Wärmetauscher in Heizungen: Heiz- und Brennwerttechnik

Wärmetauscher helfen in Heizkesseln, Heizwasser zu erwärmen. Wo kommen Wärmetauscher noch im Haus vor und wie funktionieren sie? Hier finden Sie alle Informationen zu Wärmetauschern von Heiz- und Brennwertkesseln und zum Vorgehen bei Defekten.

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Die wichtigsten Fakten auf einen Blick

  • in Heizkesseln Wärmeübertragung von Luft auf Heizwasser
  • Brennwerttechnik nutzt Abwärme, die sonst durch Schornstein entweicht
  • statt Nachrüsten lohnt eher neue Heizanlage
  • regelmäßige Reinigung bei Heizungswartung
  • Austausch defekter Wärmetauscher, selten Reparatur

Was ist ein Wärmetauscher? Definition

Wärmetauscher oder auch Wärmeübertrager (Fachwort: Rekuperator) sorgen dafür, dass Wärme von einem Stoff zu einem anderen übergeht. Beide Stoffe werden auf viel Oberfläche zusammengebracht, bleiben jedoch getrennt voneinander. Jeder der beiden Stoffe kann gasförmig oder flüssig sein. Im Alltag spricht man von „Luft-Wärmetauschern“ in Heizungen, genaugenommen kommen in den Heizkesseln „Luft-Wasser-Wärmetauscher“ zum Einsatz: Der wärmegebende Stoff ist die im Heizkessel erhitzte Verbrennungsluft, der wärmeaufnehmende Stoff das Heizwasser.

Wärmetauscher in Heizanlagen haben große Kontaktflächen. Wie im Querschnitt eines Rohrwärmetauschers auf dem Bild sind viele Rohre nebeneinanderlegt. In anderen Wärmetauschern liegt ein Rohr in engen Schlaufen oder ist wie eine Wendeltreppe als langgezogene Spirale geformt, die sich so in Luft oder Wasser windet.

Wo kommen Wärmetauscher zum Einsatz?

Wärmetauscher gibt es im Haus in vielen Anlagen, die für Temperaturen und Klima verantwortlich sind. Wärmetauscher in Heizungskesseln werden ausführlich weiter unten beschrieben. Neben Wärmetauschern in Wohn- und Bürohäusern gibt es eine Reihe von Spezialanwendungen in der Industrie.

  • Das Heizwasser in Heizanlagen gibt seine Wärme an die Raumluft hauptsächlich über Heizkörper ab. Somit sind diese auch Wärmetauscher, weil sie das Heizwasser mit der zu erwärmenden Raumluft auf einer großen Fläche in Kontakt bringen.
  • In gasbetriebenen Durchlauferhitzern gibt es ebenfalls Luft-Wasser-Wärmetauscher: Auch hier erwärmt eine Flamme Luft und diese das durchfließende Wasser.
  • In Frischwasserstationen fließt Leitungswasser durch und wird dabei aufgeheizt. Dazu wird Heizungswasser bei Bedarf aus einem Pufferspeicher in einen Wasser-Wasser-Wärmetauscher gepumpt, der die Wärme auf das Leitungswasser überträgt.
  • Für heißes Leitungswasser in der Solarthermie erwärmt die Sonne die Solarflüssigkeit in einem abgeschlossenen Kollektorkreis auf. Ein Wärmetauscher übergibt die Wärme in einem Wassertank an das Trinkwasser. Auch hier sind also beide Stoffe flüssig.
  • In Lüftungsanlagen dienen Luft-Luft-Wärmetauscher dazu, die Frischluft von außen anzuwärmen und damit die Wärme der Abluft aus dem Gebäudeinneren bis zu 90 Prozent zu nutzen. Kompakte Plattenwärmetauscher bringen beide Luftströme auf großer Fläche zusammen.
  • Für Wärmepumpen nimmt ein Wasserkreislauf Umgebungswärme auf und gibt diese über einen ersten Wärmetauscher, dem Verdampfer, an ein Kältemittel. Dieses wird verdichtet und gibt die Wärme im Verflüssiger als zweiten Wärmetauscher an das Heizwasser weiter.
  • Darüber hinaus kommen Luft-Luft-Wärmetauscher in fast jedem Auto vor. Sie leiten Motorwärme über die Lüftungsschlitze in den Fahrzeuginnenraum.

Auch bei Fernwärme kommen Wärmetauscher zum Einsatz: Heißwassernetze liefern bis zu 130 Grad Celsius heiße Fernwärme. Mit dieser bringen Wärmetauscher Heizwasser auf 55 Grad, das dann in die Heizkörper fließt. Vereinzelt gib es noch Dampfnetze, die heißen Dampf direkt in die Heizsysteme der Häuser leiten.

Wärmetauscher in Heizungen mit einer Heizwertanlage

Heizungsanlagen mit Heizwertkessel sind veraltete Systeme und werden praktisch nicht mehr verbaut. Die Funktionsweise findet sich jedoch auch in einem der zwei Wärmetauscher der moderneren Brennwerttechnik:

  • In einem Heizungssystem wird Luft im Heizkessel (1) erwärmt: In der Regel wird sie mit einer Flamme erhitzt, die sich von einem Brennstoff speist – in diesem Fall durch eine Gaszufuhr (2).
  • Das Heizwasser strömt durch den Heizungsrücklauf (3) in den großflächigen Luft-Wasser-Wärmetauscher (4), um so in Kontakt mit der erhitzen Luft zu kommen. So nutzt der Wärmetauscher die erhitzte Luft mehrfach und steigert die Effizienz der Anlage.
  • Danach wird das erwärmte Heizwasser in den Heizungsvorlauf (5) in die Wohnräume gepumpt, erwärmt diese über die Heizkörper und fließt schließlich erkaltet durch den Heizungsrücklauf wieder in den Wärmetauscher.
  • Die noch heiße Abluft wird an die Außenluft durch das Abgasrohr (6) abgegeben – meist durch den Schornstein.

Wärmetauscher in der Brennwerttechnik

Moderne Gasheizkessel sind mit der Brennwerttechnik ausgestattet: Diese nutzt die warmen Abgase der Verbrennung im Brennwertkessel und leitet sie in einen weiteren Wärmetauscher. Dort wärmt die noch heiße Luft das Heizwasser vor, bevor es in den Heizkessel fließt.

Ein Brennwertkessel in einem Heizungssystem kann den Wirkungsgrad um 10 bis 15 Prozent steigern. Maß für die Heizungsleistung ist der Brennwert, der die genutzte Abwärme beziffert. Manchmal wird jedoch noch als Maß der Heizwert angegeben, der die prozentuale Ausnutzung des Brennstoffs angibt. Weil sich die Ausnutzung durch einen Brennwert-Wärmetauscher erhöht, kann der Heizwert über 100 Prozent liegen.

So funktionieren Wärmetauscher in der Brennwerttechnik

  • Im Heizkessel (1) wird Luft und damit das Heizwasser erhitzt.
  • Die Abluft aus dem Heizkessel wird nicht abgeleitet, sondern in den ersten Wärmetauscher der Brennwerttechnik (2) geführt. Dort heizt die Luft das Heizwasser vor.
  • Das vorgewärmte Heizwasser fließt in den Heizkessel. Im zweiten Wärmetauscher (3) erwärmt die von der Flamme erhitzte Luft im Kessel das Heizwasser weiter auf.
  • Sodann fließt das Heizwasser wie üblich in den Heizungsvorlauf (4), durch die Heizkörper und die den Heizungsrücklauf (5) zurück in den Wärmetauscher.
  • Die im ersten Wärmetauscher weiter erkaltete Luft gibt Wasser an den Kondensatablauf (6) und entweicht durch das Abgasrohr (7).

Lohnt sich das Nachrüsten von Wärmetauschern?

Wärmetauscher sind integrale Bestandteile von Heizanlagen. In der überwiegenden Zahl der Fälle ist sinnvoll, veralteten Heizungsanlagen komplett zu ersetzen.

Gegenüber Gasheizkesseln gibt es aber effizientere Systeme: Wärmepumpen, die Wärme aus der Umgebungsluft, dem Boden oder dem Grundwasser nutzen, sind eine energiesparende Alternative. Welches Heizsystem für Ihre Immobilie am sinnvollsten sind, erfahren Sie mit unserem ModernisierungsCheck.

Was kostet ein Wärmetauscher für Heizanlagen?

Die Preise von Wärmetauschern in Heizkesseln für Ein- und Mehrfamilienhäuser reichen von 200 bis 800 Euro. Einzeln dient er als Ersatzteil für den Austausch eines defekten Wärmetauschers. Als zentraler Bestandteil des Heizkessels stellt sich mitunter die Frage, ob besser der ganze Heizkessel ausgetauscht wird.

Gibt es eine Förderung für Wärmetauscher?

Für die Installation von modernen Heizungsanlagen gibt es attraktive Fördermöglichkeiten. Dazu zählen auch Heizungsanlagen mit Brennwerttechnik, allerdings sollten andere Systeme wie Wärmepumpen in Betracht gezogen werden, die im Betrieb günstiger sind und das Klima stärker schonen.

Der Bund hat Sanierungs- und Modernisierungsmaßnahmen seit 2021 gebündelt, um Maßnahmen von KfW und BAFA übersichtlich anzubieten. Die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) unterstützt die Modernisierung oder den Wechsel hin zu einem umweltfreundlichen Heizsystem.

Wie wird ein Wärmetauscher gewartet?

Wärmetauscher werden bei der jährlichen Heizungswartung mitgeprüft. Als Bauteil innerhalb des Heizkessels werden sie nicht separat gewartet. Was es bei der Heizungswartung zu beachten gibt, was sie beinhaltet und wie viel sie kostet, erfahren Sie in unserer Übersicht.

Wärmetauscher reinigen und spülen

Wärmetauscher in Heizungen müssen regelmäßig gereinigt werden, da die Verbrennung im Heizkessel Rußpartikel freisetzt. Außerdem können Staub, Rost und andere Fremdkörper eindringen, die den Wärmetauscher von der Außenseite bedecken und die Wärmeübertragung schmälern. Drahtbürste und Staubsauger helfen; allerdings erfordert der Ausbau Erfahrung, deshalb sollten ihn Fachleute übernehmen.

An der Innenseite, in der das Heizwasser fließt, lagern sich oft Kalk und Schwebstoffe ab. Da das Rohrinnere schwer zu erreichen ist, muss der Wärmetauscher gespült werden. Manche Hersteller geben dazu eine spezielle Wartungsflüssigkeit vor. Wärmetauscher mit starken Verunreinigungen werden eher ausgetauscht.

Wärmetauscher-Defekte: Was kann passieren, wenn Wärmetauscher in Heizungen nicht mehr funktionieren?

Anzeichen dafür, dass ein Defekt eines Wärmetauschers vorliegt, ist ein Leistungsabfall der Heizanlage. Dieses Symptom kann oft nur eine Messung feststellen, da ein Wärmetauscher nur teilweise zur Heizleistung beiträgt. Meist verursachen Ablagerungen die Funktionsstörungen. Diese bilden eine Schicht, die Wärme schlecht leitet und verhindert, dass sie von der Luft zum Heizwasser gelangen kann. Die Folge kann zudem eine Überhitzung sein, die Bauteile des Wärmetauschers überansprucht.

Wenn Wärmetauscher in Heizkesseln nicht mehr ordnungsgemäß funktionieren, werden sie in der Regel ausgetauscht. Auch wenn Wärmetauscher undicht sind und Wasser austritt, wird das Bauteil in der Regel ersetzt. Bei einem defekten Wärmetauscher in der Heizung entstehen also meist die Kosten für das Ersatzteil sowie den Einbau. Oft geht es aber auch darum, den Heizkessel zu erneuern oder gleich über eine neue Heizungsanlage nachzudenken. Bei großen Anlagen von Mehrfamilienhäusern kann es aber vorkommen, dass es sich noch lohnt, den Wärmetauscher auszubauen und die undichte Schwelle zu verschweißen.

Autor: Jochen Weiß

 

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