Außenpumpe verbunden sind, die Außenwärme entzieht oder absorbiert.
Vorteile:
- Systeme bieten sowohl Heizen als auch Kühlen.
- Wärmepumpen können sehr energieeffizient sein.
- Individuelle Oberschränke ermöglichen eine präzise Steuerung jedes Raumes.
- Ventilatoren sind leiser als zentrale Umluftsysteme.
- Es sind keine Leitungen erforderlich.
Nachteile:
- Wärmepumpen eignen sich am besten für relativ milde Klimazonen.
- Die Verteilung von erwärmter oder gekühlter Luft kann begrenzt sein, da sie von einer einzigen Einheit (in jedem Raum oder Bereich) stammt.
Elektrische Widerstandsheizsysteme
Elektrische Fußleistenheizungen und andere Arten von elektrischen Heizungen werden normalerweise aufgrund der hohen Stromkosten nicht für primäre Hausheizungssysteme verwendet. Sie sind jedoch nach wie vor eine beliebte Option für die zusätzliche Heizung in fertigen Kellern, Heimbüros und saisonalen Räumen (wie Dreijahreszeitenveranden und Wintergärten). Elektrische Heizungen sind einfach und kostengünstig zu installieren und erfordern keine Rohrleitungen, Pumpen, Luftbehandlungsgeräte oder andere Verteilungsgeräte. Die Geräte sind kostengünstig, haben keine beweglichen Teile und sind praktisch wartungsfrei.
Neben herkömmlichen Fußbodenheizungen gibt es elektrische Heizstrahler, die mit Strahlung heizen. Diese werden in der Regel in der Nähe der Decke installiert und sind auf die Raumnutzer gerichtet, wodurch eine gezieltere Wärme als bei Sockelleisteneinheiten bereitgestellt wird. Strahlungsheizungen sind auch energieeffizienter als Sockelleisten.
Verteilung: Fußleistenheizungen verwenden natürliche Konvektion, um die Wärme im ganzen Raum zu verteilen. Wandmontierte Heizungen und viele Spezialheizungen (wie Toekick-Heizungen) haben normalerweise interne Ventilatoren, die erwärmte Luft ausblasen.
Vorteile:
- Heizgeräte sind vielseitig einsetzbar und können fast überall installiert werden.
- Systeme benötigen nur einen Stromkreis für die Stromversorgung.
- Geräte ohne Lüfter arbeiten geräuschlos.
- Elektrische Strahlungsheizkörper erwärmen Raumobjekte, ähnlich wie Fußbodenstrahlungswärme.
- Es sind keine Rohrleitungen oder teure Installationen erforderlich.
Nachteile:
- Elektrische Heizungen sind im Betrieb sehr teuer.
- Sie verbrauchen viel Strom und tragen daher überproportional zur Übernutzung des Stromnetzes und damit verbundenen Problemen bei.
- Der größte Teil des Stroms wird von Kohlekraftwerken erzeugt, so dass Elektroheizungen, obwohl sie sauber zu betreiben sind, erheblich zur Luftverschmutzung und zum atmosphärischen Kohlenstoff beitragen.
