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Häufig
liest oder hört man, dass eine Fußbodenheizung (aber auch eine
Wand- oder Deckenheizung) eine sog. „Strahlungsheizung“ ist
bzw. „mit Strahlung arbeitet“. Leider wissen Viele nicht, was dies konkret bedeutet, welche Vorteile sich daraus ergeben
und vor allem was die Unterschiede zu Heizsystemen sind, die vornehmlich
mit „Konvektion“ arbeiten.
Wir möchten Sie an dieser Stelle nicht mit langen theoretischen Ausführungen
zu den diversen „Strahlungsgesetzen“ der Herren Max Planck bzw.
Stefan / Boltzmann langweilen, doch es ist unserer Meinung nach sehr
hilfreich, wenn man einige physikalischen Gesetzmäßigkeiten kennt, die
hinter der Wirkungsweise einer Strahlungsheizung stehen. Auf diese Weise
wird man in die Lage versetzt, viele Aussagen im Rahmen von
Fußbodenheizungen, als blanken physikalischen Unsinn oder als schlichte
Verkaufshilfen zu entlarven.
Zunächst
muss man 3 Tatsachen bedenken:
1) Jeder Körper (also auch der Mensch) steht in einem ständigen
„Wärmeaustausch“
mit seiner Umgebung, wobei bei einer auftretenden Temperaturdifferenz die Energie
(umgangssprachlich: die „Wärme“) immer vom energiereicheren zum
energieärmeren Körper fliest und zwar so lange, bis beide die gleiche
Temperatur haben.
2) Es gilt mehrere Arten des Energietransportes (umgangssprachlich: der „Wärmeleitung“)
zu unterscheiden: so zum Beispiel die „Wärmestrahlung“ und die „Wärmeströmung“
( = Konvektion).
3) Entwicklungsgeschichtlich ist der Mensch in
physiologischer Hinsicht auf „Strahlungswärme ausgerichtet.
Wenden
wir uns zunächst der Frage zu, was der Unterschied zwischen dem
Energietransport durch „Strahlung“ bzw. dem durch
„Konvektion“ ist.
Bei Heizsystemen, die in erster Linie mit sog. "Konvektion"
arbeiten (klassisches Beispiel hierfür ist der Heizkörper) ist für
den Energietransport ein Trägermedium wie Luft notwendig. Durch
den Heizkörper wird die Luft erwärmt und diese transportiert dann die
Heizenergie mittels Luftumwälzung in den Raum, um diesen zu erwärmen.
Notwendige Voraussetzung für die Entstehung von Konvektion ist ein
Temperaturgefälle. Nur in diesem Fall kann ein Ausgleichsvorgang im
Raum entstehen.
Vom Energietransport durch Konvektion ist der durch sog.
"Strahlung" strikt zu unterscheiden – beide sind
physikalisch zwei völlig unterschiedliche Bereiche, da letzterer zur
Quantenmechanik und ersterer zur Thermodynamik gehört.
Es handelt sich bei der sog. „Strahlung“ um eine elektromagnetische
Strahlung im Infrarotbereich (bestes Beispiel für einen
„Strahler“ ist die Sonne). Strahlung benötigt kein Trägermedium
und ist auch vom Temperaturumfeld des „durchstrahlten“ Mediums (z.B.
eines Holzbodens) unabhängig.
Tritt Energie in Form von Wärmestrahlung z.B. in einen mit Luft gefüllten
Raum, so nehmen nur feste Körper, z.B. Wände, Möbel oder Menschen,
diese Wärmestrahlung wieder auf, da die Gasmolekühle der Luft, wie
Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff etc. nahezu wärmestrahlendurchlässig
(= diatherm) sind. Die Strahlung erwärmt somit unmittelbar nicht die
Luft, sondern nur Materie, also z.B. die Innenoberflächen eines
Raumes. Die Raumluft profitiert somit nur „mittelbar" von der
Strahlung, indem die durch Strahlung erwärmten Raumflächen wiederum
die Luft erwärmen.
Man
könnte nun meinen, es ist doch letztlich gleichgültig, ob der Raum
mittels Konvektion oder mittels Strahlung erwärmt wird –
„Hauptsache der Raum ist warm!“
Dies ist jedoch aus folgenden Gründen ein Irrtum!
1) Die Strahlungswärme ist
eine Energieform, die der menschlichen Physiologie entspricht und somit
besonders wohltuend empfunden wird. Der menschliche Körper ist seit
Anbeginn der Menschheitsgeschichte auf die Strahlungswärme der Sonne
ausgerichtet. Der Mensch kann daher über die Haut fast 100 % der auf
ihn einwirkenden Wärmestrahlung aufnehmen.
2) Bei einer Strahlungsheizung
werden – wie oben beschrieben – vor allem die Umschließungsflächen
des Raumes erwärmt. Die Boden-, Wand- und Deckentemperaturen sind somit
regelmäßig höher als bei konvektiv beheizten Räumen. Dies schließt
eine Kondensatbildung an den Innenoberflächen und somit
Feuchtigkeitsschäden durch Schimmelbildung wirkungsvoll aus.
3) Bei den notwendigen
Luftwechseln des Raumes (durch mehrmaliges Lüften pro Tag) geht in
strahlungserwärmten Räumen kaum
Heizenergie verloren, da diese sich ja nicht primär in der Raumluft,
sondern vornehmlich in den Umschließungsflächen des Raumes befindet.
4) Strahlungswärme, welche
die Umschließungsflächen wie z.B. die Wände erwärmt, schafft ein behagliches
Raumklima, da weniger Energie vom menschlichen Körper – welcher
ja mit den ihn umgebenden Flächen in einem ständigen Wärmeaustausch
steht - an die Raumwände abfließen kann. Denn bedenken Sie: der
menschliche Körper hat eine Oberflächentemperatur von ungefähr 33 °
C. Die Raumflächen haben immer eine niedrigere Oberflächentemperatur
als der menschliche Körper. Es wird also immer vom Körper Energie
abfliesen; allerdings immer weniger, je geringer die Temperaturdifferenz
ist. Durch Strahlungsheizungen werden sog. „Zugerscheinungen“
vermieden, die jeder bestimmt schon einmal erlebt hat, wenn man sich
(auch bei geschlossenen Türen bzw. Fenstern) vor einer kalten Wand
aufgehalten hat.
5) Da die Temperatur der
Umschließungsflächen höher ist als bei konvektiv erwärmten Räumen, kann
die Raumlufttemperatur gesenkt werden, ohne dass dies vom Menschen
als unangenehm empfunden wird. Dies führt zu einer Heizkostenersparnis
6) Ein Heizsystem, dass mit
Strahlung arbeitet und somit für die Erwärmung des Raumes keine umgewälzte
Raumluft benötigt, wirbelt weniger Staub auf, was gerade
Allergikern zu Gute kommt.
7) Eine Strahlungsheizung benötigt
für den Energietransport kein Trägermedium wie Luft oder einen gut
leitenden Bodenbelag. Der Bodenbelag wird "durchstrahlt".
Deswegen kommt es beim Oberflächenbelag auch nicht vorrangig darauf an, ob
dieser ein
guter Leiter ist oder nicht, sondern vielmehr darauf, ob das
jeweilige Heizsystem in der Lage ist, trotz des Wärme-Durchlasswiderstands des
Bodenbelags, ausreichend Energie in den Raum abzugeben, um die Heizlast
des Raumes auch an kalten Wintertagen zu decken!!!
Sie
sehen, es bestehen riesige physikalische Unterschiede zwischen Strahlungsheizungen
(Fußboden-, Wand- und Deckenheizungen) und konvektiven Heizsystemen (Radiatoren,
Fußboden-Konvektoren, Fußleistenheizungen), die sich auch in der täglichen
Praxis auswirken.
Wir hoffen, dass Sie nun die Unterschiede und physikalischen
Wirkungsweisen der verschiedenen Heizsysteme zumindest in ihren Grundzügen
kennen und so auch ihre Auswirkung auf die Beheizung von Räumen nachvollziehen können.
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