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Schwerkraftsystem

In jedem Zentralheizungssystem muss Wärme mit Hilfe warmen Wassers von einem zentralen Wärmeerzeuger (z. B. einem Heizkessel) zu den Heizkörpern transportiert werden. Die Umwälzung des Heizwassers geschieht in der Regel mit Hilfe von einer oder mehreren Heizungs-Umwälzpumpen. Es gibt jedoch auch sogenannte Schwerkraftsysteme, die ohne eine Pumpe auskommen. Hier wird die Konvektion (Umwälzung) des Heizwassers allein von der Schwerkraft angetrieben. Dies ist möglich, wenn sich der Wärmeerzeuger am tiefsten Punkt befindet (z. B. in einem Heizkeller). Im aufsteigenden Leitungsstrang ist das Wasser wärmer als im absteigenden, und wegen der thermischen Ausdehnung hat es dort auch eine geringere Dichte. Dieser Dichteunterschied bewirkt, dass die Schwerkraft die Konvektion antreiben kann.

Der Vorteil eines Schwerkraftsystems ist, dass eine Heizkreispumpe (inkl. Steuerung oder Regelung) eingespart wird und damit ebenfalls der Energieverbrauch für ihren Betrieb. Auf der anderen Seiten entstehen erhebliche Nachteile (siehe unten).

Schwerkraftsysteme kommen gelegentlich auch bei Solarthermieanlagen zum Einsatz; dies erklärt der Artikel über Thermosiphonanlagen.

Kombination von Pumpen- und Schwerkraftsystem

Es gibt auch Zentralheizungssysteme, bei denen der Großteil der Heizkörper über eine Heizkreispumpe versorgt wird, zusätzlich aber Badezimmer über ein separates Schwerkraftsystem angeschlossen sind. Dann kann bei relativ mildem Wetter die Heizkreispumpe abgeschaltet werden, und die sensitiveren Bäder werden trotzdem noch beheizt.

Voraussetzungen für das Funktionieren einer Zentralheizung mit Schwerkraftsystem

Die erste Voraussetzung wurde bereits oben genannt: Der Wärmeerzeuger muss sich am tiefsten Punkt befinden. Dies ist oft der Fall, da er meist ohnehin in einem Heizkeller steht.

Damit eine genügend hohe Heizleistung übertragen werden kann, muss die Konvektion ausreichend stark sein. Dies setzt normalerweise voraus, dass einerseits die Vorlauftemperatur erheblich über der Rücklauftemperatur und damit auch über der Raumtemperatur liegt; sie muss z. B. 60 °C betragen. Selbst bei mildem Wetter kann sie nicht stark abgesenkt werden. Der Betrieb mit einem Niedertemperaturheizkessel ist deswegen schwer möglich – außer wenn die Heizkörper und die Leitungsquerschnitte sehr großzügig ausgelegt und jegliche enge Kurven vermieden werden. Sowohl die hohe Vorlauftemperatur als auch die hohen Leitungsquerschnitte führen in der Regel zu höheren Wärmeverlusten im Verteilungssystem. Zusätzlich kann die hohe Vorlauftemperatur die Energieeffizienz des Wärmeerzeugers vermindern, insbesondere im Falle einer Wärmepumpe oder bei Solarthermie, weniger bei Heizkesseln. Aus diesen Gründen kommen Schwerkraftsysteme heute kaum mehr zum Einsatz: Der Vorteil einer vermiedenen Pumpe ist zu gering, um die Nachteile bzgl. Verteilungsverlusten, ineffizienterer Wärmeerzeugung und erhöhtem Aufwand für hohe Leitungsquerschnitte auszugleichen. Zumindest bei modernen Hocheffizienzpumpen ist der Energiebedarf für deren Betrieb weitaus geringer als die beim Schwerkraftsystem meist auftretenden zusätzlichen Verluste an Heizwärme.

Siehe auch: Zentralheizung, Solarthermie, Thermosiphonanlage