Wie funktioniert eine Schwerkraftheizung?

5.00 avg. rating (98% score) - 10 votes

In meinem heutigen Beitrag stelle ich euch die Schwerkraftheizung vor. Die Schwerkraftheizung ist ein Heizsystem, welches auf dem physikalischen Schwerkraftprinzip beruht. Nach diesem Prinzip dehnt sich erhitztes Wasser aus und abkühlendes zieht sich zusammen. Für Heizungswasser bedeutet dies Folgendes: Erwärmtes Heizungswasser von ca. 90 °C dehnt sich aus, wird aufgrund seiner geringeren Dichte ( \rho=965,30kg/m^3 ) leichter und erhält eine sogenannte Auftriebsbewegung. Es steigt also im Vorlauf (Steigestrang) empor.

Während das Heizungswasser in den Rohren und Heizkörpern wieder auf ca. 70 °C abkühlt , wird es wieder schwerer ( \rho=977,76kg/m^3 ) und erhält eine sogenannte Abtriebsbewegung. Das Heizungswasser treibt im Rücklauf (Fallstrang) wieder zurück zum Wärmeerzeuger und kann erneut erwärmt werden. Dadurch findet ein ständiger Kreislauf statt. Die folgende Skizze soll das Prinzip der Schwerkraftheizung noch einmal verdeutlichen.

Schemata Schwerkraftheizung

Skizze vom Schemata einer Schwerkraftheizung

Die Schwerkraftheizung macht sich also die Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf und die damit zusammenhängende Dichteänderung des Wassers zu Nutze.

Die geringere Dichte von Wasser im Vorlauf und die höhere Dichte von Wasser im Rücklauf sorgen im Heizungssystem für einen geringen Differenzdruck, welcher auch Umtriebsdruck genannt wird. Dieser Umtriebsdruck ermöglicht dem Heizungswasser, ohne einen elektrischen Antrieb (z.B. Umwälzpumpe) im Heizungssystem zu strömen. Die Größe des Umtriebsdrucks hängt dabei von folgenden Faktoren ab:

Es kann also Folgendes gesagt werden: Der Umtriebsdruck steigt, je höher die Temperaturdifferenz, je höher das Temperaturniveau und je höher die Anlagenhöhe sind. Das bedeutet aber auch gleichzeitig, dass eine Schwerkraftheizung für heutige Niedertemperatursysteme sehr ungünstige Werte hat und daher nur noch selten Anwendung findet.

Vorteile Schwerkraftheizung
Nachteile Schwerkraftheizung
einfaches Systemgroße Nennweiten der Rohrdurchmesser aufgrund der geringen Umtriebskraft
völlig geräuschfreier Betriebschlechte Regelbarkeit und sehr träge
keine zusätzliche Energie für Umwälzpumpender Wärmeerzeuger muss immer an der tiefsten Stelle des Heizungssystems stehen

Woran erkenne ich eine Schwerkraftheizung?

In Sanierungsfällen werden vorhandene Schwerkraftheizungen oft zu Pumpenheizungen umgebaut. Daher kann nur bei einer genauen Systembetrachtung festgestellt werden, ob eine Schwerkfraftheizung in Betrieb ist oder nicht.

Da in einer Schwerkraftheizung der Umtriebsdruck die Rohrreibungsverluste überwinden muss, sind bei Schwerkraftheizungen große Rohrquerschnitte notwendig und ein Indiz für dieses Heizungssystem. Außerdem wurden möglichst gerade verlaufende Steige- und Fallstränge installiert, welche eine kurze und waagerechte Anbindung zu den Heizkörpern haben.

Heute werden Schwerkraftheizungen nur noch selten gebaut. Beispiele für Einbauorte sind Gegenden, in denen es keinen Strom gibt oder das Stromnetz nicht zuverlässig genug ist.

Wenn ihr Fragen zur Schwerkraftheizung habt, könnt ihr in den Kommentaren gerne Fragen dazu stellen.

Liebe Grüße! Euer Martin

Weiterführende Links und Quellen:
Bosy Online – Schwerkraftheizung
Wikipedia – Schwerkraftheizung
Amev Heizbetrieb 2001


Beitrag bewerten und teilen:

5.00 avg. rating (98% score) - 10 votes

15 Kommentare/Fügen deinen eigenen Kommentar hinzu

  1. Brigitte / Antworten ¬

    Servus,

    ich habe einen „uralten“ Windhager Holzofen mit einem integrierten „Boiler“ bekommen. Dieser funktioniert ohne Pumpe, und erwärmt so in etwa eine Badewannenfüllung.

    Meine Frage ist: welche Armatur benötige ich bzw. was muß ich bei der Montage beachten?

    Es hatte (beim Vorbesitzer) mittels 1/2 “ Rohre im gleichen (!) Geschoß funktioniert, aber die Vorbesitzer konnten mir überhaupt nicht mit Details weiterhelfen.

    Ich brauche diesen Ofen für das Kochen (auch längere Zeit) und für das Warmwasser im Bad. Allerdings ohne Heizungsfunktion, da dieser in den Subtropen verwendet wird.

    Da ich dort eben keinen Stromanschluß und auch kein fließend Wasser habe (Wasser wird händisch/Handpumpe in die Zisterne auf dem Dach befördert) brauche ich eine simple Lösung.

    Ich freue mich auf eine Antwort, die ich hoffentlich auch verstehe 😉

    Liebe Grüße,

    Brigitte

    1. Martin Schlobach / Antworten ¬

      Hallo Brigitte,

      vielen Dank für deinen Kommentar und deine Beschreibung. Kannst du das System und die künftige Funktion noch etwas ausführlicher beschreiben? Da der Begriff Armatur ein Überbegriff für Bauteile ist, können Armaturen vieles sein. Dazu gehören beispielsweise Druckminderer, Sicherheitsventile oder Wasserhähne. Eine Übersicht findest du in diesem übersichtlichen Wikipediabeitrag. Was soll deine Armatur können, die du montieren möchtest?

      Liebe Grüße in die Subtropen 🙂
      Martin

      1. Brigitte / Antworten ¬

        Servus Martin!

        Unter Armatur meinte ich die Wasserhähne woraus ich das (temperierte) Wasser entnehmen kann, eine Mischarmatur

        Dieser Herd ist noch nicht montiert. Deshalb meine Frage.

        Dieser soll in der Sommerküche montiert werden. – so nach Schwerkraftheizungsprinzip (ohne Pumpe, weil keine Strom). Ich möchte auf dem Herd Einwecken und Brot backen, also wird für längere Zeit befeuert. Aber da dieser Ofen auch einen Kessel (Boiler) integriert hat, wollte ich diesen nutzen. Aber ich möchte natürlich nicht, daß ich mir eine Bombe bastle. Ich würde gerne mit dem Holzboilerwasser das Wasser im Warmwasserspeicher erwärmen.

        Was muß ich dabei beachten?
        Kaltes Wasser ist auf dem Dach (wird händisch befüllt) in ca. 2.5-3 m Höhe.

        Wie wäre der – einfache – Installationsplan?

        Heizen fällt natürlich weg 😉

        Liebe Grüße aus dem Süden,

        Brigitte

  2. sibylle / Antworten ¬

    hallo martin,
    sitze seit stunden hier und finde keine antwort. nun endlich bin ich auf deine seite gestoßen und hoffe dass du mir eine antwort geben kannst.
    ich lebe in einem alten forsthaus mit einer alten schwerkraftheizung und einem feststoffbrennkessel, den ich bis mai 2016 abgeschafft haben muß.
    nun haben wir sehr häufig und vor allem im winter hier keinen strom. da ich einen pufferspeicher anschaffen soll und einen neuen scheitholzkessel, stellt sich mir die frage wie das gehen soll ohne strom ? der klemptner sagt dass es nicht geht ohne strom und wir auf jeden fall die schwerkraftheizung zu einer pumpenheizung machen müssen.
    nun meine frage. gibt es denn noch andere möglichkeiten ? einen 25kw scheitholzkessel mit genügend großem wasservolumen oder speicher. ich weiß nicht mehr weiter. ich weiß nur, dass wenn wir die heizung mit strom antreiben müssen, dass wir, ich und meine kinder, hier im winter erfrieren und ein lagerfeuer im wohnzimmer entzünden müssen.ohne strom kommen wir inzwischen ganz gut aus…aber ohne heizung. gibt es noch irgendeine möglichkeit das speichersystem auch ohne strom zu betreiben…und vor allem die schwerkraftheizung so zu erhalten ? bitte bitte hilf.
    lieben gruß sibylle

    1. Martin Schlobach / Antworten ¬

      Hallo Sybille, warum muss der Scheitholzkessel bis 2016 abgeschafft werden? Gibt es dafür einen Grund?
      Liebe Grüße! Martin

  3. Ralf / Antworten ¬

    Hallo Martin,
    ich habe eine alte Schwerkraftheizung, die vor Jahren umgebaut wurde. Kann man diesen Umbau wieder rückgängig machen? Wie sieht die energetische Bilanz der Schwerkraftheizung aus? Braucht diese mehr, weniger oder gleichviel Energie? (Die dicken Rohre habe ich ja schon im Haus). Bei Deinem Modell ist die Vorlauftemperatur 90 und der Rpcklauf 70. Kann man die Heizung auch mit 60 zu 40 betreiben?

    Liebe Grüße
    Ralf

    1. Martin Schlobach / Antworten ¬

      Hallo Ralf,

      vielen Dank für deinen Kommentar. Zunächst eine Frage meinerseits: Weshalb möchtest du deine Pumpenheizung wieder zur Schwerkraftheizung zurück bauen? Bei dem Umbau von einer Schwerkraftheizung zu einer Pumpenheizung findet ein großer Eingriff in das Heizungssystem statt. In der Regel werden folgende Schritte durchgeführt:

      • Austausch des alten Feststoffbrennkessels gegen einen modernen Heizkessel.
      • Schornsteinsanierung
      • Demontage bzw. abklemmen des alten Ausdehnungsgefäßes
      • Einbau eines neuen Ausdehnungsgefäßes
      • Einbau einer Heizungsregelung, welche witterungsgeführt- oder bedarfsgerecht gesteuert sein kann
      • Einstellung der Heizungsregelung auf den jeweiligen Bedarf des Gebäudes
      • Einbau einer Heizungspumpe
      • Modernisierung der Heizkörperventile und Thermostate
      • Durchführung eines hydraulischen Abgleichs bezogen auf die neuen Gegebenheiten im Heizungsnetz.

      Bei einer Schwerkraftheizung muss die Systemtemperatur sehr hoch sein, da es ansonsten keine Zirkulation im Heizungsnetz gibt. Systemtemperaturen von 60/40 sind aus meiner Sicht sehr unrealistisch. Weiterhin gibt es in einer Schwerkraftheizung, aufgrund der schwachen Zirkulation, nur einen sehr geringen Förderdruck, sodass größere Strömungswiderstände die Zirkulation verhindern würden. Die Voreinstellungen der Heizkörperventile müssten demnach mit großer Wahrscheinlichkeit ebenfalls wieder rückgängig gemacht werden. Zudem weiß ich nicht, was für einen Heizkessel du installiert hast und ob dieser in der Lage ist die hohen Temperaturen zu erreichen. Weiterhin wäre bei einem Rückbau auf eine Schwerkraftheizung, aufgrund der benötigten hohen Systemtemperaturen, keine bedarfsgerechte oder witterungsgeführte Heizungsregelung möglich.

      Aus den genannten Gründen ist eine energiesparende und effiziente Betriebsweise der Schwerkraftheizung nur schwer möglich. In einem direkten Systemvergleich zwischen moderner Pumpen- und Schwerkraftheizung sowie denselben Bedingungen, würde ich sagen, dass die Energiebilanz einer Schwerkraftheizung deutlich schlechter ist. In Gebieten ohne Stromversorgung macht eine Schwerkraftheizung heute noch durchaus Sinn.

      Ich hoffe ich konnte dir damit etwas weiterhelfen.

      Liebe Grüße! Martin

  4. Sonja / Antworten ¬

    Hallo Martin,

    wir haben eine Wärmepumpenheizung mit Erdwärme. Nur der Badheizkörper wird mit Schwerkraft betrieben, damit er auch außerhalb der Heizperiode genutzt werden kann. Bisher hat dies auch einigermaßen funktioniert. Seit diesem Winter wird der Heizkörper aber nur noch lauwarm. Nachdem ich deinen Artikel gelesen habe (Vielen Dank!), verstehe ich auch warum: mit Erdwärme erreichen wir nicht die notwendige Vorlauftemperatur.
    Unser Heizungsinstallateur schlägt nun vor, für den Badheizkörper eine separate Umwälzpumpe einzubauen. Ist das denn die einzige Möglichkeit? Kann der Heizkörper denn nicht an den vorhandenen Heizkreislauf angeschlossen werden? Wir können mittlerweile auf die Badheizung im Sommer verzichten, hauptsache im Winter werden es mal wieder über 18°C…

    Viele Grüße
    Sonja

    1. Martin Schlobach / Antworten ¬

      Hallo Sonja, vielen Dank für deinen Kommentar. Wenn Ihr euren Badheizkörper im Sommer nicht benötigt, ist es durchaus sinnvoll ihn an das vorhandene Heizsystem anzuschließen. Dies ist jedoch baulich nicht immer möglich und kann einen höheren Installationsaufwand bedeuten. Wie ist den der Badheizkörper aktuell in das Vorhandene System eingebunden? Er erhält ja irgendwie Wärme von der Wärmepumpe. Oder gibt es noch weitere Wärmeerzeuger? Vielleicht kannst du mir das System noch etwas detaillierter beschreiben, damit ich es mir besser vorstellen kann.
      Liebe Grüße! Martin

  5. Sonja / Antworten ¬

    Hallo Martin,

    vielen lieben Dank für Deine Einschätzung! Ich habe, gestärkt durch deine Antwort, den Chef der Heizungsinstallationsfirma damit konfrontiert und er hat mir in allen Punkten Recht gegeben. Es ist bei uns kein Problem, den Badheizkörper in das bestehende Heizungssystem zu integrieren, und vor allem sehr viel kostengünstiger! Nicht nur die Kosten für die zusätzliche Pumpe, sondern auch die Folgekosten durch den zusätzlichen Stromverbrauch können wir so sparen.
    Er hat mittlerweile auch die Erfahrung gemacht, dass eine Schwerkraftheizung in Verbindung mit einer Wärmepumpenheizung nicht optimal funktioniert. Schade, dass man solche Informationen erst auf Nachfrage und nach vorheriger Nachforschung bekommt…
    Nochmal vielen lieben Dank für deine Hilfe!

    Viele Grüße,
    Sonja

  6. Günter Paschke / Antworten ¬

    hallo Martin
    muss bei einer Schwerkraftheizung die Wärmeerzeugung
    stets unterhalb der Wärmeentname liegen ?
    oder könnte sie auch im Obergeschoss sein.
    Viele Grüsse Günter

    1. Martin Schlobach / Antworten ¬

      Hallo Günter, der Wärmeerzeuger muss immer an der tiefsten Stelle des Heizungssystems stehen. Mit einem Wärmeerzeuger im Obergeschoss wird eine Schwerkraftheizung nicht funktionieren.
      Liebe Grüße, Martin

  7. Martin / Antworten ¬

    Hallo Martin,
    ich habe eine Wochenendhaus mit Ofen wo ich eine Schwerkraftheizung/Wärmespeicher einbauen möchte da ich keine Strom dort liegen habe. Das Wasser wird auf ca. 1m bis 1,5m vom Ofenrohr auf ca. 90-100°C erhitzt jetzt möchte ich den Nachbarraum damit heizen und gleichzeitig als Warmwasserspeicher für den Nachbarraum( Bad) nutzen. Wie sollte mein Heizungssystem/ Warmwassersystem aufgebaut sein. Rohrdurchmesser, höhe des Wasserspeichers, Höhe der Heizung. Welche Komponenten benötige ich dafür? Gerne würde ich dir eine Zeichnung des Hauses schicken sodass du ein Bild davon hast

  8. Maya / Antworten ¬

    Hallo Martin!
    In meinem dreigeschossigen Wohnhaus habe ich eine Schwerkraftheizung, die umgerüstet wurde . Im Untergeschoß steht eine Gasbrennwerttherme, die Umwälzpumpe wurde gerade erneuert. In fast allen Räumen befinden sich alte Rippenheizkörper mit großen Vor-und Rücklaufrohren. In drei Räumen sind bereits modernere flachere Heizkörper mit Kupferrohren , die einen geringen Durchmesser haben, angebracht. Die Heizung funktioniert, das Haus wird warm, wir sind vollkommen zufrieden mit der Heizung. Das Haus ist sehr alt, es wurde 18…? erbaut und 1924 im großen Stile erweitert und umgebaut. Wir haben keine Probleme mit Feuchtigkeit, Kälte, Schimmel.
    Da ich im Untergeschoß ( mehrere Wirtschaftsräume teilweise mit Estrich, teilweise Steinfußboden, sowie drei Wohnräumen mit Holzdielenboden- darunter Streifenfundament, Sand Luftschicht, Holzdielen) gerade die Elektrik habe erneuern lassen, alte, tote Gasleitungen entfernt haben lasse und dort jetzt eine Baustelle habe, empfiehlt mir der Heizungsbauer in diesem Zuge die alten großen Vorlaufrohre, die sichtbar in den Wohnräumen verlaufen zu entfernen, die im Fundament und unterirdisch verlaufenden Rücklaufrohre zu kappen. Diese großen Rohre laufen teilweise auch in den Außenwänden des Hauses in die nächsthöhere Etage.
    Meine Frage lautet: wie groß ist das Risiko , durch Umrüstung auf kleinere Kupferrohre und Kappen der dicken Rohre im Fußboden und Außenwandbereich ein funktionierendes System aus dem Gleichgewicht zu bringen und dadurch neue Probleme ( Kältere Wände, Böden, Feuchtigkeit, Schimmel, Schaden am Gebäude) zu erhalten? Mein Eindruck ist, dass das jetzige System wie eine kleine Fußbodenheizung für das Untergeschoß funktioniert.
    Einerseits möchte ich im Rahmen der jetzigen Baustelle gern alles erneuern, was geht und sinnvoll ist, andererseits habe ich sehr viel Respekt vor eingriffen in ein bestehendes funktionieren System.
    Der Heizungsbauer gibt als Gründe für die Erneuerung an, dass es energetisch/wirtschaftlich
    besser sei und dass man vorbeugend die alten Rohre ersetzen sollte, um einen Rohrbruch zu verhindern. Bei nächster Gelegenheit würde ich dann die anderen beiden Etagen Stück für Stück umrüsten, wenn die Räume mal nicht bewohnt sind.
    Frage2: angenommen die alten Rohre wären ca. 100 Jahre alt, wie lange können sie halten? könnte es sein, dass die Stahlqualität so gut ist, dass sie nocheinmal 100 Jahre halten? oder 50? Oder muß ich ernsthaft von zeitnahem Rohrbruch ausgehen?
    Weder die Wirtschaftlichkeit/energetische Gründe, noch die Kosten, die jetzt für den Umbau anfallen würden sind für mich das Entscheidungskriterium. Einzig und allein meine Sorge, durch eine Veränderung im Rohrsystem , klimatische Veränderungen im Gebäude zu erzeugen die dann zu größeren nicht absehbaren Problemen führen könnten.
    Über eine Antwort würde ich mich wirklich sehr freuen und bedanke mich schon einmal im Voraus für das Lesen meines Anliegens!! Viele Grüße Maya.

  9. alois zoppoth / Antworten ¬

    hallo Martin, Frage zur Schwerkraftheizung in meinem Almhaus. möchte meinen alten Windhager Heizungsherd (aus den 70ern noch mit Asbest) austauschen, finde aber keinen Herd/Ofen, der Vor und Rücklaufanschlüsse mit 2 Zoll hat, die meisten Hersteller haben hier nur 1 Zoll. Wie beurteilst die die Systemfähigkeit, wenn ich einfach einen Herd mit 1 Zoll Anschlüssen an mein Rohrsystem, welches mit 2 Zoll beginnt und sich dann verjüngt, anschließe. Über deine Info würde ich mich freuen. LG Alois

Hinterlasse einen Kommentar

* Pflichtfelder