Die Sonnenblume im Bild kennt sich nicht nur mit Licht gut aus, sondern kann auch Wärmestrahlen richtig genießen. Schließlich ist sie eine der Pflanzen, die in gewissen Wachstumsphasen ihr „Gesicht“ immer der Sonne nachdreht. Schon einmal beobachtet? Aber nicht nur Pflanzen, sondern auch uns Menschen tut Wärmestrahlung gut. Das gilt nicht nur für die von der Sonne, sondern auch für die Wärme aus der Heizung. Für die Strahlungswärme, wohlgemerkt, denn Wärme ist nicht gleich Wärme! Deshalb steht unsere Vorstellungswelt bezüglich Heizsysteme wieder einmal auf dem Prüfstand …
Was steckt dahinter?
Nun, die Beheizung unserer Gebäude erfolgt zumeist über Heizflächen, gemeint sind Heizkörper, Fußboden- oder Wandheizungen, oder aber – wie üblicherweise in Passivhäusern, die ohnehin eine Lüftungsanlage aufweisen – über zusätzliche Aufheizung der umgewälzten Luft. Bei den aufgezählten Möglichkeiten stehen sich zwei grundsätzliche Mechanismen gegenüber, wie die Wärme vom Heizsystem zum menschlichen Körper gelangt: Entweder überwiegend durch Wärmeströmung oder aber durch Wärmestrahlung, wobei sich beide Arten nie gänzlich trennen lassen.
Heizen durch Wärmeströmung
Grundsätzlich wird dabei die Luft im Raum, also in unserer unmittelbaren Umgebung, so weit erwärmt, dass wir uns wohlfühlen. Dazu muss die Luft aber bewegt werden. Das geschieht meist durch entsprechende Bauarten von Heizkörpern mit einer Vielzahl von Lamellen, die die Luft stark erwärmen, wodurch sie aufsteigt, sich im Raum verteilt, sich dabei abkühlt und dann wieder zum Heizkörper zurückströmt, wo der Kreislauf von neuem beginnt.
Die Konvektion macht‘s
Diesen Vorgang nennt man Konvektion, was bedeuten soll, dass im bewegten Luftstrom Wärme mitgeführt wird. Heizkörper, die darauf ausgelegt sind, einen besonders starken warmen Luftstrom zu erzeugen, nennt man deshalb Konvektoren. Weil aber im Grunde jeder warme Körper seine Umgebungsluft erwärmt, haben auch andere Heizkörper einen „konvektiven“ Anteil in ihrer Wärmeabgabe, nur dass eben dieser Anteil bei Konvektoren mit etwa einer Größenordnung von 95% sehr hoch angesetzt werden kann.
Höhere Raumtemperaturen – höhere Wärmeverluste
Bei der Raumheizung durch Wärmeströmung – zu der auch die Luftheizung gehört – ist wie erwähnt zu beachten, dass eben die gesamte Raumluft in unserer Umgebung auf eine annehmbare Temperatur erwärmt werden muss, wobei heute Werte von 20°C wegen des gestiegenen Komfortbedürfnisses schon lange nicht mehr ausreichend sind, sondern eher 22 oder 24°C die Regel darstellen. Die gesteigerte Lufttemperatur führt naturgemäß zu höheren Wärmeverlusten, die wiederum über Wärmedämmmaßnahmen abgefangen werden müssen.
Heizen durch Wärmestrahlung
Anders verläuft der Mechanismus der Wärmeübertragung durch Strahlung. Eine warme Fläche strahlt Wärme ab, sie wird durch Infrarotstrahlen an andere Körper und Gegenstände übertragen. Das geschieht natürlich umso besser, je höher die Temperaturen der warmen Fläche sind. Was Heizkörper betrifft, die möglichst viel Wärme über Strahlung abgeben sollen, so sind die eher großflächig angelegt, um nicht zu hohe Heiztemperaturen zu erfordern. Ideal sind natürlich Flächen im Raum, wie etwa Wände oder Fußböden. Derartige große Flächen erlauben eher niedrige Temperaturen und erreichen Strahlungsanteil oder einen „radiativen“ Anteil von etwa 95%.
Was Strahlung tut
Wärmestrahlung benötigt die Luft nicht zur Übertragung von der Heizfläche zum menschlichen Körper. Ein Heizkörper mit hohem Strahlungsanteil bewirkt zudem, dass die Umgebungsflächen des Raumes einen Teil der Strahlung aufnehmen („absorbieren“) und sich erwärmen. Warme Umgebungsflächen (Fußboden, Wand, Decke) haben den Vorteil, dass man die Raumtemperatur senken kann. Das deshalb, wie der menschliche Körper jene Temperatur wahrnimmt, die etwa dem Mittelwert der Lufttemperatur und der Umgebungsflächen entspricht.
Geringere Raumtemperaturen – geringere Wärmeverluste
Der auch kostenseitige spürbare Vorteil der Strahlungsheizung liegt darin, dass wegen der niedrigeren erforderlichen Raumtemperaturen der Wärmeverlust sinkt und damit auch der Heizwärmebedarf. In der Praxis besonders oft festzustellen ist dieser Effekt bei Wandheizungen, vermutlich weil sie ein besonders behagliches Wohnklima ermöglichen. Dabei ist es erstaunlich, dass in vielen Fällen schon mit relativ kleinen Heizflächen – sogar solchen, die im Wesentlichen auf Fenster- und Türlaibungen beschränkt sind, erstaunlich gute Resultate liefern können.
Neuester Trend: Elektro-Strahlungsheizung
Vor allem im Zusammenhang mit dem verstärkten Aufkommen von Fotovoltaik-Anlagen ist wegen der angesichts rückläufiger Einspeisetarife zunehmend notwendig gewordenen Eigennutzung von Solarstrom das Thema „Power to Heat“ aktuell geworden. Das bedeutet schlicht nichts anderes, als die Verwendung überschüssigen Solarstroms für Heizzwecke, entweder zur Warmwasserbereitung oder eben für Raumheizung. Und letztere in Form von Strahlungsheizung.
Dabei zeigte sich in praktischen Versuchen und genauen Beobachtungen und Messungen, dass großflächige, folienbeheizte Flächen in Wänden oder auch an Decken nicht nur behagliches Raumklima sicherstellen können, sondern dass die Energieverbräuche lediglich die Hälfte bis ein Drittel des Aufwandes von konventionellen, wassergestützten Heizsystemen benötigen. Dadurch geraten Heizkosten mit Strom durchaus in Bereiche solcher mit konventionellen Energien.
Dabei besonders faszinierend ist die Tatsache, dass bei der Beheizung mit Strom praktisch keine nicht nutzbaren Umwandlungsverluste entstehen, wie sie bei einer Verbrennung von Öl, Gas oder Biomasse unumgänglich sind. Die Umwandlung geschieht zur Gänze am Ort der Nutzung – im Wohnraum beziehungsweise im Elektro-Heizeinsatz für den Warmwasserbereiter.
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Bedeutet das vorhin Erwähnte die Rückkehr der viel geschmähten und von Förderungen ausgeschlossenen Elektro-Direktheizung? Man wird sehen. Alles in allem aber haben wir es mit einer Entwicklung zu tun, die man sehr genau im Auge behalten muss. Und die große Teile der Heizungsindustrie nicht zum Gegen-Lobbying, sondern zum Nachdenken bringen sollte …
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