(IRS) – Der Herbst kehrt ein, die Temperaturen sinken und die Heizperiode beginnt. Dies zwar einige Wochen später als in den letzten beiden Jahren, aber ohne Wärmezufuhr ist es jetzt in den meisten Wohnräumen oder Büros schon zu kühl. Somit ein guter Anlass, sich einmal mit jenen haustechnischen Bauelementen zu befassen, über die eine Wärmeabgabe in Wohn- oder Büroräume erfolgt. Von Einzelheizgeräten wie etwa Holzöfen oder elektrischen Heizgeräten wollen wir hier einmal absehen und uns mit den üblichen Pumpen-Warmwasserheizungen, Strahlungsheizungen (auch elektrisch) und Luftheizungen befassen.
Hier geht es um alles, was man landläufig als „Heizkörper“ bezeichnet
Hierzulande ist die am weitesten verbreitete Installationsart zur Beheizung von Wohnräumen immer noch die erwähnte Pumpen-Warmwasserheizung, und Kompaktheizkörper oder Radiatoren sind die bevorzugte Art der Heizelemente. Grundsätzlich erfolgt die Wärmeabgabe dabei zum Teil als Wärmeströmung (auch Konvektion genannt), die entsteht, weil der Heizkörper die anliegende Raumluft erwärmt, die daraufhin im Raum zirkuliert, sich dabei abkühlt und wieder zum Heizkörper zurückströmt. Ein anderer Teil der Wärme wird in Form von Strahlung abgegeben. Wärmestrahlung durchdringt die Luft und erwärmt Gegenstände in unmittelbarer Umgebung, aber auch Wandflächen. Der menschliche Körper empfindet Strahlungswärme als angenehm. Kompaktheizkörper haben einen geschätzten Strahlungsanteil von etwas über 50%.
Konvektoren
In seltenen Fällen, etwa wenn aus architektonischen Gründen notwendig – zum Beispiel bei wandhohen Fensterflächen – setzt man im Boden versetzte und mit einem durchlässigen Gitter abgedeckte Konvektoren ein. Konvektoren sind im Prinzip nichts anderes als von Heizungswasser durchströmte Rohre, die mit feinen Lamellen ausgestattet sind, über die wie vorhin schon erklärt Luft erwärmt wird, die aufsteigt und im Fall von Bodenkonvektoren einen Luftschleier vor einer Glaswand bildet, der vom Glas abfallende Luftströme auffängt. Der Konvektionsanteil dieser Heizelemente ist sehr hoch, der Strahlungsanteil dementsprechend naturgemäß sehr gering, er liegt vielleicht bei 10%. Manche dieser Konvektoren sind mit Ventilatoren ausgerüstet, die ein rasches Aufheizen nach Stillstandszeiten ermöglichen. – Eine andere und eher seltene Art von Konvektorheizung ist die sogenannte Fußleisten- oder Sockelleistenheizung, bei der nahe dem Fußboden ein mit Lamellen versehenes Heizungsrohr an den Wänden entlanggeführt wird.
Strahlungsheizungen
Zum Unterschied von den bisher besprochenen Bauelementen erfolgt bei den weitaus üblichen Strahlungsheizungen die Wärmeabgabe nicht über einen sichtbaren „Heizkörper“, sondern über Raumflächen. Das können Fußböden, Wände und auch Decken sein. Der Vorteil dieser Art Heizungen liegt nicht nur darin, dass sie unsichtbar sind, sondern auch darin, dass sie wegen der Ausmaße der Flächen sehr geringe Oberflächentemperaturen benötigen, und damit auch geringere Heizungs-Vorlauftemperaturen, was für den Einsatz von Wärmepumpen sehr vorteilhaft ist. Die vorhin genannten Arten lassen sich wie folgt kommentieren:
- Fußbodenheizung: Ist die am häufigsten verbreitete Art, wobei zu beachten ist, dass die Oberflächentemperatur in Wohnräumen aus Gründen der Behaglichkeit einen Wert von 29°C nicht überschreiten darf (bei Feuchträumen wie Badezimmer 33°C). Fast jeder Bodenbelag ist für Fußbodenheizung geeignet, ideal ist sie für Fliesen- oder Steinböden, vor allem wegen des guten Wärmeübergangs. Zu beachten ist, dass Bodenbeläge wie Teppiche wärmedämmend wirken und den Heizeffekt einer Fußbodenheizung sehr stark vermindern können. Nachteilig kann sein, dass verbaute Stellflächen (z. B. durch Küchenzeilen, Badewannen) die verfügbare Heizfläche vermindern! Genaue Berechnung und Auslegung ist hier wie sonst auch bei den anderen Heizflächen erforderlich.
- Wandheizung: Wird eher selten eingesetzt, wobei die Gründe dafür auf der Hand liegen: Tür- oder Fensteröffnungen können nicht genutzt werden, ebenso Flächen, die von Einbauten wie Schränken und Kästen verdeckt sind. Im Unterschied zu Fußbodenheizungen können Wandtemperaturen höher angesetzt werden und bis zu 40°C betragen. Ein Vorteil liegt auch hier in der niedrigen Heizungs-Vorlauftemperatur. – Eine Sonderform bildet Beheizung von Tür- und Fensterlaibungen, die vor allem bei Altbauten heikle Heizprobleme lösen können. Durch diese Art wir die an Fenstern und Türen auftretende Abkühlung abgefangen. Unter Umständen sind zusätzliche Wand- oder Fußbodenheizflächen notwendig.
- Deckenheizung: Interessant geworden sind Deckenheizungen wahrscheinlich aus dem Grund, dass wasserdurchströmte Systeme für Kühldecken bei Bedarf aus als Heizung benutzt werden können. Insbesondere in mehrstöckigen Bürobauten hat sich diese Art Kombination sehr bewährt. Systeme existieren in unterschiedlichen Ausführungen, etwa als untergehängte Deckenplatten aus Stahl mit eigelegten Rohren oder als solche mit Gipskartonplatten bis hin zu Systemen, die in den Deckenbeton integriert sind (z. B. deckennahe Betonkernaktivierung). Anzumerken ist aber, dass insbesondere in Büroräumen sehr oft große innere Wärmelasten anfallen, etwa durch Geräte oder Beleuchtung, die im Winter eine Beheizung nur kurzzeitig etwa zu Wochenbeginn erfordern
Ein wichtiger Trend ist mit elektrisch beheizten Wand– und Deckensystemen aufgekommen. Meist werden dazu mit feinen Elektrodrähten belegte Carbon-Folien eingesetzt. Diese sind zuerst eingesetzt worden in Niedrigenergiehäusern, haben sich aber im Zusammenwirken mit PV-Anlagen immer stärker für Wohngebäude generell in Stellung gebracht. Ein Vorteil dieser Systeme liegt in ihrer Einfachheit und in den dadurch relativ niedrigen Installationskosten.
Luftheizsysteme
Im Zuge des Aufkommens von Passiv- und Niedrigenergiehäusern hat sich das Augenmerk der Beheizung auf deren Lüftungssysteme konzentriert. Kontrollierte Raumlüftung mit durchdachter Luftführung ist eine wichtige Voraussetzung für die ordnungsgemäße Funktion derartiger Gebäude, die eine im Wesentlichen dichte Gebäudehülle aufweisen müssen. Die Wirkung solcher Lüftungen ist wärmetechnisch sehr effizient, da über Wärmetauscher ein Großteil der Wärme in der nach außen geblasenen Fortluft zur Aufheizung der angesaugten Außenluft verwendet werden kann. Da die verbleibende Heizlast solcher sehr gut gedämmter Gebäude meist sehr gering ausfällt, kann diese über die Raumlüftung zugeführt werden.
Niedertemperatur für Wärmepumpen
Wie bereits angedeutet, wird bei der Auslegung von Heizsystemen sehr darauf geachtet, dass die Vorlauftemperatur für die Heizkreise nur so hoch angesetzt wird, dass die Verwendung von Wärmepumpen möglich ist. Weil man vor fünfzig Jahren zur Hausbeheizung hauptsächlich Heizöl, Erdgas oder Festbrennstoffe einsetzte, rechnete man zur Auslegung bei tiefster Außentemperatur (bei damals noch schlecht gedämmten Gebäuden) noch mit Vorlauf-/Rücklauftemperaturen von 90/70“C, verminderte sich der Wert im Lauf der Zeit auf 75/55°C und hält seit etlichen Jahren bei 55/45°C. – Fußbodenheizungen erfordern etwa 40/30°C oder noch weniger. Die Heizflächen werden generell bei niedriger Systemtemperatur größer, andererseits sind neue oder sanierte Gebäude besser gedämmt, sodass sich an Heizkörpergrößen im Lauf der Zeit nicht viel geändert hat. – Obwohl es heute zahlreiche Wärmepumpenmodelle gibt, die höhere Temperaturen liefern können, sind für Heizungen möglichst niedrige Systemtemperaturen vorzuziehen, da Wärmepumpen umso effizienter arbeiten, je geringer die Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle (Erdreich, Außenluft) und Systemtemperatur ist. Das ist nun einmal den Gesetzten der Physik geschuldet, und die lassen sich auch vom gewieftesten Techniker nicht austricksen …
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