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Gasheizung-Technik und -Typen im Expertencheck

Was ist eine Gasheizung? Wie ist sie aufgebaut und wie funktioniert sie? Welche Gasheizungstechnik ist am effizientesten? Was muss bei der Sanierung einer Gasheizung bedacht werden?

Gasheizungen sind die Nummer 1 in Deutschland. Keine andere Heizungsart wird so häufig eingesetzt wie sie. 2014 waren hierzulande mehr als 8,9 Millionen gasbetriebene Heizungen installiert. Gut ein Drittel davon nutzen Brennwerttechnik, der heute effizienteste Standard für Gasheizungen. Wenn Sie auf eine Gasheizung umstellen oder diese erneuern möchten, lesen Sie in diesem Artikel über das Funktionsprinzip, den Aufbau und unterschiedliche Gasheizungstechniken und ihren jeweiligen Einsatzzweck.

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Gas-Brennstoff-Arten und -Preise im Überblick

Als Gasheizung bezeichnet man eine Heizungsanlage, die als Brennstoff brennfähige Gase verwendet. Meist ist das fossiles Erdgas. Alternativ kommen in Heizungssystemen ohne Gasnetzanschluss Flüssiggase zum Einsatz, die aus einem Propan-Butan-Gemisch bestehen und per Tankwagen geliefert werden. Alternativ bietet sich der Einsatz von Bioerdgas an, das aus regionalen Biogas-, Kläranlagen oder Mülldeponien stammt.

Durch die geringen Verunreinigungen verbrennt Erdgas sauberer als andere fossile Brennstoffe. Trotzdem tragen Förderung, Transport, Verarbeitung und Verbrennung zur Freisetzung von Treibhausgasen bei. Im Vergleich zu Heizöl erzeugt Erdgas durch einen höheren Heizwert allerdings bis zu 25 % weniger Kohlenstoffdioxid. Eine noch bessere Ökobilanz weist Bio-Erdgas auf, das immer öfter auch als Brennstoff für Gasheizungen verfügbar ist.

Erdgas ist in der Regel deutlich günstiger als Heizöl, obwohl es gerade in 2015 und 2016 zu deutlichen Preisrückgängen beim Heizöl kam. Langfristig ist dennoch davon auszugehen, dass Erdgas wieder deutlich an Preisvorteil gewinnen wird. Bio-Erdgas ist hingegen etwa 75% teurer als herkömmliches Erdgas und damit auf einem ähnlich hohen Preisniveau wie Flüssiggas.

Durchschnittlicher Gaspreis in Cent pro kWh (Quelle: Statistisches Bundesamt "Daten zur Energiepreisentwicklung - Lange Reihen bis April 2016") (Grafik: energie-experten.org)
Durchschnittlicher Gaspreis in Cent pro kWh (Quelle: Statistisches Bundesamt "Daten zur Energiepreisentwicklung - Lange Reihen bis April 2016") (Grafik: energie-experten.org)

Zentrale und dezentrale Gasheizsysteme im Überblick

Gas-Zentralheizung

Eine Gasheizung ist in einer zentral angelegten Heizungsanlage der Wärmeerzeuger. Die mit dem Verbrennen der Heizgase entstehende Wärme wird an geeignete Wärmeübertragungsmedien, in Zentralheizungen häufig Heizwasser, seltener Heizluft, übertragen und von diesem über Rohre zu den angeschlossenen Heizkörpern transportiert. Eine Heizungspumpe übernimmt im Gasheizungssystem das Umwälzen des Heizwassers beziehungsweise der Heizungsluft innerhalb des Heizungskreislaufs. Die Wärme der Gasheizung kann gleichfalls zum Erwärmen des Brauchwassers genutzt werden, das an den verschiedenen Zapfstellen (Wasserhähne, Dusche, Badewanne, Waschmaschine & Co.) im Haushalt abgenommen wird.

Dezentrale Gasheizsysteme

Neben der zentral betriebenen Gasheizung, gibt es dezentrale Varianten wie z. B. sogenannte Gasetagenheizungen. Diese eignen sich insbesondere für das unabhängige Beheizen von Wohnungen. Sie werden einfach an der Wand installiert und übernehmen von dort aus die komplette Brauch- und Heizwarmwassererwärmung. Dient sie nur der Raumbeheizung, so spricht man auch von einer Gastherme (oder auch Umlaufwasserheizer). Erhitzt die Gasetagenheizung obendrein auch das Brauchwasser, spricht man von der Gas-Kombitherme (oder auch Gas-Durchlauferhitzer).

Soll nur ein einzelner Raum mit einer Gasheizung beheizt werden, so findet man insbesondere in älteren Bestandsbauten (Altbauten) hierzulande einzeln stehende Gasbrennöfen, auch Gasheizöfen genannt, deren Aufgabe das direkte Beheizen des Raumes ist, in dem sie aufgestellt sind.

Vergleich von Gasheizungen: Heizwert vs. Brennwert

Gasheizungen unterscheidet man allgemein in die zwei Varianten:

  • Heizwert-Gasheizungen
  • Brennwert-Gasheizungen

Der Brennwert ist das Maß für die Energie, die beim Verbrennen der Heizgase in der Gasheizung entsteht. Der Heizwert dagegen ist eine Größe, die sich auf die Wärmemenge bezieht, die die Gasheizung liefert. Da nicht alle Energie in Wärme umgewandelt wird, ist der Heizwert immer kleiner als der Brennwert. Brennwert-Anlagen haben demzufolge einen höheren Wirkungsgrad als Heizwert-Anlagen.

Heizwerttechnik ist die ältere der beiden Gasheizungstechniken. Bei ihr wandert der Wasserdampf, der beim Verbrennen der Heizungsgase entsteht, ungenutzt zum Schornstein hinaus. Die Energie, die in ihm steckt, ist für den heizenden Haushalt so verloren.

Kosten- und Wirtschaftlichkeitsvergleich unterschiedlicher Gasheizungstechniken in einem typischen Einfamilienhaus aus den 1980er Jahren (Grafik: energie-experten.org)
Kosten- und Wirtschaftlichkeitsvergleich unterschiedlicher Gasheizungstechniken in einem typischen Einfamilienhaus aus den 1980er Jahren (Grafik: energie-experten.org)

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Heiztechnik von Niedertemperatur-Gasheizungen

Die Gasheizung mit Niedertemperaturkessel (NT-Kessel) ist eine Weiterentwicklung des früher weit verbreiteten Konstanttemperaturkessels. Während diese während der gesamten Betriebszeit auf 70 °C bis 90 °C gehalten wurden, wird bei der Niedertemperatur-Gasheizung die Kesseltemperatur bei steigender Außentemperatur abgesenkt. Dies vermeidet unnötig hohe Abgas- und Abstrahlverlusten. Gasheizungen mit Niedertemperaturkessel erreichen so Nutzungsgrade von 91 bis 94 %.

NT-Gasheizungen gibt es in der Regel mit folgenden Brennerrten:

Gasheizungskessel mit atmosphärischem Brenner

Gasheizungen mit atmosphärischem Niedertemperaturkessel sind einfach aufgebaut, robust und preiswert. Da durch den Kaminzug über die Nebenluftöffnung auch im Stillstand ständig Luft durch den Heizraum und den Kamin gezogen wird, wird zusätzlich zum gemessenen Abgasverlust der Gasheizungskessel, dem Aufstellraum und dem Kamin fortwährend Wärme entzogen. Um diese Wärmeverluste zu begrenzen, sollte eine von der Kesselsteuerung elektrisch geschaltete Raumluftklappe in das Heizraumfenster bzw. am Ende eines Zuluftkanals eingebaut werden, die den Heizungsraum nur während der Betriebszeit des Brenners belüftet.

Gasheizungskessel mit Gebläsebrenner

NT-Gasheizungen mit Gebläsebrenner mischen Luft und Brennstoff mit einem elektrischen Gebläse. Sie werden ohne Nebenluftöffnung an den Kamin angeschlossen und können auch raumluftunabhänging betrieben werden. Gasgebläsebrenner sind daher effizienter als atmosphärische Gasbrenner.

Effizienz-Vorteile von Gasbrennwertheizungen

Die neuere Brennwerttechnik ist eine Weiterentwicklung der NT-Technik und nutzt die Energie des Wasserdampfes. Mit Nutzungsgraden von bis zu 103 bis 108 % (Auslegungstemperaturen 40°C/30°C) ist damit deutlich energieeffizienter als NT-Gasheizungen. Das gelingt der Brennwertheizung, weil die entsprechenden Brennwert-Gasheizungsgeräte (Brennwertgeräte) den heißen Wasserdampf abkühlen, so dass er sich als Kondensat noch in der Heizungsanlage niederschlägt. Das geschieht bei einer Abgastemperatur von 57 bis 59 Grad Celsius. Diese Temperatur nennt man auch den Taupunkt des Abgases. Dabei gibt der Wasserdampf die Wärme ab, die in ihm steckt. Diese Wärme führt die Gasbrennwertheizung dem Heizungskreislauf wieder zu.

Dank Brennwerttechnik und weiterer energetischer Optimierungen der Heizungsanlage lässt sich die Effizienz einer Gasheizung deutlich steigern. Gegenüber alten Gasheizungskesseln ist die Steigerungsrate höher (10 bis 30 Prozent Effizienzsteigerung) als gegenüber Niedertemperaturkessseln (5 bis 10 Prozent Effizienzsteigerung).

Es lohnt sich demnach in jedem Fall, in die neue Brennwert-Gasheizungstechnik zu investieren. Eine neue Gasheizung mit Brennwerttechnik kostet bei Zugrundelegung aktueller Preise für Gasheizungen etwa zwischen 7.000 und 8.000 Euro. Das heißt, die Investition in die neue Anlage amortisiert sich bestenfalls nach sieben bis zehn Jahren.

Selbst dann, wenn nur der alte Gaskessel seinen Dienst quittiert, und man als Ersatz einen Gaskessel mit Brennwerttechnologie kauft, ergibt sich eine spürbare Einsparung an Brennstoff, die sich als Kosteneinsparung auf der Betriebskostenabrechnung der Gasheizung bemerkbar macht.

Schematische Darstellung des Aufbaus eines Erdgas-Brennwertgeräts (Grafik: ASUE Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch e.V.)
Schematische Darstellung des Aufbaus eines Erdgas-Brennwertgeräts (Grafik: ASUE Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch e.V.)

Optionen zur effizienten Sanierung von Gasheizungen im Altbau

Man muss dazu allerdings schreiben, dass die höchste Effizienz der Brennwert-Gasheizung nur dann realisierbar ist, wenn die Rücklauftemperatur möglichst niedrig gehalten werden kann. Denn nur dann kühlt das Wasser, das von den Heizkörpern zurück zum Gasheizkessel gelangt, den dort anfallenden Wasserdampf soweit herunter, dass er kondensieren und dabei seine Wärme an das System abgeben kann.

Viele Altbauten haben jedoch Heizungsanlagen, die noch nicht auf derart niedrige Rücklauftemperaturen ausgelegt sind. Der Grund sind ihre enorm hohen Vorlauftemperaturen, die nicht selten zwischen 70 bis 90 Grad Celsius liegen. Trotz dieser Tatsache lohnt sich eine Brennwert-Gasheizung dennoch auch im Altbau. Zumindest dann, wenn man die Effizienz der Anlage übers Jahr betrachtet: Dann ergibt sich für die meisten alten Heizungsanlagen mit ihren großen Heizkörpern, dass sie dank ihrer „Heizfläche“ auch bei niederen Vorlauftemperaturen und daraus resultierenden niederen Rücklauftemperaturen an normal kalten Tagen genug Wärme abgeben. Nur an den extrem kalten Wintertagen wird dann der Taupunkt des Abgases nicht unterschritten – und nur an diesen geht die Energie des Wasserdampfes verloren. Gegenüber dem Ganzjahresgewinn, den die Brennwerttechnik dem Altbau bringt, ist dieser Verlust verschmerzbar.

Es wurde bereits erwähnt, dass die Effizienz der Brennwerttechnik mit begleitenden energetischen Bau- bzw. Sanierungsmaßnahmen wie 

durchaus noch steigerbar ist. Denn auch diese Energiesparmaßnahmen erlauben ein Absenken der Betriebstemperatur der Gasheizung und damit einen höheren Brennwertnutzen. Im Falle einer ohnehin anstehenden Sanierung macht es deshalb Sinn, zunächst die baulichen Maßnahmen durchzuführen, weil sie den grundsätzlichen Energiebedarf des Hauses beeinflussen.

Entsprechend des neuen Energiebedarfs kann dann die neue Gasheizung dimensioniert werden, sprich: Sie können dann die optimal passende Gasheizung kaufen, die genau die Heizleistung liefert, die gebraucht wird. Weitere mögliche Stellräder zur Optimierung der gesamten Heizungsanlage wären:

Schematische Darstellung einer Heizungsanlage mit Erdgasheizung und Solarwärmeanlage (Grafik: ASUE Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und
umweltfreundlichen Energieverbrauch e.V.)
Schematische Darstellung einer Heizungsanlage mit Erdgasheizung und Solarwärmeanlage (Grafik: ASUE Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und
umweltfreundlichen Energieverbrauch e.V.)

Sicherheitstechnik für Gasheizungssysteme

Gasheizungen sind mit einer sogenannten Zündsicherung ausgestattet. Sie soll verhindern, dass das unverbrannte Gas verpufft oder explodiert, das beim Erlöschen der Flamme austritt. Die Zündsicherung ist eine technische Vorrichtung, die es in vier funktionalen Varianten gab und gibt:

  • Bimetallzündsicherung: Bei der heutzutage unzulässigen, weil risikobehafteten Bimetallzündsicherung erwärmte die Zündflamme der Gasheizung einen Bimetallstreifen. Der verformte sich dabei und ermöglichte so die Zufuhr des Heizgases. Das Risiko dieser Sicherung ist, dass die Zündflamme den Bimetallstreifen direkt treffen und zum Ausglühen bringen konnte, so dass die Sicherung wirkungslos wurde.
  • thermoelektrische Zündsicherung: Hier erzeugt die Wärme der Zündflamme eine elektrische Spannung in einem Thermoelement. Das wiederum öffnet das Magnetventil in der Gasarmatur. Diese Sicherungsart ist typisch für Gasherde sowie Heizgeräte für Camping oder Baustellen.
  • Ionisationszündsicherung
  • optische Zündsicherung: Die Magnetventile der Gasarmatur werden über ein elektrisches Signal gesteuert, das der Gasfeuerungsautomat (GFA) von einem Fotowiderstand, einem Flackerdetektor oder Infrarotdetektor bekommt, die eine brennende Flamme erkennen.

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"Gasheizung-Technik und -Typen im Expertencheck" wurde am 31.01.2014 verfasst und am 31.05.2016 das letzte Mal aktualisiert.