Bau einer Einfamilienhaus Warmluft Zentralheizung (Luftheizung)

Grundsätzliches zu Warmluftheizungen.

Es wird verschiedentlich die Ansicht vertreten dass Warmluftheizungen einfache Heizsysteme seien denen es angeblich an Komfort mangele, die nur für gut isolierte Gebäude geeignet wären, etc.

Natürlich stimmt das alles nicht.

Zum Einen belegt das auf diesen Seiten beschriebene Warmluft-Heizsystem,

dass mit dieser Technik heutige Komfortansprüche ohne Weiteres verwirklicht werden können.

Zum Anderen sind professionelle Hersteller von Warmluftheizungen am Markt, die solche Systeme gerade für anspruchsvolle Einsatzzwecke bewerben.

Beispielsweise bietet die Firma Schwank Hallenheizungen in verschiedenen Technologien an,

unter anderem in Warmlufttechnik. Besonders in grossen und/oder hohen Räumen kommt es meistens darauf an,

schnell und effizient eine grosse Heizwirkung bei zeitgemässem Komfort zu erzielen.

So ist die Firma Schwank mit ihren Warmluftsystemen in zahlreichen Autowerkstätten, Einkaufsläden, Supermärkten, Lagern und anderen grossen Räumen

erfolgreich vertreten, gerade auch deshalb, weil mit dieser Technik gleichzeitig die Belüftung realisiert werden kann.

Dass diese Technik genauso gut auch für Wohnräume geeignet ist, wird auf den folgenden Seiten dargelegt.

Im Folgenden wird eine vollautomatische Warmluft Zentralheizung beschrieben, die keinen Vergleich mit dem heutigen Stand der Heiztechnik zu scheuen braucht und gegenüber den marktdominierenden, wassergeführten Heizsystemen auch Vorteile hat. 

Allgemeine Vorbemerkungen.

Über diesen Heizungstyp ist kaum brauchbare Information erhältlich. Vieles ist falsch oder irreführend.

Man findet keine Bauteile, Fachleute scheint es keine zu geben und sogar die Heizungsbranche an sich scheint damit generell überfordert zu sein. 

In Quellen mit wissenschaftlichem Charakter kommt dieser Heizungstyp wohl besser weg; es bleibt aber der Geschmack eines "einfachen, nicht ganz zeitgemässen und eher problematischen" Heizungstyps. Das liegt sicherlich daran, dass die praktische Erfahrung und das Erleben der Vorzüge dieses Heizungstyps fehlen.

Auf diesen Seiten wird gezeigt, dass dieser Heizungstyp mit den heute erhältlichen Systemen gut konkurrieren kann.

Dies ist ein weiteres Beispiel (siehe Autofahren mit Salatöl), wie man abseits politisch gelenkter Technologieströmungen zu vorteilhaften Lösungen gelangen kann.

Abgrenzung Warmluftheizung - kontrollierte Wohnraumbelüftung

In heutige Passiv- und Quasi-Passivhäuser werden kontrollierte Wohnraumbelüftungen eingebaut, die im "Nebeneffekt" vollwertige Heizungen darstellen können. Es handelt sich hier um Gebäude mit sehr guter Wärmeisolierung, und demnach kann der Luftstrom klein und die Lufttemperatur niedrig sein, um eine wirksame Heizung zu ergeben.

Da es sich aber meistens um sehr einfache Anlagen handelt, bringt diese Heizphilosophie Einschränkungen mit sich und stellt gewisse Anforderungen an die Lebensweise der Bewohner.

Es soll hier nicht näher darauf eingegangen werden. 

Wichtig ist nur, dass die hier vorgestellte Warmluftheizung den Warmluftheizungen früherer Generationen klar überlegen ist und auch die aktuell erhältlichen Luftheizungssysteme übertreffen dürfte, da sie keinerlei Anforderung an das Gebäude stellt. 

Die hier vorgestellte Heizung ist eine von Grund auf durchdachte Anlage, die in einem Altbau jeden Raum schnell, individuell und unabhängig bedienen und individuelle Wünsche der Bewohner jederzeit schnell realisieren kann. 

Das Dach des Hauses wurde 2008 isoliert (K-Wert ~ 0,2), der Rest befindet sich auf dem Stand von 1952. 

Das Funktionsprinzip früherer Warmluftheizungen. 

Anhand des Originalzustandes soll das Prinzip früherer Warmluftheizungen dargelegt werden. 

Hierzu ist auch folgende Seite interessant: http://www.bosy-online.de/Warmluftheizungsanlage.htm

Die Nachteile werden sich aus der Beschreibung direkt ergeben.  

Das Haus wurde 1952 fertig gestellt und verfügt im Untergeschoss über einen

Ausserdem befinden sich an jedem Warmluftauslass Jalousien, mit denen man die einzelnen Zimmer manuell regulieren kann.

Die Warmluftzufuhr durch die Kanäle funktioniert ausschliesslich über Schwerkraft bzw. höhenbedingte natürliche Druckunterschiede (warme Luft steigt nach oben); es sind insbesondere keine Ventilatoren vorhanden. 

Küche, Bad und Toilette sind aufgrund der Abseitslage nicht an das Heizsystem angeschlossen (Die Luft müsste hierzu mehrere Meter horizontal verlaufen, was sie ohne äussere Einwirkungen nicht tun würde). 

Das Wohnzimmer (im Erdgeschoss ) verfügt als einziges Zimmer über einen Kaltluftrücklauf zum Kachelofen.

Bei allen anderen beheizbaren Zimmern muss man entweder die Türen offen lassen, damit die kalte Luft durch das Treppenhaus hinunter zum Kachelofen entweichen kann, oder man nimmt einen Überdruck in den Zimmern in Kauf und lässt warme Luft durch Fugen und Ritzen nach draussen entweichen. 

Der vollautomatische Ölbrenner  hat 2 Stufen (4 kW und 8 kW)  und wird mit einem einzigen (zweistufigen) Raumthermostat geregelt, der sich im damals meistbewohnten Zimmer (Arbeitszimmer) befindet.

Alle übrigen beheizbaren Zimmer des Hauses werden passiv, also ungeregelt, über die Luftkanäle mitversorgt.

Will man also irgendwo im Haus heizen, dann muss man den Thermostat im Arbeitszimmer hochdrehen.

Es ist kaum möglich, die Klappen so einzustellen, dass im beheizbaren Teil des Hauses ein sinnvolles Temperaturgefüge herrscht, und  die Nachführung bei sich ändernden Bedingungen (Sonneneinstrahlung, Aussentemperatur, Wind) ist aussichtslos.  Ausserhalb des Arbeitszimmers ist es fast immer entweder zu kalt oder zu warm.  

In der Küche befand sich ein manuell regelbarer separater 5,5 kW Ölofen, der jedoch selbst auf kleinster Stufe zu stark war um z.B. 20°C nur zu halten.  

Beschreibung des neuen Systems

Das Haus verfügt über 6 Zimmer, Toilette, Bad und 3 Flure. 

Alle zuvor genannten Räumlichkeiten verfügen über individuelle Warmluft Zuläufe. 

Die 6 Zimmer, Toilette und Bad teilen sich insgesamt 3 kombinierte Kaltluft Rückläufe, wobei die geruchsbelasteten Räume (Küche, Toilette, Bad) sich einen automatisch absperrbaren Rücklauf teilen.  

Die 3 Flure haben keine Rückläufe. Die Luft kann über das (über 3 Etagen offene) Treppenhaus zurück.  

Die 6 Zimmer und das Bad verfügen über individuell einstellbare Tag/Nacht Wochenprogramme mit jeweils 2 frei wählbaren Temperaturen. 

Die Toilette besitzt kein Tag/Nacht Wochenprogramm; hier kann man nur die Temperatur einstellen. 

Die 3 Flure besitzen weder Tag/Nacht Wochenprogramm noch wählbare Temperatur.  

Sie werden entsprechend den Erfordernissen der anderen Zimmer mitgeheizt bzw. dienen als "Ventil" für überschüssige Wärme. 

Die 6 Zimmer, Toilette und Bad sind per Knopfdruck komplett abschaltbar. 

In allen beheizbaren Räumlichkeiten kann man per Menüführung am Controller manuelle Eingriffe vornehmen um den vollautomatischen Betrieb sinnvoll zu ergänzen.   

Die Heizungssteuerung ist mit einem Aussentemperaturfühler geführt. Dieser sorgt zwar für einen effizienten Betrieb des Brenners, gestattet aber trotzdem uneingeschränkte Erfüllung der Heizbedürfnisse bei jeder Aussentemperatur. 

Die 6 Zimmer und das Bad sind schnell aufheizbar (mehrere °C in wenigen Stunden). 

Der Brenner ist so gesteuert, dass er nur so viel Wärme erzeugt wie in den Zimmern benötigt wird. 

Eine Wärmespeicherung gibt es nicht.  

Die Regelgenauigkeit der Zimmertemperaturen könnte deutlich genauer als 0,1°C sein. Dies würde aber die ständige Bereithaltung eines Wärmereservoirs im Heizraum erfordern. Technisch wäre das ohne Weiteres möglich, aus Effizienzgründen wird aber darauf verzichtet und daraus resultierend eine Gesamtspanne von bis zu 0,7°C zugelassen. 

Alle beheizbaren Räumlichkeiten verfügen über 2 bis 4 angepasste Geschwindigkeitsstufen ihrer Ventilatoren. 

Alle Warmluft Zuläufe verfügen entweder über automatische Klappen, die den ungewollten passiven Zustrom von Warmluft verhindern, oder sind bautechnisch so gestaltet, dass ungewollter passiver Zustrom nicht möglich ist. 

Der wassergefüllte Kochtopf im Heizraum ist ein einfacher wie effizienter Garant für ausreichend feuchte Luft. 

Das System ist softwaretechnisch auf 75°C begrenzt. Zusätzlich gibt es einen mechanischen Begrenzer auf 90°C, der sich nicht automatisch zurückstellt. 

Die Geräusche der Ventilatoren und der strömenden Luft sind durch die Rohrdimensionierung und die Schalldämpfer gut im Griff. 

Alle für Wartung in Frage kommenden Komponenten sind leicht zugänglich und in kurzer Zeit werkzeugfrei aus- und einbaubar. 

Aufgrund der Stützakkus ist die gesamte Steuerung immun selbst gegen längeren Stromausfall. 

Vorteile und Nachteile gegenüber wassergeführten Systemen 

Mit den bisher gemachten Erfahrungen kann man Vergleiche anstellen z.B. gegenüber den weit verbreiteten wassergeführten Heizsystemen.

Beschreibung der Komponenten.

In fast jedem Baumarkt gibt es HT (Hochtemperatur, grau) und KG Rohre (Kanalgrund, orange) DN160 (~150mm Innendurchmesser).

Diese Rohre sind gross genug um auch schlecht isolierte Räume mit Ventilatorunterstützung schnell warm zu bekommen.

Ein Meter Rohr kostet ca. 5 Euro, eine Biegung kostet etwa dasselbe. Das ist nur ein Bruchteil dessen, was käufliche Luftkanäle (mit geringerem Querschnitt) kosten. 

Über Ebay,  Hanf Growshops und einschlägigen Fachhandel sind flexible Rohrschalldämpfer (auch Telefonieschalldämpfer genannt) mit passenden Innendurchmessern erhältlich. Diese passen sehr gut auf die Rohre bzw. können leicht passend gemacht werden. 

Stückpreis mit Lieferung ca. 50 Euro. Man braucht 1 bis 3 Stück pro Zimmer. (1-2 für Vorlauf und 0-1 für Rücklauf).

In der Nähe des Brenners, wo es etwas heisser zugeht, sind Alu-Flexrohre (Baumarkt oder Ebay) sehr geeignet. 

Die kann man leicht passend hinbiegen.

Zur Wärmeisolierung der gesamten Verrohrung nimmt man selbstklebendes Filzband in mehreren Lagen, Maler-, Lackiererdecken  oder sonstiges, was Ebay, Baumarkt, Dachboden usw. günstig hergeben. 

Kosten bis zu 5 Euro/Meter umwickeltes Rohr. Die Rückläufe muss man nicht isolieren, da sie keine Restwärme transportieren (übrigens eine im Vergleich zu wassergeführten Systemen geniale Eigenschaft, da man ohne Anpassung des Systems leicht auf Brennwerttechnik umsteigen könnte, wenn es sich lohnen würde).  

Über Ebay bekommt man günstig Rohreinschubventilatoren mit passenden Aussendurchmessern, die leicht in Rohre und Schalldämpfer passen. Notfalls umwickelt man einen Ventilator mit selbstklebendem Filzband (Ebay) um ihn passend zu machen.  Die Lüfter lassen sich ab ca. 120 Volt~ betreiben. Stückpreis mit Lieferung maximal 40 Euro.

Über Ebay sind sehr günstig Regel- oder Stelltransformatoren erhältlich (teilweise aus DDR Beständen). Mit ihnen lassen sich die Lüfterdrehzalstufen (2 bis 4 pro Lüfter) individuell anpassen. Stückpreis zwischen 10 und 40 Euro.

Klappen für die Luftkanäle sind sehr teuer und nicht auf Dichtheit und warme Luft hin ausgelegt.

Die Klappenmembrane lässt man einmal in einer Schlosserei herstellen (Gesamtkosten wenige zig Euro, jeweils ein kreisrundes dickes Blech mit Loch in der Mitte). Die gesamte restliche Klappe kann man mit Baumarktmaterial und Standardwerkzeug leicht selbst herstellen.

Klappenmotoren sind über Ebay erhältlich, z.B. von Belimo. Stückpreis ca. 30 Euro. Man braucht 1 Klappe pro Zimmer. 

Die Klappen, obwohl für 230V ausgelegt, funktionieren auch mit 100V. Dies ist sehr praktisch da man die Klappenmotoren einfach mit den Ventilatoren parallel schalten kann. 

Relais zur Klappensteuerung und Lüftersteuerung gibt es günstig bei  CCTools (z.B. 8er Relaiskarte für Hutschienenmontage).

Man braucht bis zu 4 Relais pro Zimmer. 

Ebenfalls bei CCTools gibt es den Hutschienen-Controller C2 Station mitsamt Entwicklungsumgebung und umfangreicher Peripherie. 

Das Erlernen der Programmiersprache C2 ist einfach, und selbst als erfahrener Laie hat man entsprechende Routinen schnell entwickelt.

Kosten ca. 200 Euro plus Peripherie 300 Euro. 

Wochensteuerung mit Nachtabsenkung für die Zimmer.

Bei Heizungsherstellern und im Heizungszubehörhandel gibt es zwar hunderte verschiedener Raumthermostate, jedoch nichts was für den hier erforderlichen Zweck geeignet wäre.

Bei Conrad gibt es Zeitschaltuhren mit Wochenprogramm und einem 1xUm Relaiskontakt.

Zusammen mit dem nachfolgend beschriebenen Temperaturfühler wird daraus eine echte Wochentemperatursteuerung mit einstellbarer Nachtabsenkung.

Kosten ca. 30 Euro. Man braucht 1 Stück pro Zimmer.

Temperaturfühler.

Im Elektronikladen für wenig Geld erhältlich (Platine, Schraubklemmen, 1 NTC und 2 Poti).

Es handelt sich lediglich um Spannungsteiler an den AD-Eingängen des Controllers.

Eventuelle Wertebereichsprobleme werden auf elegante Weise softwareseitig gelöst. 

Es fehlen noch der Brenner (Ölbrenner-Kachelofeneinsatz ist vorhanden), die gesamte Verkabelung, Bauarbeiten und

ein grösserer Posten "Forschung" und "Irrtümer", den man pauschal mit 500 Euro veranschlagen kann.

Beim Bau aufgetretene Probleme

1.

Das weitaus grösste Problem war die mit den Luftströmen einhergehende Geräuschentwicklung, ein Punkt den man leicht unterschätzt.

Wenn man einen (theoretisch unhörbaren) Ventilator vor ein langes Rohr hält, dann herrscht an beiden Enden des Rohres ein lautes unangenehmes Geräusch, das aufgrund der verwirbelten Luft entsteht. Vom Ventilator selbst hört man kaum etwas. 

Allein dieser in Vorversuchen gefundene Sachverhalt hat das gesamte Projekt um Monate verzögert.

Flexible Rohrschalldämpfer eliminieren dieses Problem zum grössten Teil. Rohrschalldämpfer haben eine mit steigender Frequenz besser werdende Absorptionscharakteristik. Deshalb hört man nur noch ein deutlich leiseres tiefes Rumpeln, das bei höheren Ventilatordrehzahlen allerdings gut hörbar ist.

Mit entsprechend grossen Rohrquerschnitten und daraus folgend entsprechend niedrigen Ventilatordrehzahlen bekommt man das aber gut in den Griff.  

2.

Eine gute Regelung setzt voraus, dass unterschiedliche Warmluftdurchsätze realisiert werden können. 

Es ist sinnvoll, sowohl die Lufttemperatur als auch den Luftdurchsatz zu regeln. 

Während die Temperatur direkt über den Brenner geregelt wird, braucht man zur Durchsatzregelung unterschiedliche Ventilatordrehzahlen. 

Bezüglich variabler Ventilatordrehzahlen gibt es viel verfügbare etablierte Technik.

Die einfachste, billigste und völlig ausreichende Lösung sind Rohreinschubventilatoren die man entweder mit variabler Spannung (100...190V) oder mit Vorwiderstand auf 2 bis 4 fest vorgegebenen Stufen betreibt. Als Vorwiderstände eignen sich gut handelsübliche 25, 40, 60, 75 und 100 Watt Glühbirnen. Das mutet zwar komisch an, ist aber eine praxistaugliche und langlebige Lösung. 

Besser ist es wenn man mit Stelltrafos arbeitet, denn damit kann man die Drehzahlen fein regeln. 

3. 

Handelsübliche Rohreinschublüfter sind nur bis 40°C spezifiziert. 

Typische Warmlufttemperaturen liegen bei 35 bis 75°C

Es hat sich jedoch herausgestellt, dass dies kein Problem darstellt. Möglicherweise (auch) deshalb weil die Ventilatoren nur bis maximal 190 Volt betrieben werden. 

Alle getesteten Rohreinschubventilatoren etablierter Hersteller (RuG, Maico, Admiral,....) halten die 75°C gut aus. 

Alle getesteten Billigprodukte dagegen versagen nach maximal 2 Tagen: Das Lüfterrad löst sich von der Achse. 

Die RE Serie von RuG ist trotz Gleit- statt Kugellager von allen getesteten Ventilatoren am besten geeignet. 

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11.11.2012

Thomas Reiter
Kocherstrasse 1
72768 Reutlingen

thomas(ät)reiter1(punkt)com