Schwerkraft-Warmwasserheizung
Von Dan Holohan
F: Wie lange ist die Schwerkraft-Warmwasserheizung in der Nähe?
A: In den Vereinigten Staaten wurde zwischen 1875 und 1885 in den Vereinigten Staaten leise mit Heißwasser beheizt. Es war ein kanadischer Import, ein sicherer Ersatz für Dampfhitze, der sich auf der ganzen Welt einen berüchtigten Ruf erworben hatte Gebäude.
Diese Geschichte ist ein Auszug aus Dan Holohans Buch, "How Come? Fragen zur Hydronikheizung, um die wir seit mehr als 100 Jahren bitten (mit klaren Antworten!)" Dan ist Autor von einem Dutzend Büchern - und ist freiberuflicher Kolumnist in fünf Fachzeitschriften. Sie können seine Bücher kaufen - und eine Fülle anderer hilfreicher Informationen über Heizsysteme finden - auf seiner Website HeatingHelp.com |
F: Was war mit Dampf nicht in Ordnung?
A: Das Problem mit Dampf in den frühen Tagen war, dass es unter Druck lief und häufig mit katastrophalen Folgen explodierte. Heißwassersysteme hingegen waren für die Atmosphäre offen und relativ sicher, weil die alten Leute sie normalerweise auf eine hohe Temperatur von 180 Grad F beschränkten. Damals konnte man den Unterschied zwischen einer Schwerkraft- Wassersystem und ein Dampfsystem zu dem eines offenen Köcheltopfs von Wasser, und ein Schnellkochtopf ist Berserker gegangen!
F: Also wurde das Schwerkraft-Heißwasser populär, weil es sicher war?
A: Ja, und weil diese Systeme auch einfach zu warten waren und meistens nur mit wenig oder gar keinem Problem betrieben wurden. Sie hatten eine Menge für sie, und sie wurden schnell der bevorzugte Weg, um große amerikanische Häuser kurz vor der Jahrhundertwende zu heizen.
F: Ist das ein einfaches System?
A: Es ist Theorie, das ist es. Der einzige bewegliche Teil ist das Wasser selbst, aber um das Wasser dahin zu bringen, wohin er wollte, musste ein Rohrverleger das Wissen und die Erfahrung von Mr. Goodwrench und Mr. Wizard vereinen. Wenn er seine Arbeit gut gemacht hat, hat das System wunderbar funktioniert. Wenn nicht, wurde daraus ein ausgleichender Albtraum.
F: Wie sah ein typisches Schwerkraft-Heißwassersystem aus?
A: Hier ist ein Diagramm eines "Upfeed" -Systems.
F: Warum haben sie es als Nachschub bezeichnet?
A: Weil das Wasser von unten (der Kessel) nach oben (der höchste Heizkörper) sättigt.
F: Wo ist der Zirkulator?
A: Es gibt keinen! Umwälzpumpen, wie wir sie an modernen Warmwassersystemen einsetzen, waren noch nicht erfunden, um Wasser vom Heizkessel zu den Heizkörpern zu transportieren. Die Alten waren auf ein Grundgesetz der Physik angewiesen: Heißes Wasser steigt auf, kaltes Wasser sinkt.
F: Warum ist das so?
A: Wegen der unterschiedlichen Dichte zwischen heißem und kaltem Wasser. Ein Kubikfuß Wasser bei 180 Grad F nimmt etwa fünf Prozent Raum als ein Kubikfuß Wasser bei 40 Grad F. Es wiegt auch etwa zwei Pfund weniger.
F: Kommt hier der Begriff "Schwerkraft"?
A: Ja! Wenn Sie Wasser in einem Kessel erhitzen, wird es in die Rohre steigen, weil es leichter ist als das relativ kalte Wasser in den Systemleitungen. Das kältere Wasser fällt wiederum durch die Schwerkraft in den Kessel zurück, und schon bald fließt ein riesiges warmes Wasser aus dem Kessel, das sich frei vom Heizkessel zu den Heizkörpern bewegt.
F: Was bestimmt, wie schnell sich das Wasser bewegt?
A: Mehrere Dinge. Erstens, da ist die Höhe des Systems. Je größer das Gebäude, desto schneller der Fluss. Im Grunde natürlich, denn wenn das Gebäude zu hoch ist, wird das Wasser abkühlen und die Zirkulation in die oberen Stockwerke verlangsamen. Ein dreistöckiges Haus ist die praktische Grenze für die Schwerkraft-Warmwasserbereitung.
Und dann ist da noch die Größe der Rohre. Je größer die Rohre sind, desto schneller fließt das Wasser. Dies liegt daran, dass große Rohre einen geringeren Strömungswiderstand bieten als kleine Rohre. Dies ist auch der Grund, warum die Oldtimer zwei Versorgungs- und zwei Rücklaufanzapfungen an ihren Kesseln verwendeten.
Letztendlich war die Größe der Rohre auch der Grund, warum Dampf die Schwerkraft-Warmwasserwärme in amerikanischen Häusern ersetzte. Im Laufe der Jahre wurde Dampfwärme sicherer, aber die Großrohre, die die Schwerkraftsysteme benötigten, waren weiterhin teuer.
Der dritte Faktor, der bestimmt, wie schnell das Wasser zirkuliert, ist der Zustand der Rohre. Wenn die Pfeifen neu sind, sind sie innen glatt. Sie bieten dem langsam fließenden Wasser nur wenig Widerstand. Mit zunehmendem Alter entwickeln sich die Rohre jedoch aufgrund von Sauerstoffkorrosion zu kleinen Ecken und Kanten. Diese winzigen inneren Grate erhöhen den Reibungswiderstand, was wiederum die Strömung und die Wärmeübertragung zu den Heizkörpern verlangsamt. Heutzutage überwinden wir dieses Problem normalerweise, indem wir einen Zirkulator zum System hinzufügen.
Schließlich gibt es den Temperaturunterschied zwischen Vor- und Rücklaufwasser. Je heißer das Wasser, desto schneller zirkuliert es. Jedoch hielten die Oldtimer immer die maximale Temperatur bei 180 Grad F, um sicherzustellen, dass das Wasser nie den Siedepunkt erreichte.
F: Arbeiteten die Oldtimer mit einem bestimmten Temperaturunterschied zwischen Angebot und Rückgabe?
A: Ja, und um die bestmögliche Effizienz zu erreichen, wurde der maximale Temperaturunterschied zwischen Vor- und Rücklauf auf 20 Grad F begrenzt. Dies war eine Funktion der Rohrdimensionierung (je kleiner die Rohre, desto größer der Temperaturabfall und umgekehrt). So würde am kältesten Tag des Jahres, wenn Wasser den Kessel bei einem Maximum von 180 Grad F verließ, es bei einem Minimum von 160 Grad F zurückkehren. Dies setzt natürlich voraus, dass der Rohreinrichter den anerkannten Rohrleitungsübungen der Tag.
F: Hat das heiße Wasser mehr Platz als das kalte Wasser?
A: Es ist sicher! Wie ich bereits sagte, wenn Sie Wasser von 40 bis 180-Grad F erhitzen, werden Sie mit ungefähr fünf Prozent mehr Wasser enden, als Sie anfingen. Sie müssen einen Platz haben, um dieses "Extra" Wasser zu legen.
F: Wie haben sie mit dem "zusätzlichen" Wasser zu tun gehabt?
A: Sie haben Ausdehnungsgefäße benutzt.
F: Wie sieht ein Ausdehnungsgefäß aus?
A: Ein typischer sah so aus.
F: Wo ist das Ausdehnungsgefäß gelandet?
A: In der Regel am höchsten Punkt des Systems. Sie finden sie normalerweise auf dem Dachboden. Der Tank gibt dem sich ausdehnenden und zusammenziehenden Wasser einen Platz zum Heben und Senken.
Frage: Angenommen, ich gebe zu viel Wasser in das System, wenn ich es zum ersten Mal auffülle. Was wird passieren?
A: Es wird vom Tank durch seine Entlüftung überlaufen und auf dem Dach aufziehen.
F: Kann das Schaden anrichten?
A: Nicht zum System. Es kann Rostflecken auf dem Dach hinterlassen, wenn das System alt ist, aber das ist es schon.
F: Wie viel Wasser sollte ich in den Tank füllen, wenn ich das System zum ersten Mal befülle?
A: Normalerweise sollten Sie den Tank zu einem Drittel gefüllt halten, wenn das Wasser kalt ist (es gibt oft ein Schauglas an der Seite des Tanks, damit Sie sehen können, was Sie tun). Wenn sich das Wasser erwärmt und ausdehnt, steigt es in die oberen zwei Drittel des Tanks und stoppt, bevor es auf das Dach überläuft.
F: Wie haben sie diese Tanks gefüllt?
A: Einige Tanks hatten ein automatisches Füllventil, das dem Kugelhahn in einem Toilettentank sehr ähnlich ist. Andere, die Oldtimer, füllten mit der Hand ein Ventil, das sich entweder im Keller oder auf dem Dachboden befand.
Frage: Moment mal, wenn du im Keller bist, wie kannst du dann sagen, wie viel Wasser im Tank ist?
A: Gute Frage! Die Wahrscheinlichkeit ist groß, dass der Kessel eine Höhenanzeige hatte, die die Höhe des Wassers im System anzeigt. Das Messgerät registrierte Höhenmeter sowie statischen Druck.
F: Was ist statischer Druck?
A: Es ist der Druck, der im Inneren des Kessels durch das Wasser erzeugt wird, wenn es sich in den Systemleitungen sammelt. Das Messgerät registriert den statischen Druck in "Pfund pro Quadratzoll" (psi). Ein Psi hebt Wasser um 2,31 Fuß (das sind 28 Zoll) gerade nach oben, und hier kommt die "Höhe" ins Spiel.
F: Müssen besondere Vorkehrungen für das Schwerkraftsystem getroffen werden?
A: Ja, wenn Sie das System entleeren müssen, seien Sie vorsichtig, wie Sie es auffüllen. Beginnen Sie mit allen geöffneten Kühlerlüftern. Dann füllen Sie das System langsam, ein Stockwerk nach dem anderen. Wenn Wasser aus den Öffnungen im ersten Stock fließt, schließen Sie sie schnell alle. Dann füllen Sie weiter, bis Wasser in den zweiten Stock steigt. Schließe alle Lüftungsschlitze ab und bewege dich in den dritten Stock. Sobald alle Heizkörper gefüllt sind, füllen Sie das System bis zum Drittelpunkt im Ausdehnungsgefäß.
F: Warum ist diese Methode wichtig?
A: Weil in diesen großen Rohren und Radiatoren so viel Luft ist. Wenn Sie versuchen, das System auf einmal zu füllen und dann jeden Heizkörper zu entlüften, wird die austretende Luft eines Heizkörpers dazu führen, dass das Wasser aus dem Ausdehnungsbehälter und den nahe gelegenen Heizkörpern austritt. Dies kann mehr Luft in die Systemverrohrung ziehen.
F: Was passiert, wenn ich dieses Füllverfahren nicht befolge?
A: Normalerweise wirst du mit "Phantom" Luftproblemen enden. Die Luft erscheint in diesem Heizkörper heute. Sie entlüften es. Morgen ist es in diesem Kühler da drüben. Sie entlüften es. Am nächsten Tag erscheint das Problem woanders. Es kann ärgerlich sein.
F: Wie kommt die Luft aus dem erwärmten Wasser nach der ersten Spülung aus dem System?
A: Es entlüftet durch das Überlaufrohr, das durch das Dach ragt. In der Regel sitzt der Tank auf einem hohen Punkt auf dem Hauptsystem-Riser. Der Tank entlüftet den größten Teil der Luft, die das erhitzte Kesselwasser freisetzt. Sollte etwas von dieser Luft in den Radiatoren statt im Tank aufsteigen, kann es den Wärmefluss zu den Räumen verlangsamen. Idealerweise sollte jemand mit dieser Art von System die Heizkörper zu Beginn jeder Heizperiode entlüften.
F: Besteht die Gefahr des Gefrierens des Dachbodens, wenn der Dachboden nicht ausreichend isoliert ist?
A: Ja, da ist es. Und wenn das passiert, wird das expandierende Systemwasser nirgendwohin gehen. Um diese potentiell gefährliche Situation zu vermeiden, peitschten viele Oldtimer ihre Panzer so.
Dieses zweite Rohr, das an der Seite des Tanks angeschlossen ist, ermöglicht die Zirkulation von heißem Systemwasser durch den Tank. Da das Wasser heiß und in Bewegung ist, ist es viel weniger wahrscheinlich zu gefrieren.
F: Warum haben sie nicht einfach alle ihre Panzer auf diese Weise gepumpt?
A: Weil auf diese Weise das Wasser durch den offenen Tank zirkuliert, steigt die Geschwindigkeit, mit der Wasser aus dem System verdampft. Das bedeutet, dass jemand mehr frisches Wasser hinzufügen muss. Frischwasser erhöht die Korrosionsrate im System und verlangsamt im Laufe der Zeit die Zirkulation.
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FAQ - 💬
❓ Was kostet eine Schwerkraftheizung?
👉 Hierbei entstehen beim Schwerkraftheizung umrüsten Kosten von 200 bis 500 Euro. Es handelt sich für Sie für die kostengünstigste Alternative, wenn Sie nur die Investitionssumme betrachten. Bezüglich der Effizienz und des Komforts bleiben die Nachteile des Heizsystems erhalten.
❓ Wie funktioniert eine Schwerkraftheizung?
👉 Die Funktionsweise einer Schwerkraftheizung. Die Schwerkraftheizung besteht genau wie moderne Anlagen aus einem Kessel, den Heizflächen im Haus und einem verbindenden Rohrnetz. Gewinnt der Wärmeerzeuger thermische Energie bei einer Verbrennung, nutzt er diese, um das Heizungswasser zu erwärmen.
❓ Wann braucht man eine schwerkraftbremse?
👉 Eine Schwerkraftbremse (auch Rückschlagklappe) soll verhindern, dass Wasser ungewollt in Heizungs- oder Solaranlagen zirkuliert. Denn das hätte erhöhte Wärmeverluste und somit auch steigende Heizkosten zur Folge. Grund für die sogenannte Schwerkraftzirkulation sind Temperatur- und Dichteunterschiede in der Anlage.
❓ Was ist eine schwerkraftbremse?
👉 Ein Rückflussverhinderer (Schwerkraftbremse) verhindert das Auskühlen des Pufferspeichers infolge Schwerkraftzirkulation. Hierbei handelt es sich in der Regel um ein federbelastetes Rückschlagventil mit geringem Öffnungsdruck.
❓ Wie kann man ohne Strom heizen?
👉 Die sicherste Lösung für das Heizen ohne Strom ist der Kachelofen. Egal ob Blackout und totaler Stromausfall oder Ressourcenknappheit bzw. Preisanstiege in Bezug auf die Verfügbarkeit fossiler Brennstoffe, der Kachelofen ist sowohl im Betrieb als auch in der Handhabung die sicherste Alternative zum Heizen mit Strom.
❓ Wann sollte man Heizungsrohre austauschen?
👉 Wie alle Bauteile in der Heizungsanlage haben auch Heizungsrohre eine begrenzte Lebensdauer. Aus diesem Grund bietet es sich an, den Zustand der Rohre ab einem Alter von 25 bis 30 Jahren von einem Fachbetrieb für Heizungsbau beurteilen zu lassen.
❓ Wie funktioniert Schwerkraftzirkulation?
👉 Auf der kalten Rücklaufseite ist die Dichte größer, das Wasser ist schwerer und sinkt nach unten. Somit entsteht eine Zirkulation, die man Schwerkraftzirkulation nennt und die das Heizungswasser umlaufend durch die möglichst hoch montierten Heizkörper transportiert.
❓ Warum gemischter Heizkreis?
👉 Ein gemischter Heizkreis ist immer erforderlich, wenn zwei oder mehrere Heizkreise existieren. Typischstes Beispiel ist die parallele Heiz- und Brauchwassererwärmung in voreinander getrennten Kreisläufen.
❓ Wann brauche ich eine Zirkulationspumpe?
👉 Bei Heizungsanlagen mit langen Warmwasserleitungen kann es in Einzelfällen sogar Minuten dauern, bis der Bewohner warmes Wasser erhält. Um diese Verschwendung von Wasser und Energie zu vermeiden, setzt man eine Zirkulationspumpe ein.
❓ Was bei Blackout zu Hause haben?
👉 Blackout betrifft Heizung, Licht, Nahrung und Kommunikation
- Wer einen Kamin oder Ofen hat, sollte sich generell einen Vorrat an Kohle, Briketts oder Holz anlegen. ...
- Für den Extremfall können warme Kleidung und Decken die Heizung eine Weile ersetzen.
❓ Was ist die beste Notheizung?
👉 Besonders zu empfehlen sind hierbei Infrarot Heizstrahler, da diese sowohl im Innen- als auch im Außenbereich ideal eingesetzt werden können. Speziell, wenn es um ausgekühlte Räume geht, kann ein Infrarotstrahler sehr schnell eine Grundwärme erzeugen – eine wichtige Eigenschaft einer Notheizung.
❓ Was ist eine Schwerkraftheizung?
👉 Die Schwerkraftheizung besteht genau wie moderne Anlagen aus einem Kessel, den Heizflächen im Haus und einem verbindenden Rohrnetz. Gewinnt der Wärmeerzeuger thermische Energie bei einer Verbrennung, nutzt er diese, um das Heizungswasser zu erwärmen.
❓ Was ist eine Warmwasserheizung?
👉 Eine moderne Warmwasserheizung besteht neben einem Wärmeerzeuger aus einem Verteilnetz für das Heizungswasser und verschiedenen Heizflächen. Während der Wärmeerzeuger das Heizungswasser erhitzt, sorgt eine Heizungspumpe dafür, dass dieses durch ein verzweigtes Netz aus Rohrleitungen zu den Heizflächen im Haus fließt.
❓ Welche Förderungen gibt es für Schwerkraftheizungen?
👉 Finanzielle Unterstützung gibt es dabei zum Beispiel über die Bundesförderung für effiziente Gebäude für Einzelmaßnahmen (BEG EM) oder die steuerliche Förderung für den Heizungstausch. Eine Schwerkraftheizung kann die Heizwärme auch ohne elektrische Pumpe im gesamten Haus verteilen.
❓ Was ist eine Pumpen-Warmwasserheizung?
👉 Während man in einigen Altbauten noch Schwerkraftheizungen findet, ist die Pumpen-Warmwasserheizung heute der Standard der zentralen Heiztechnik. Zu unterscheiden ist die Warmwasserheizung von der sogenannten Wasserheizung, die umgangssprachlich auch Standheizung genannt wird.
Autor Des Artikels: Alexander Schulz. Unabhängiger Konstrukteur und technischer Experte. Arbeitserfahrung in der Baubranche seit 1980. Fachkompetenz in den Richtungen: Bau, Architektur, Design, Hausbau.
