Schwerkraftheizung
BAU-Forum: Heizung / Warmwasser

Hallo! Es gibt keinen vernünftigen Grund der für den Einbau einer Schwerkraftheizung spricht. Von Vorteil wäre vielleicht die Funktionstüchtigkeit bei Stromausfall, aber ohne Strom geht auch kein Öl- oder Gaskessel (Ölkessel, Gaskessel) mehr. Außerdem die größeren Rohre (mindestens 2" am Kessel) würden dem neuen Hausbesitzer bestimmt nicht gefallen, zumal sie noch mit Steigung bis zu jedem Heizkörper verlegt werden müssten und sich somit nicht in Kanälen und Scheuerleisten verstecken lassen. Also totaler Schwachsinn. Dann soll der Kunde über eine Solaranlage oder ähnlichen nachdenken. Bei weiteren Fragen schicken sie mir ein E-Mail. MfG Omnis

Schon eine gute Sache jedenfalls aus meiner Sicht. Bildlich gesprochen: Ich baue in einen Raum im Zweifel lieber ein Fenster ein, als eine Dauerbeleuchtung (selbst wenn das Fenster erst mal den größeren Aufwand bedeutet). Ich habe in zwei verschiedenen Häusern je eine Schwerkraftheizung in Betrieb und würde es wieder machen.
Der Wärmetransport von unten nach oben funktioniert von allein  -  im Normalfall vom Heizkessel (oder auch Pufferspeicher) zu den Heizkörpern.
Vorteile des Schwerkraftumlaufs:

1. Kein Stromverbrauch durch Umwälzpumpe (ökonomischer und ökologischer Vorteil)
2. Verursacht keine Strömungsgeräusche
3. Es wird kein Überströmventil benötigt. Wenn alle Thermostatventile zu sind, kommt die Zirkulation einfach zum Stillstand.
4. Funktioniert auch bei Stromausfall (Das nützt natürlich nur etwas, wenn auch der Heizkessel ohne Strom betrieben werden kann.)

Nachteile:

1. Man muss den geringen Antriebsdruck berücksichtigen: Strömungsgerechter Aufbau, ausreichender Rohrquerschnitt (Baum-ähnlich: Hauptleitungen dicker ...), keine Rückschlagklappen, geeignete Thermostatventile (z.B. von Heimeier die mit der blauen Bauschutzkappe);
2. Abhängigkeit vom Höhenunterschied: Heizkörper im Erdgeschoss sind benachteiligt und müssen dickere Zuleitungen bekommen  -  die in höher gelegenen Räumen dünnere.
3. Kaum geeignet für Fußbodenheizung (in herkömmlicher Bauart)
4. Wärmetransport nur von unten nach oben: Nicht geeignet für Heizkörper im Keller;
5. Wegen der nötigen Spreizung (Differenz Vorlauf/Rücklauf-Temperatur) muss die Vorlauftemperatur höher sein, als bei Pumpen-Betrieb. (Die Verluste sind kaum höher, denn dafür ist die Rücklaufleitung kälter.) Nur bedingt geeignet für Niedertemperatur- und Brennwert-Heizungen (Niedertemperaturen, Brennwert-Heizungen), kaum für Wärmepumpen. Der Stromverbrauch einer Umwälzpumpe kann leicht das geringere Übel sein gegenüber einem schlechteren Wirkungsgrad der übrigen Anlage.
6. Es gilt nicht als modern (bzw. Stand der Technik). So ist es vielleicht nicht einfach, jemand zu finden, der einem eine gut funktionierende Schwerkraftheizung baut. Ihre Frage nach den Kontaktadressen muss ich offen lassen.

Siehe auch Beitrag Nr. 782 (Link unten). Hier habe ich in der 4. und 9. Antwort mehr darüber geschrieben.
Schöne Grüße, Wolfram Zucker

Hallo Der Einsatz einer Schwerkraftanlage ist nach jetztigem Stand der Technik Quatsch und de fakto technisch nicht möglich wenn die Heizungsanalgen Verordnung eingehalten werden muss! Nach Heiz Anl V. sind nur Brennwert oder Niedertemperaturanlagen noch zugelassen. (Standardkessel nur unter bestimmten Ausnahmen) Ein NT-System hat eine Maximale Vorlauftemperatur von 75 °C. Dadurch sinkt der entstehende "Umtriebsdruck" (Dicht Unterschied Wasser bei 90  -  70 =125 PA bei 75-55 =109 Pa) Je niedriger das Temperaturniveau je kleiner die Spreizung um so geringer der Dichtunterschied! Das heißt als Folge das ein Schwerkraftheizung auch kaum gleitend heruntergeregelt werden kann. Da der "Umtrieb" bei Vorlauftemperaturen unter 60 °C praktisch zum erliegen kommt. Folgen daraus sind : Extrem Träge! , Kaum eine Nachtabsenkung möglich, höhere Energieverluste! Große direkte Leitungsführung nötig! Keine Verlegung unter Esstisch möglich, , Min. 3 x so teuer wie eine herkömmlich Heizungsanlage. Fazit ---- völliger Blödsinn. MfG Ralf Sparwel

Hallo Herr Dolfus,
ganz so möchte ich das nicht stehen lassen ...
Die Schwerkraftheizung hat sicher ein schlechtes Image, wie die Beiträge von Herrn Omnis und Herrn Sparwel bestätigen. Man denkt an Altbau, dicke, schräg verlaufende Rohre und alte überdimensionierte Heizkessel ...
Andererseits werden Sie von Ihren Kunden nach der Möglichkeit des Einbaus einer Schwerkraftheizung gefragt  -  und die haben sich sicher auch etwas dabei gedacht. Ich finde es gut, dass Sie diese Fragen ernst nehmen.
Zeitgeist:
Ein Trend unserer Zeit ist, dass wir vieles kontrollieren wollen, aber das Ergebnis ist nicht immer besser. Flüsse werden begradigt und bekommen von uns ein neues Bett, aber so steigt der Wasserstand flussabwärts nur umso schneller an und Städte werden öfter überflutet. Anders herum hat man mit dem Bau des Assuan-Staudammes zwar Überschwemmungen des Nil verhindert, aber so haben riesige Gebiete ihre Fruchtbarkeit eingebüßt.
Mit einer inzwischen unüberschaubaren Anzahl an gut gemeinten Gesetzen und Verordnungen wollen wir kontrollieren, wie vieles abzulaufen hat. Wir Deutsche sind besonders brav und fahren an der Fußgängerampel nicht weiter, auch wenn die Fußgänger sie schon längst überquert haben  -  einfach weil wir noch rot haben ... Ampeln haben sicher ihren Wert, aber sie sind (wie auch die Gesetze) für die Menschen da und nicht umgekehrt. Ein bisschen Ordnung ist schon gut, aber wir sollten uns nicht daran hindern lassen, Dinge zu hinterfragen:
Der richtige Druck:
Es ist richtig, dass der Umtriebsdruck in einer Schwerkraftanlage recht gering ist. Er liegt im Bereich von Zentimetern Wassersäule. Das reicht aber vollkommen, um das Wasser zirkulieren zu lassen wenn man ihm keine Barrieren (z.B. Federbelastete Ventile) in den Weg stellt. Man denke nur daran, wie schnell Wasser aus einem Spülbecken abläuft  -  auch die letzten Millimeter Wasserstand. Schließlich ist Wasser "dünnflüssig". Oder man denke daran, wie schnell sich die beiden Wasserstände in einer Schlauchwaage angleichen (z.B. 20 m langer transparenter Schlauch  -  am Bau verwendet).
Der Umtriebsdruck von Umwälzpumpen liegt im Bereich von Metern, ist also etwa 100 mal höher. Wen wundert es da, dass es am Heizkörper rauscht, wenn die Thermostatventile langsam zu machen. Hier im Forum kann man immer wieder auch von anderen Geräuschen  -  z.B. unerklärliches Pfeifen ...  -  lesen. Abhilfe soll dann das Überströmventil schaffen, welches als Bypass zum Heizkreis den überschüssigen Druck abbaut. Eine neue Variante habe ich im Beitrag Nr. 1054 kennen gelernt: Das Überströmventil als Bypass direkt zur Umwälzpumpe ... ein Schelm, wer denkt hier stimmt etwas nicht. Die Pumpe ist einfach zu stark  -  genauer gesagt sie kann zu viel Druck erzeugen  -  wahrscheinlich gibt es keine Pumpe, die schwach genug ist. Ebenfalls unter Nr. 1054 hat der Herr Fetting treffend geschrieben: "Man fahrt doch auch nicht mit einem Fuß auf dem Gaspedal und mit dem anderen auf der Bremse".
Temperaturniveaus
Noch etwas habe ich aus Nr. 1054 gelernt  -  und da muss ich mich selbst zum Teil korrigieren, hatte ich doch in meinem letzten Beitrag (weiter oben) geschrieben: ".. nur bedingt geeignet für Brennwert-Heizungen.. ". In der 5. Antwort (Folgefrage) bei Nr. 1054 hat der Herr Sprenger erwähnt, dass gerade bei Brennwert-Heizungen eine höhere Rücklauftemperatur einen höheren Gasverbrauch bewirkt. Leider habe ich mit Brennwertkesseln keine Erfahrung, aber es leuchtet schon ein: Es soll ja die im Abgas enthaltene Feuchtigkeit kondensieren. Wenn die Wärme im Gegenstromprinzip übertragen wird, kommt es eher auf eine niedrige Rücklauftemperatur, als auf eine niedrige Vorlauftemperatur an. Für die Nacherwärmung nahe des Vorlaufs ist die Gasflamme allemal heiß genug  -  nahe des Rücklaufs soll aber die Feuchtigkeit kondensieren. Hier ist also eine hohe Spreizung (Differenz zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur (Vorlauftemperatur, Rücklauftemperatur)) sogar erwünscht. Man erreicht sie mittels Überströmventil als Bypass direkt zur Pumpe (siehe 1054) oder auch bei einer Schwerkraftanlage. Sobald die Thermostatventile schließen, fließt nur noch wenig Wasser durch die Heizkörper und der Rücklauf wird "kalt" (erinnert an den Begriff "Low Flow" aus dem Bereich Solaranlagen, wo man umgekehrt eine hohe Temperatur in einem Durchgang erreichen will).
Die gleiche Anforderung ergibt sich beim Heizbetrieb aus einem Pufferspeicher: Der nutzbare Energieinhalt hängt von dem Temperaturhub ab. Eine möglichst weite Abkühlung in einem Durchgang ist hier das Ziel. Das funktioniert bei mir hervorragend im Schwerkraftbetrieb (siehe weiter unten).
Nur bei hohen Temperaturen?
Der Schwerkraftumlauf benötigt eine Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf und Rücklauf. Bei niedrigeren Temperaturen ist die Ausdehnung des Wassers geringer und deshalb muss die Spreizung hier höher sein. Bei 80 °C / 70 °C ergibt sich z.B. ein Umtriebsdruck entsprechend 6 mm Wassersäule pro Meter Höhenunterschied (Berechnung aus Tabelle: 1. Link unten). Etwa der gleiche Druck ergibt sich bei 40 °C / 20 °C (was in meinen beiden Anlagen noch durchaus realistisch ist).
Schräg verlaufende, dicke Rohre?
Es stimmt nicht, dass die Rohre einer Schwerkraftheizung zu den Heizkörpern hin schräg ansteigend verlegt werden müssen. Entscheidend für den Umtriebsdruck ist allein der zurückgelegte Höhenunterschied, gewichtet mit dem jeweiligen Dichteunterschied (wegen Temperaturunterschied) von steigenden und zugehörigen fallenden Abschnitten. Horizontale Abschnitte leisten keinen Beitrag (bringen nur einen Strömungswiderstand). Wenn Sie z.B. den Vorlauf im Zickzack bergauf und bergab verlegen, ergibt das ebenfalls keinen Beitrag, mangels Temperaturunterschied (höchstens ein Entlüftungsproblem . Der erste Beitrag entsteht i.a. im Bereich des Heizkessels (Rücklauf kälter als Inhalt) und weiter im Abschnitt darüber, bis unter oder über die Kellerdecke. Der hier entstehende "Schub" drückt das Vorlaufwasser weiter in horizontale Abschnitte der Verrohrung. Bei uns sind Zuleitungen zu je zwei Heizkörpern quer durch ganze Räume unter dem Fußboden verlegt. In einem Fall liegen sie in der oberen Hälfte der Isolierung unter einem Holzfußboden  -  im zweiten liegen sie im Estrich unter dem Parkett in der Essküche. Der Zufall will es, dass sie sogar unter dem Esstisch hindurch laufen  -  da kann man sich die Füße wärmen ... Ich halte sogar eine Fußbodenheizung für realisierbar, etwa mit lauter parallel geschalteten U-förmigen Strängen aus 3/4"-Rohr, verrohrt nach Tichelmann.
Damit alle Heizkörper warm werden ...
Wichtig ist es, zu unterscheiden zwischen der Hauptleitung mit dem (oben erwähnten) Schub und den einzelnen Heizkörpern, die (zusammen mit dem vertikalen Teil ihrer Zuleitungen) jeweils einen "Sog" ausüben. Die jeweils gemeinsame Hauptleitung muss so dick sein, dass in ihr allein mehr fließen würde, als in allen daran angeschlossenen Heizkörpern allein. Anders gesagt: die Heizkörper dürfen es nicht schaffen, den Differenzdruck in der Hauptleitung ganz abzubauen oder umzukehren. Sonst könnten einzelne Heizkörper gar nicht oder sogar verkehrt herum durchströmt werden. Das Problem tritt kaum auf, wenn die Heizkörper alle im Erdgeschoss sind, aber bei Heizkörpern in zwei oder gar mehr Etagen. Die Leitungen in die obere Etage können und sollen dünner sein und eventuell eine Reguliermöglichkeit zur gezielten Drosselung enthalten. Rohrquerschnitte zu nennen, ist etwas schwierig, weil es von der jeweiligen Situation abhängt. Bei unserem 120 m²-Einfamilienhaus sind es: Hauptleitung nach Heizkessel: 2"  -  zwei horizontale Zuleitungen zu zwei Heizkreisen: 1 1/4"  -  Zuleitungen zu je zwei Heizkörpern: 1"  -  Zuleitung ab Verzweigung zu einzelnen Heizkörpern: 3/4", in zwei Fällen 1/2" (was bei dem größeren der beiden Heizkörper etwas zu wenig ist). Dieser Baum-artige Aufbau und strömungsgerechte Abzweige begünstigen eine gute Verteilung in der Anlage. Die Hauptleitung nach dem Heizkessel ist also tatsächlich 2" stark, aber das stört nicht.
Keine gleitende Regelung, keine Nachtabsenkung, träge?
Der Betrieb eines Mischers zur Vorlauftemperatur-Regelung ist nicht ganz so einfach, wie bei einer Pumpen-Anlage, weil sich der Schwerkraftantrieb auf die Abschnitte vor und nach dem Mischer aufteilt. Außerdem darf der Mischer nicht zu klein sein, damit er die Strömung nicht zu sehr behindert. In meinem speziellen Fall funktioniert der Mischer nicht, weil der Schub vom unterirdisch gelegenen Pufferspeicher größer ist als der Antrieb nach dem Mischer  -  umgekehrt müsste es sein. Das macht aber nichts: So sind die Heizkörper eben nicht gleichmäßig warm, sondern oben wärmer und unten kälter  -  bei gleicher Wärmeabgabe. Man könnte größere Verluste in unbeheizten Räumen (Keller) wegen der höheren Vorlauftemperatur vermuten, aber die Rohre sind gut isoliert und die kältere Rücklaufleitung verursacht dafür weniger Verluste. Diese höhere Spreizung kommt  -  wie schon beschrieben  -  dem Betrieb des Pufferspeichers und damit auch der Solaranlage / ggf. einem Brennwertkessel entgegen. Obwohl bei "normalen" Anlagen der Betrieb eines Mischers möglich ist, ist doch alternativ oder zusätzlich eine gleitende Regelung des Kessels selbst möglich und empfehlenswert. Mindestens damit ist doch auch eine Nachtabsenkung kein Problem. Bei uns werden die beiden Heizkreise nachts (zu unterschiedlichen Zeiten) ganz abgeschaltet. Morgens dauert es etwa 20  -  30 Minuten, bis es wieder warm ist. Die Schaltuhr muss eben richtig eingestellt sein. Ich glaube nicht, dass unsere Anlage besonders träge ist. Wenn man geschlossene Heizkörper aufdreht, werden sie recht schnell warm. Die Trägheit hat eher etwas mit dem Wasserinhalt der Heizkörper zu tun  -  sie bleiben z.B. zu lang warm, wenn das Thermostatventil schon zu gemacht hat.
Drei mal so teuer?
Die Verrohrung und die Armaturen, soweit sie einen größeren Durchmesser haben müssen, sind tatsächlich teurer. Andererseits machen diese Komponenten keinen so großen Anteil an den Gesamtkosten der Heizung aus (Kessel, Heizkörper, MAG, Sicherheitsventil, evtl. Puffer ... bleiben gleich). Auch macht die Verlegung etwas mehr Aufwand, als bei dünnen Rohren. Das Hauptproblem dürfte aber derzeit sein, jemand zu finden, der so eine Anlage auslegt und baut.
Unsere Anlage: (Skizze siehe 2. Link unten)
Der 6800 Liter Pufferspeicher wird über einen modernen Holz-Heizkessel an einem Tag aufgeladen und überbrückt dann zwei (-20 °C) Tage bis zwei Wochen (Übergangszeit). Außerdem wird der Speicher über zwei Wärmetauscher von der 28 m² Solaranlage aus beheizt. So brauchten wir etwa in diesem Jahr ab Anfang Mai den Heizkessel nicht mehr. Umwälzpumpen laufen nur im Solarkreis und um überschüssige Wärme vom Heizkessel in den (tiefer liegenden) Speicher zu transportieren. Der Heizbetrieb (aus Speicher oder Heizkessel) funktioniert ohne Pumpe  -  geräuschlos  -  ohne Stromverbrauch und auch bei Stromausfall.
Wir sind gewöhnt, dass Strom immer da ist und verlassen uns inzwischen zu sehr darauf. Die Leittechnik der Kraftwerke und die Stabilisierung des Netzes werden ausgefeilter, filigraner aber auch anfälliger. Die Titanic wurde für unsinkbar gehalten und ist doch gesunken. Und noch ein paradoxes Beispiel, das einem zu denken geben könnte: In Kalifornien gab es in jüngster Zeit Stromknappheit und immer wieder Abschaltungen. Auch wenn es hier eher politische Gründe waren  -  es wirkt doch wie eine Ironie des Schicksals. Schließlich verbindet man Kalifornien wie kein anderes Land mit High-Tech und Fortschritt ...
Besonders bedenklich erscheint es mir, dass Strom zunehmend zum Heizen verwendet wird  -  immer dann wenn einem nichts anderes einfällt  -  bei Platzmangel  -  wegen der erst mal geringeren Investitionskosten  -  oder gar als Direktheizung für besonders kalte Tage >:-/ ...
Lange Rede  -  kurzer Sinn:
Erst mal mein Komliment, wenn Sie bis hierher durchgehalten haben Ich habe viel geschrieben und doch noch manches weggelassen bzw. vergessen. Je mehr ich schreibe, desto mehr wird mir selber klar, welche Vorteile in dem eigentlich naheliegenden, weil von Natur aus vorhandenen Prinzip des Schwerkraftumlaufes stecken. Je nach Anlagenkomponenten kann es geeignet oder ungeeignet sein. Gerade für moderne Anlagen mit Solar- und Brennwert- erscheint es prädestiniert und könnte gute Zukunftsaussichten haben. Der größte Vorteil bleibt für mich die Einsparung an Strom von ca. 100 bis mehrere 100 kWh pro Jahr.
Schöne Grüße, Wolfram Zucker

Ich betreibe unseren 28 Jahre alten Buderus-Gusskessel in der Übergangszeit auch zeitweise als "Schwerkraftanlage"; funktioniert wunderbar, durch die stillstehende Pumpe hindurch, witterungsgeführt via normalem Vierwegemischer. Die Heizkörper werden zwar nur zu ca. 1/2 der Fläche warmj, aber das reicht dann vollkommen.

Ich kann mich noch an die Zeiten in der DDR erinnern, als die ersten Leute sich Pumpenheizungen einbauen ließen. Immer wenn dann im Winter der Strom abgeschaltet wurde musste man dann zusehen wie man das Feuer ausbekommt, damit der Kessel nicht überkochte. Wie neidisch war man da immer auf die Leute, die eine Schwerkraftheizung besaßen die hatten es auch bei Stromausfall schön warm.
Ich habe mir in meinem neuen Haus einen Heizstrang so ausgelegt, dass er auch durch Schwerkraft zirkuliert. Es ist nicht unbedingt nötig die gesamte Heizanlage auf Schwerkraft auszulegen. Zusätzlich zum Ölkessel habe ich mir noch einen alten Kohle Kessel an die Anlage angeschlossen, man kann ja nie wissen.

Wir sagen danke für die Infos und haben diese ohne Wertung an unsere Bauinteressenten weiter gegeben!
Klaus Dolfus