In unseren Breiten und in weiten Teilen Europas dominieren in Wohn- und Bürohäusern Zentralheizungssysteme, die mit Warmwasser betrieben werden. Diese setzen sich aus drei Bestandteilen zusammen: Erstens der Wärmeerzeugung oder -bereitstellung, wozu etwa Heizungskessel gehören, zweitens der Wärmeverteilung, worunter man die Rohrleitungsnetze versteht, und drittens der Wärmeabgabe, womit Heizkörper oder Heizflächen gemeint sind. Auf letztere wollen wir heute ein Auge werfen und nachzeichnen, auf welche Weise sich technisch gesehen im Laufe der Zeit verändert haben.

Anders als in den Jahrzehnten zuvor hatten Heizkörper in Form von klobigen Radiatoren aus Gusseisen zu Beginn der Siebziger an Bedeutung verloren und waren durch leichtere und preisgünstigere aus Stahl ersetzt worden. Diese wurden in verschweißten Gliederblöcken geliefert und konnten mittels Gewindenippeln je nach Bedarf zu größeren Gebilden verbunden werden. Die „Nabenabstände“ betrugen 300 bis 1.000 mm, die Bautiefen variierten – so ich mich richtig erinnere – zwischen 75 und 300 mm. Diese Heizkörper wurden mit Grundierung geliefert, lackieren musste man sie bauseits.

Radiatoren, auch aus der Steiermark

Es gab eine breite Reihe von Produkten, von sehr hoher Qualität waren die des deutschen Herstellers „Brötje“, aber man konnte auch Erzeugnisse aus der Steiermark wählen: „Vogel & Noot“ aus der Obersteiermark war ein traditioneller und ist heute noch aktiver Hersteller, es gab aber auch einen recht kurzlebigen, „Pesch“ aus St. Radegund bei Graz. Die Firmenbezeichnung war eine Namens-Abkürzung des Gründer-Eigentümers Peter Schuster. Man erzählte sich, die Heizkörper seien auf ehemaligen Maschinen des Elin-Werks in Weiz gefertigt worden, die früher Radiatoren für den Zweck von Transformatoröl-Kühlungen selbst erzeugt hätten. Ob das den Tatsachen entspricht, weiß ich nicht. „Pesch“ ist jedenfalls seit Jahrzehnten Industriegeschichte.

Weiterentwicklungen

Fast alle Hersteller boten auch bald Platten-Heizkörper an, in ein- zwei- oder dreilagiger Ausführung, teilweise mit Konvektionslamellen. Die Firma „Hoval“ erzeugte solche in zeitloser – bei Architektur-Freaks sehr beliebter – Form, die in unterschiedlichsten Größen und Ausführungen angeboten wurden. Ab den Achtzigern kamen immer stärker die optisch gefälligen Kompaktheizkörper auf, mit Seitenverkleidung und oberer Abdeckung, eine Bauart, die heute noch den Löwenanteil an Heizkörpern ausmachen dürfte. Selten eingesetzt hingegen wurden Konvektoren, dies vor allem wegen ihrer Staubempfindlichkeit.

Berechnungen statt „Regula fausti“

Noch anfangs der Siebziger empfanden die meisten Installateure Heizlastberechnungen nach Norm als Zumutung. Ihnen reichten Faustregeln wie 100 kcal/h je Quadratmeter oder 50 kcal/h je Kubikmeter Wohnraum, Punkt. Abenteuerliche Heizkörpergrößen waren oft die Folge. In unserem Betrieb hingegen wurde gerechnet. Das war zeitaufwendiger, weshalb angesichts steigender Aufträge bald jedes verfügbare zweihändige Lebewesen in der Familie den Rechnungsgang nach DIN 4701 beherrschen lernte. Sogar meine Mutter musste immer häufiger Kochlöffel gegen Rechenschieber tauschen. 1983 hielt ein IBM System /23 Einzug, das wir noch selbst programmieren mussten, aber damit ging alles wesentlich flotter vonstatten.

Fußbodenheizungen

Die Achtziger brachten auch den Durchbruch der Fußbodenheizungssysteme mit Kunststoffrohren, erst aus Polypropylen, dann aus Polyäthylen und Polybuten. Rohre aus letzterem Werkstoff wurden vom österreichischen Hersteller „Salen“ (Heute: „Pipelife“) geliefert, sie erwiesen sich als gut biegsam, wenig empfindlich gegen Beschädigungen (Ausnahme: Glosende Zigarettenstummel), waren schweißbar und wurden schnell zu unserem bevorzugten Produkt. Ein gewisser Nachteil der estrichverlegten Fußbodenheizungen war ihre größere Trägheit. In Einfamilienhäusern wählte man daher sehr oft für das Erdgeschoß mit den Hauptwohnräumen Fußbodenheizungen, im weniger genutzten Obergeschoß mit den Schlafräumen wurden Kompaktheizkörper eingesetzt, die sich schnell ein- und ausschalten ließen.

Kurzlebige Modetrends

Wie in der Bekleidungsbranche gab und gibt es auch in der Haustechnik gewisse Mode- oder Nischenerscheinungen, für Außenstehende natürlich nicht so sehr wahrnehmbar. Eine davon waren Wandheizungen, die eine Zeitlang Interesse fanden, von denen man aber wegen offensichtlicher Nachteile bald wieder abkam. Wasserführende Deckenheizungen gab und gibt es in Einfamilienhäusern so gut wie nicht, wohl aber in sehr vielen Bürogebäuden, wo die Deckenleitungen im Sommer zur Kühlung verwendet werden können. Aber das zählt dann schon zum Kapitel Klimatisierung, das wir uns später ansehen wollen.

Dauerthema Niedertemperaturheizflächen

Seit den Achtzigern und heute noch mehr Thema sind Niedertemperatur-Heizflächen, die so heißen, weil sie mit niedrigen Vorlauftemperaturen betrieben werden können. Die sind zum Beispiel überall dort erforderlich, wo Wärmepumpen eingesetzt werden. Dazu gehören naturgemäß in erster Linie Fußbodenheizungen, die zumeist so ausgelegt sind, dass sie mit etwa 35°C auskommen. Aber auch Heizkörper, solche mit hohem Strahlungsanteil und ohne Lamellen sind von Vorteil, wobei sie auf jeden Fall die Heizlast des Gebäudes mit maximaler Vorlauftemperatur von 45°C oder höchstens 55°C abzudecken imstande sein müssen.

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… kann mächtig draufzahlen. Eine äußerst schmerzliche Konsequenz von Sparsamkeit am falschen Ort hatte ein Installateur (oder besser gesagt: seine Haftpflichtversicherung) auszubaden. Zwar ist gegen Einsatz sparsamer im Sinne ressourcenschonend gebauter Haustechnik grundsätzlich nichts einzuwenden, so sie ihren vorgesehenen Zweck in ausreichendem Maß erfüllt. Man krönt dieses noble Bestreben mit Schlagworten wie Effizienz oder Nachhaltigkeit. Den also an sich lobenswerten Zug zu technischer Schlichtheit sollte man aber nicht in der Weise übertreiben, wie dies in unserem Fall geschah.

Dabei lag die Wurzel des Unheils zunächst gar nicht so sehr beim Installateur, sondern eher beim Bauherrn. Paradoxerweise sind es oft gerade die Erbauer von vergleichsweise hochwertigen und mit Luxusattributen versehenen Domizilen, die eher minimalistischen Ansätzen zuneigen, sobald es bei Ausstattung ihrer Bleibe um die Qualität jener haustechnischen Elemente geht, die nicht direkt sicht- oder herzeigbar sind. Ob es nun schlechter Beratung zuzuschreiben war oder einfach der Tatsache, dass für das qualitativ bessere Angebot das Geld nicht gereicht hätte – zum Zug kam letztlich nicht der Beste, sondern der Billigste.

Wohn-Luxus trifft Installations-Minimalismus

Der auserwählte Installateur schritt alsbald zur Tat. Die Heizungstechnik mit Außenluft-Wärmepumpe wurde installiert, für die Wärmeabgabe des Niedrigenergiehauses wurde eine Fußbodenheizung vorgesehen. Aus einem Zwang zur Einfachheit heraus wurden die beiden Heizkreisverteiler gleich im Heizraum installiert, der für das Obergeschoß knapp unterhalb der Decke. Dabei ist von Bedeutung, dass der Heizraum in einer Außenecke des Gebäudes lag, letzterer Verteiler in der Außenecke des Heizraums und damit des Gebäudes, eine Konfiguration, die sich gelinde gesagt ungünstig bemerkbar machen sollte.

Ein guter Rat aus weiter Ferne

Als es dann zur Verlegung der Heizkreise kam, sah sich die Montagepartie vor Ort einer besonderen Art von Stresstest unterzogen: Ein Verlegeplan existierte erst gar nicht, wozu auch, waren doch am Verteiler für das Obergeschoß für die vorhandenen Räume ganz offensichtlich ein oder gar zwei Kreise zu wenig vorhanden. Der Rat des Chefs, den der telefonische Hilferuf seiner Getreuen bei verdienter Erholung an den Gestaden des Mittelmeers erreicht hatte, lautete simpel, man müsse mit dem Verteiler auskommen, der da sei, man solle dafür halt die wenigen Heizkreise etwas länger machen. Alles ganz einfach.

Den Letzten beißen die Hunde

Die fernmündliche Empfehlung kam den Mitstreitern vor Ort durchaus zupass und erfüllte auch ihren Zweck. Denn die Lage des Heizkreisverteilers im äußersten Eck und nicht wie üblich in Gebäudemitte erzwang ohnehin lange Anschlussleitungen zu den einzelnen Räumen. Dadurch stieg deren Flächenanteil zu Lasten der Heizkreise umso mehr, je näher der Raum zum Verteiler hin lag. Im letzten konnte vor lauter Anschlussleitungen gar auf einen eigenen Heizkreis verzichtet werden. Pech nur, dass diese Einschränkung genau das großzügige Badezimmer traf. Den Letzten beißen halt leider die Hunde, auch in der Heizungstechnik.

Ein im Doppelsinn cooles Badezimmer

Eine gezielte Beheizung einzelner Räume im Obergeschoß erwies sich mit Ausnahme der wenigen ohne Anschlussleitungen als praktisch unmöglich. Ein besonderes Problem stellte das Badezimmer dar. Wegen der tendenziell geringeren Nutzung von Kinderzimmern, Arbeitsdiele und Schlafzimmer im Obergeschoß blieb das nordseitig gelegene Badezimmer schlicht und ergreifend durchwegs zu kalt. Da half auch der Sprossenheizkörper nicht mehr, weil er wegen Anbindung an die Fußbodenheizung nicht nur keinen nennenswerten Heizbeitrag liefern konnte, sondern schon Schwierigkeiten hatte, Handtücher trocken zu bekommen.

Alles von vorn!

Bemühte und wortreich begründete Abhilfemaßnahmen des Installateurs erwiesen sich als wirkungslos. Letztlich suchte der Bauherr sein Heil in juristischer Erlösung anstatt in weiteren vergeblichen technischen Lösungsversuchen und pilgerte zu Gericht. Vorsorglich hatte er sich vom Baumeister schon die Kosten für den Abbruch des gesamten Fußbodenaufbaus und dessen Neuerrichtung geben lassen. Mitsamt allen Nebenarbeiten, De- und Wiedermontagen etwa fünfunddreißigtausend Euro. Dazu waren die noch unbekannten Beträge für mehrwöchige Hotelunterkunft der Familie und Auslagerung des Mobiliars zu rechnen.

Fazit

Sachverständige für Bauwesen und Haustechnik bestätigten den veranschlagten Aufwand. Änderungen? Der Fußbodenheizungsverteiler wanderte in Gebäudemitte, wo er hingehörte. Anschlussleitungen aller Heizkreise verblieben in Gang und Diele, die Heizkreise in den einzelnen Räumen waren ungestört vollflächig verlegt. Das Badezimmer erfreute sich seines eigenen Heizkreises, der Sprossenheizkörper erhielt einen Elektro-Heizeinsatz. Hirnarbeit halt. Wäre es dem Installateur teurer gekommen, hätte er es gleich richtig gemacht? Bestimmt nicht, wenn man die angefallenen Gerichtskosten mit in Rechnung stellt …

Bild: (c) Dipl.-Ing. J. H. Reinhold Steinberger, www.microtool.at

Das neu errichtete elegante Mehrfamilienhaus gehobenen Standards in schöner Vorstadtlage hatte gerade seinen ersten Winter hinter sich gebracht, als sich dessen Bauträger unerwartet mit unliebsamen Unmutsäußerungen seiner hochgeschätzten und bis dahin friedsam einwohnenden Kunden konfrontiert sah. Gegenstand der Beschwerden war die aus Sicht der Wohnungseigentümer unzureichende Funktion der Heizungsanlage. Das folgende argumentative Gerangel mit dem Installateur und dessen zögerlichen und eher placeboartigen Behebungsversuche fruchteten nichts, woraufhin sich der Bauträger zur Klage genötigt sah.

Es würde den Rahmen dieses Beitrags sprengen, wollte man hier die ganze Palette der von den Hausbewohnern vorgetragenen Mängelbehauptungen ausbreiten, deren Begutachtung vom Gericht beauftragt war. Wobei nebenbei angemerkt sei, dass das Zustandekommen von Mängellisten irgendwie an das Entstehen von Lawinen erinnert – beides beginnt mit einem kleinen Auslöser, dann kommt noch etwas dazu, dann noch etwas und noch etwas … bis es dann im Ungemach für die einen oder anderen Beteiligten endet, nur mit dem Unterschied, dass Heizungsmängel anders als Lawinenkegel nicht im Frühjahr wegschmelzen.

Die Sache mit den unangenehmen Temperaturunterschieden

Eine Mangelbehauptung war allen Wohnungen gemeinsam: Die angeblich schlechte Funktion der Fußbodenheizungen. Genauer gesagt: Die spürbaren Temperaturunterschiede an den Böden innerhalb eines Zimmers oder Nassraumes. Einzelne Stellen seien zu heiß, andere wiederum unangenehm kalt, was als äußerst unangenehm empfunden werde, insbesondere dann, wenn man barfuß oder in Socken unterwegs sei. Kein Thema hingegen war die Heizleistung, die in allen Räumen als ausreichend angegeben wurde.

Der Befund musste warten …

Die Befundaufnahme musste ein paar Monate warten, war sie doch nur im Winter sinnvoll, wenn der Heizbetrieb Temperaturmessungen möglich machte. Letztere erfolgten dann auch an einem ausreichend kalten Tag und logischerweise unter Einsatz von Thermografie. Die inkriminierten Stellen wurden exakt lokalisiert und protokolliert, mit grafisch aufbereiteten Schnitten durch die Temperaturverläufe und – dank Können des SV-Kollegen Dipl.-Ing. Reinhold J. H. Steinberger von microtool aus Laßnitzhöhe, von dem auch das Bild links oben stammt – mit gelungenen Hybriddarstellungen aus Lichtbildern und Thermografien von besonders auffälligen Stellen.

… und nach der Auswertung stellten sich zwei Fragen

Festgestellt wurde, dass auf Grundlage der Wärmebilder an den beanstandeten Stellen die Verlegung der Fußbodenheizungsrohre nicht mit der zu erwartenden Sorgfalt erfolgt war – entweder waren Rohrabstände zu groß oder zu klein. War das die Oberflächentemperatur betreffend noch innerhalb der Grenzen des Zulässigen? Zwei konkrete Fragen waren zu beantworten:

Erstens: Haben die festgestellten Fußbodentemperaturen die in den einschlägigen Normen festgelegten zulässigen Höchstwerte überschritten?

Das war auf Grundlage der Messergebnisse dezidiert nicht der Fall.

Zweitens: Haben die festgestellten Temperaturdifferenzen ein zulässiges Maß überschritten?

Diese Frage war nicht so geradeheraus zu beantworten. Denn in den für Fußbodenheizungen relevanten Normen ÖNORM EN 1264 „Raumflächen-integrierte Heiz- und Kühlsysteme mit Wasserdurchströmung“ Teile 1 bis 5 finden sich keine geeigneten Beurteilungsgrundlagen über die zulässige Größe von Temperaturunterschieden auf fußbodenbeheizten Oberflächen. (Anmerkung: Liebe Sachverständigen-Kollegen, sollte ich diesbezüglich was übersehen haben, bitte um wohlwollende Berichtigung – wir lernen ja nie aus!). Also musste eine andere Hilfe her.

Der Werte für „Welligkeit“ als Beurteilungs-Notnagel

In der Fachliteratur und in Herstellerunterlagen findet sich vereinzelt der Begriff der „Welligkeit“. Darunter ist der Unterschied der Fußbodenoberflächentemperatur direkt über einem Fußbodenheizungsrohr und in der Mitte zum Nachbarrohr zu verstehen. Konkret finden sich dazu folgende Angaben (Zitate kursiv):

- Schlagnitweit-Wagner, „Heizungs- und Lüftungstechnik, Installations- und Gebäudetechnik“, Ausgabe 2010, Verlag Jugend & Volk, Seite 117, „Hinweise für die Installation“: „Welligkeit im Wohnbereich 4K, im Barfußbereich 2K“

- Pipelife, Technisches Handbuch Floor Therm, Fußbodenheizungssystem, Ausgabe 2016/02, Seite 4, „Welligkeit: Ein weiterer Faktor der Behaglichkeit ist die Welligkeit der Fußbodenoberflächentemperatur. Die maximal zulässige Welligkeit bei Auslegungstemperatur beträgt: für Wohnbereiche 4K, für Barfußbereiche 2K, Unter Welligkeit versteht man die auftretenden Temperaturdifferenzen an der Fußbodenoberfläche, gemessen einerseits direkt über dem Rohrscheitel, andererseits zwischen den Rohren.“

Zieht man mangels besserer Quellen diese Angaben für „Welligkeit“ als allgemein gültige Werte für zulässige Temperaturunterschiede an fußbodenbeheizten Oberflächen heran, können letztere in Wohnräumen mit 4K und in Barfußbereichen mit 2K angesetzt werden.

Fazit

Aus den vorliegenden Wärmebildaufnahmen konnten die Temperaturen und deren Differenzen abgelesen werden. Soweit erkennbar, wurde auf keiner der Oberflächen in den Wohnräumen die zulässige Temperaturdifferenz von 4K überschritten und in keinem der Barfußbereiche (Bäder, WC) die von 2K.

Das bedeutet: So schlampig der Installateur in der Rohrverlegung auch gearbeitet haben mag und so unangenehm die Temperatur-Fleckerlteppiche für das individuelle Empfinden der Bewohner auch gewesen sein mögen – auf Grundlage der Messergebnisse und der verfügbaren Beurteilungsgrundlagen war kein Mangel gegeben.

Dieses Ergebnis sollte aber kein Freibrief für schlampiges Arbeiten sein, im Gegenteil: Wer sorgfältig arbeitet, wird sich gar nicht erst mit Beschwerden der genannten Art herumschlagen, geschweige denn mit dem Gericht Bekanntschaft machen müssen …

Vor einiger Zeit haben wir uns mit dem Trend im Heizen befasst, dass Wärme in beheizte Räume bevorzugt durch Wärmestrahlung eingebracht werden soll anstatt durch Wärmeströmung, also Luftbewegung, die man auch als Konvektion bezeichnet. Was aber bedeutet das konkret für die verschiedenen Arten von Heizkörpern, die heute am Markt sind? Denn tatsächlich gibt es keinen reinen „Strahler“ oder „Konvektor“, sondern jeder Heizkörper gibt einen Teil der Wärme als Strahlung und einen Teil als Luftbewegung ab. Doch nicht jeder macht das auf die gleiche Weise, die Anteile können höchst unterschiedlich ausfallen.

Strahlungsanteile von Heizflächen üblicher Art

Sehen wir uns grob vereinfacht die am Markt erhältlichen Heizkörperbauarten näher an. Sie sind nachstehend in vier Gruppen gegliedert. Die dazu angegebenen Leistungsanteile „radiativ“ beziehen sich auf den jeweiligen Strahlungsanteil, „konvektiv“ auf den Anteil, der durch Luftbewegung übertragen wird. Die Heizkörper sind in der Reihenfolge aufgelistet, dass zuerst die mit dem geringsten und zuletzt die mit dem höchsten Strahlungsanteil in der Wärmeabgabe aufscheinen. Es ergibt sich das folgende Bild:

Konvektoren weisen durchwegs zahlreiche Lamellen oder Rippen auf, die den Wärmeübergang an die Raumluft erleichtern. Die Wärme wird fast zur Gänze durch Luftbewegung übertragen: radiativ 5 %, konvektiv 95 %.

Rippenradiatoren: die klassischen Radiatoren liefern bereits einen größeren Teil als Strahlung: radiativ 60 %, konvektiv 40 %. Zwei- oder mehrlagige sogenannte Kompaktheizkörper, wie sie heutzutage den Hauptanteil an Heizflächen darstellen, werden in ihren Werten zwischen Konvektoren und Rippenradiatoren liegen.

Plattenheizkörper einlagig: radiativ 80 %, konvektiv 20 %. Wie man sieht, wird hier die Wärme bereits in überwiegendem Maße als Strahlung abgegeben.

Flächenheizung (Wandheizung): radiativ 95 %, konvektiv 5 %. Die Wandheizung ist so gesehen die Umkehrung des Konvektors, praktisch die gesamte Leistung wird durch Strahlung abgegeben.

Die gemachten Angaben sind überschlägige Werte, ohne dass hierzu genauere Quellen angegeben werden können.

Vorteile der Strahlungsheizung

Der Strahlungsanteil von Heizflächen ist auch deshalb von Bedeutung, weil die Eignung für Nutzung erneuerbarer Energien sehr stark von ersterem abhängig ist. Denn Flächenheizungen oder auch Plattenheizkörper sind üblicherweise und aus Behaglichkeitsgründen großflächig gestaltet und können mit relativ niedriger Oberflächentemperatur betrieben werden. Das erlaubt daher im Gegenzug niedrige Vorlauftemperaturen, wie sie für die Nutzung von Wärme aus Solaranlagen oder Wärmepumpen vorteilhaft sind.

Auch in der Fachwelt weniger bedacht wird, dass sich Wärmestrahlen und Wärmeströmung auf Wärmeverluste eines Gebäudes unterschiedlich auswirken. Wärmeströmung aus dem konvektiven Leistungsanteil des Heizkörpers erzeugt Luftbewegung und erhöht die Raumlufttemperatur so lange, bis Behaglichkeit erreicht wird. Steigende Raumtemperaturen führen aber zu höheren Wärmeverlusten, sogenannten Transmissionswärmeverlusten durch Wände, Dächer etc. an die kalte Außenumgebung. Insbesondere die transparenten Bauteile wie Fenster und Türen sind dadurch eher unangenehme Verlustquellen.

Wärmestrahlung verhält demgegenüber völlig anders. Fenster sind für das zwar von außen einfallende Sonnenlicht durchlässig, das im Raum in Wärmestrahlung umgewandelt wird. Für diese Wärmestrahlen und auch für die Wärmestrahlung von Heizflächen ist Glas undurchlässig, sie können nicht durch Fensterglas nach außen dringen. Diese Tatsache bezeichnet man auch als den „Glashauseffekt“.

In der Praxis bedeutet dies, dass der Strahlungsanteil im Raum erhalten bleibt. Strahlung wird durch feste Oberflächen absorbiert („aufgesaugt“) und wieder in den Raum zurückgestrahlt. Durch das angenehme Strahlungsklima ist es möglich, die Lufttemperatur im Raum deutlich zu senken, wodurch es zu einer beträchtlichen Reduzierung des Energieverbrauchs bei derartigen Heizungsanlagen kommen kann.

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 …

Eine der neuen Kennzahlen im Energieausweis, der Energieeffizienzfaktor, vergleicht den errechneten Endenergiebedarf (an der Gebäudegrenze) mit demjenigen einer gleichartigen Referenzanlage. Beim Erstellen des Energieausweises läuft diese „Kontrollrechnung“ nebenher ab, ohne dass man darauf Einfluss nehmen kann. Umso wichtiger ist die Kenntnis der Referenzausstattungen für Bauherrn, Haustechniker und Installateur, müssen doch alle gemeinsam versuchen, möglichst gute Werte im Energieausweis sicherzustellen. Daher nachstehend eine kurze Zusammenstellung der wichtigsten Fakten.

Die OIB-Richtlinie 6 gibt zu den Referenzausstattungen unter anderem an:

Wärmeabgabe- und Wärmeverteilsystem

- Die Systemtemperaturen bei Radiatorenheizung betragen 55/45°C, bei Bruttogeschoßflächen von mehr als 400 m² betragen sie 60/35°C.
- Bei Wärmepumpen ist generell Flächenheizung vorgesehen, deren Systemtemperaturen betragen 40/30°C, Einzelraumregelung sowie Regelgerät mit Optimierungsfunktion sind enthalten.
- Die Wärmedämmung von Heizungs- und Warmwasserleitungen weisen in unkonditionierten (nicht beheizten) und bei Steigleitungen in konditionierten Gebäudeabschnitten eine Dämmstärke von 3/3 des Rohrdurchmessers auf.
- Armaturen sind grundsätzlich gedämmt.
- Warmwasserverteilnetze in Gebäuden mit Bruttogeschoßflächen unter 400 m² weisen keine Zirkulationsleitung auf.

Wärmespeicher- und Wärmebereitstellungssystem

- Warmwasser-Wärmespeicher sowie alle Arten von Raumheizungs-Wärmespeicherung weisen wärmegedämmte Anschlussteile auf.
- Bei wärmeerzeugungsanlagen mit fossilen Festbrennstoffen sind Pufferspeicher vorgesehen.
- Bei Biomasse-Wärmeerzeugern sind Lastausgleichspeicher berücksichtigt.
- Bei Verfeuerung von Gas und Öl sind modulierende Brennwertkessel vorgesehen.
- Auch Pelletskessel sind in modulierender Ausführung enthalten.
- Alle Arten von Wärmepumpenanlagen sind ohne raumheizungsseitigen Wärmespeicher ausgeführt.

Diese Referenzausstattungen stellen so etwas wie einen haustechnischen Mindeststandard dar, dessen Qualitätsmerkmale keinesfalls unterschritten werden sollen. Bei den meisten Vorgaben wird dieser Standard wohl eingehalten oder übertroffen, mit einer großen Ausnahme: Nach meiner Beobachtung entsprechen die tatsächlichen Dämmstandards an wärmeführenden Leitungen in Neubauten meist nicht den genannten Anforderungen.

Sanftere Methoden der Kühlung sind längst Standard, sofern die abzuführende Wärmebelastung (der Techniker spricht von der „Kühllast“) nicht ein gewisses Maß überschreitet. Dass es etwa Kühldecken gibt, ist ja bekannt. Aber, werde ich manchmal gefragt, kann man denn nicht mit der Fußbodenheizung (im Bild ein Fußbodenheizungsverteiler) auch kühlen? Prinzipiell ja, kann man, wenn den Aufwand für die dazu nötige Technik nicht scheut. Im Grunde genommen sind alle Flächen im Raum heiz- oder kühltauglich. Aber es gilt, in jedem Fall gewisse Grenztemperaturen einzuhalten, damit der Raum behaglich bleibt.

Für alle Interessierten sind nachstehend einige Temperaturwerte zusammengestellt, die beim Heizen nicht überschritten und beim Kühlen nicht unterschritten werden sollten. Diese empfohlenen Werte sind in Regeln der Technik festgelegt und lassen sich aus einschlägigen Normen entnehmen. In den zwei folgenden Tabellen sind auch gleich die Heiz- oder Kühllasten in Watt pro Quadratmeter angegeben, die sich mit den genannten Temperaturen erreichen lassen.

Temperaturen und Leistungen bei Heizung und einer Raumtemperatur von 20°C

In der Tabelle steht AZ für Aufenthaltszone, RZ für Randzone. Bemerkenswert ist, dass die Wandtemperatur recht hoch sein kann, was aber erklärlich ist, wenn man an einen Kachelofen denkt, an den man sich gerne anlehnt. Im Badezimmer und an Randzonen (etwa an einer bodenhohen Verglasung) werden – falls erforderlich – höhere Temperaturen zugelassen. An der Decke sind die geringsten Heizleistungen erzielbar.

Temperaturen und Leistungen bei Kühlung und einer Raumtemperatur von 26°C

Im Kühlfall dürfen die genannten Temperaturen an den Oberflächen keinesfalls unterschritten werden, der Behaglichkeit wegen einerseits und andererseits um Probleme mit Feuchtigkeit (Kondensation von Luftfeuchtigkeit) von vornherein zu unterbinden.

Was fällt auf? Fußboden und Wand können exzellente „Heizkörper“ ergeben, die Decke schneidet eher mickrig ab. Beim Kühlen ist die Decke deutlich vorneweg. Legt man sich auf eine Fläche als Wärme- oder Kälteelement fest, wäre also der Idealfall eine Fußbodenheizung für den Winter kombiniert mit einer Deckenkühlung für den Sommer. Das ist aber nicht unbedingt erschwinglich und ist mir in der Praxis bisher auch nur selten untergekommen.

Ja, da war doch noch die Frage nach der Fußbodenkühlung: Geht natürlich, gibt es auch schöne Beispiele, aber leider reicht in den meisten Praxisfällen die Leistung der Fußbodenkühlung allein nicht aus, so dass hier zum Beispiel zusätzlich Kühlkonvektoren installiert werden müssen.

Zur Auswahl des richtigen Heizungssystems bei Neu- und Altbau und zur Erreichung möglichst guter Kennzahlen am Energieausweis hier 10 Tipps aus der Praxis,  in erster Linie gedacht für Bauherrn und Bauplaner. Es sind keine spektakulären Dinge, aber bei der optimalen Nutzung von Energie für Heizzwecke kommt es auf die Summe vieler kleiner Maßnahmen an.

Wärmeabgabe

Erstens: Heizflächen in Neubauten sollten als Niedertemperaturheizungen ausgelegt werden, Vorlauftemperaturen bei Fußbodenheizungen ca. 35°C, bei Radiatorenheizungen 45°C

Zweitens: Heizflächen in bestehenden Bauten sollten nach der Sanierung dahingehend untersucht werden, welche Vorlauftemperaturen sie benötigen. Dahinter steht die Frage, ob sie z. B. wesentlich niedriger sind als vorher, und ob eine Wärmepumpenheizung möglich ist.

Drittens: Viele moderne Einfamilienhäuser weisen große Glasflächen auf. Es empfiehlt sich, Fußbodenheizungen mit stärker belegten Randzonen auszubilden. Gegebenenfalls sind Bodenkonvektoren sinnvoll, für die bei Fußbodenheizungen ein eigener Heizkreis mit höheren Vorlauftemperaturen  geschaffen werden muss.

Wärmeverteilung

Viertens: Rohrleitungen müssen sorgfältig wärmegedämmt werden, in unbeheizten Räumen (z. B. Keller!) mir einer Dämmstärke, die mindestens 2/3 der Rohrdurchmesser entspricht.

Fünftens: Heizungsverteiler im Heizraum, Pumpen, Armaturen sollten ebenfalls sorgfältig wärmegedämmt werden.

Sechstens: Rohrleitungen in Schächten, Böden sind vor Verschließen sorgfältig auf richtige Wärmedämmung zu kontrollieren. In gebündelten Rohrtrassen ist darauf zu achten, dass Kaltwasserleitungen entweder ausreichend getrennt von Heizungsleitungen verlaufen oder ausreichend stark wärmegedämmt sind, um unerwünschte Erwärmung zu vermeiden (siehe dazu auch den Artikel „Darf ich Ihnen ein Glas warmes Wasser anbieten?“)

Wärmespeicher

Siebtens: Wärmeführende Behälter sollten nicht nur sorgfältig und ausreichend stark wärmegedämmt sein, sondern die Wärmedämmung sollte auch richtig aufgebracht sein und Öffnungen (Kontrollöffnungen, Ausschnitte für Fühler) sollten sorgfältig verschlossen sein. Es darf keinesfalls zur Luftzirkulation durch Öffnungen oder lose Wärmedämmungen kommen.

Wärmebereitstellung

Achtens: Wird keine Fernwärme verwendet, sollte der eingesetzte Brennstoff sollte eine möglichst hohe ökologische Qualität haben (siehe dazu den Artikel „Welcher Brennstoff ist der umweltfreundlichste?“)

Neuntens: Werden Erdgas oder Heizöl verwendet, sind Kessel mit Brennwertnutzung Stand der Technik, die auch noch die Kondensationswärme des Abgases nutzen.

Zehntens: Für die Auswahl von Wärmepumpen gilt wegen der zu erwartenden Jahresarbeitszahlen in der Systemwahl  folgende Prioritätenreihung

1. Wasser-Wasser-Wärmepumpe (Grundwasser),
2. Erdreich-Wasser-Wärmepumpe (Flachkollektor oder Tiefenbohrung)
3. Luft-Wasser-Wärmepumpe