Wärmeabgabe

Die in Gebäuden etwa über eine Wärmepumpe oder einen Brennwertkessel erzeugte oder aus einer Fernwärmeleitung übernommene Wärme zum Heizen wird in der Regel über wassergeführte Leitungen im Gebäude verteilt und so bis zu den beheizenden Räumen geführt. Dort muss die Wärme an den Raum übergeben werden. Je nach Art der Wärmeübergabe sind dabei verschiedene Vorlauftemperaturen nötig.

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Arten der Wärmübergabe
Wärmeenergie kann auf drei verschiedene Arten übertragen werden:

• Konvektion: Wird die Wärme über ein leitendes Medium übertragen, das selbst in Bewegung ist, spricht man von Konvektion (Wärmemitführung). Heizkörper arbeiten je nach Bauart mit einem großen Anteil an Konvektion. Die Wärme wird hierbei direkt an die zirkulierende Raumluft übertragen, die dann den Raum und alle Gegenstände und Personen darin erwärmt.
• Wärmestrahlung: Wärme kann auch durch Strahlung übertragen werden, also über elektromagnetische Wellen im infraroten Bereich zwischen einer Wellenlänge von 1 mm und 780 nm. Diese Wärmestrahlen müssen auf einen festen Körper (Personen und Gegenstände) treffen, um diesen erwärmen zu können.
• Konduktion/Wärmeleitung: Wird die Wärme über ein ruhendes Medium abgegeben bzw. übergeben, spricht man von der Konduktion. Sie tritt in Festkörpern, Flüssigkeiten oder Gasen auf und ist im Gebäudebereich vor allem für den Wärmedurchgang durch die verschiedenen Bauteile von Bedeutung. Für die Raumheizung spielt sie eine kaum eine Rolle, jedoch umso mehr für die Planung von gedämmten Außenwänden.

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Flächenheizungen können wegen ihrer großen Fläche und der daraus folgenden effizienten Raumerwärmung mit niedrigeren Vorlauftemperaturen als herkömmliche Heizkörper betrieben werden, was zu einer wesentlichen Reduktion der benötigten Heizleistung führt. Dies kommt dem Einsatz von Wärmepumpen entgegen, die (je nach Gerät) zusätzlich im Sommer über dieselbe Fläche die Räume kühlen können.

Im Vergleich zu konventionellen Heizkörpern weisen Flächenheizungen eine höhere Trägheit, dadurch eine geringere Regelbarkeit und höhere Installationskosten auf. Dafür können sie energie-, ressourcen- und kostensparender betrieben werden.

Bei elektrischen Flächenheizungen werden die Heizleiter direkt unter dem Bodenbelag verlegt. Die Wärme wird dann mit Strom erzeugt. Vorteile dieser elektrischen Flächenheizung sind der einfachere Installationsaufwand, der niedrige Fußbodenaufbau, der geringe Wartungsaufwand sowie eine schnellere Reaktionszeit als bei wassergeführte Flächenheizungen.

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Konvektoren
Konvektionsheizungen übertragen die Wärme fast ausschließlich durch Wärmemitführung (Konvektion) und geben keine nennenswerte Strahlungswärme ab. Dabei wird die umgebende Luft erwärmt, steigt infolge der Erwärmung auf, stößt an die Decke, fließt auf die gegenüberliegende Seite und von dort wieder abwärts und zurück Richtung Heizkörper. Auf ihrem Weg kühlt sie sich ab bzw. gibt die Wärme an die Gegenstände und Personen im Raum ab. Es entsteht ein Kreislauf.

Konvektoren bestehen aus Heizrohren, auf die zur Vergrößerung der Heizfläche Lamellen aufgesetzt sind. Ihre einfachste Form ist der Rippenrohrheizkörper (nicht zu verwechseln mit dem Radiator-Rippenheizkörper), der häufig ohne Verkleidung in Lagern, Fluren oder Fabriken seinen Einsatz findet. Außerdem gibt es Schachteinbau-, Unterflur-, Gebläse- oder Fußleistenkonvektoren. Konvektionsheizkörper benötigen in der Regel Vorlauftemperaturen zwischen 55 und 75 °C. Spezielle Niedertemperatur-Heizkörper besitzen eine größere Abgabefläche oder sind mit Ventilatoren ausgestattet, wodurch sie mit Vorlauftemperaturen zwischen 35 und 50 °C betrieben werden können.

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Konvektionsheizungen zeichnen sich durch überschaubare Anlagenkosten und eine gute Anpassung an wechselnden Wärmebedarf aus, d.h. sie heizen relativ schnell auf und reagieren rasch auf Regelvorgänge. Da bei der Konvektion die Wärme über die vorbeistreichende Luft aufgenommen wird, kann es bei großen Temperaturdifferenzen zwischen Konvektor und Raum zu relativ starken Luftbewegungen und dabei zu Staubaufwirbelungen kommen. Zudem wirken sich die Temperaturunterschiede zwischen den warmen Luftschichten in den oberen Raumzonen und der kalten Luftschicht über dem Fußboden unangenehm aus, besonders im Vergleich zu Fußbodenheizungen.

Geregelt werden die Heizkörper mittels eines Thermostatventils, das die Raumtemperatur durch Durchflussmengenregelung auf dem eingestellten Wert konstant hält. Es gibt Varianten mit externem oder integriertem Temperaturfühler. Elektronische Thermostate können programmiert werden, digitale Temperaturregler lassen sich per Funk in eine Gebäudeautomation einbinden.

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Die Abgrenzung von Konvektoren und Radiatoren (siehe unten) ist oftmals nicht eindeutig, weil es viele Mischformen gibt. Fachleute sprechen von Konvektoren, wenn die Wärmeabgabe überwiegend durch Konvektion stattfindet, und von Radiatoren, wenn die Wärmeabgabe überwiegend durch Strahlung stattfindet.

Radiatoren
Die Wärmeabgabe bei Radiatoren erfolgt überwiegend durch Wärmestrahlung und nur in geringem Maße durch Konvektion. Es gibt sie als Glieder-, Flach-, Platten-, Rippen- oder Stahlrohrheizkörper. Ihre Leistung variiert je nach Bauart und Größe. Der Anschluss eines Radiators ist abhängig vom jeweiligen Verteilsystem und den Gegebenheiten vor Ort. Sie können einseitig oder wechselseitig, reitend oder in Reihe, senkrecht, stehend oder hängend betrieben werden. Radiatoren benötigen in der Regel hohe Vorlauftemperaturen zwischen 55 und 75 °C. Frühere Systeme wurden mit bis zu 90 °C betrieben. Radiator-Heizkörper werden wie Konvektor-Heizkörper und alle Mischformen über Thermostate geregelt.

Eine Sonderbauform ist der Badheizkörper, der so konstruiert ist, dass er zum Erwärmen von Handtüchern verwendet werden kann (Handtuchwärmer). Öl- oder Gasradiatoren als Einzelheizung entsprechen nicht mehr dem Stand der Technik und kommen heute deshalb allenfalls als Bestandsanlagen in Altbauten zum Einsatz.

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Elektrisch betriebene Infrarotheizungen stellen eine spezielle Form der Abgabe von Wärme an den Raum dar. Sie erzeugen ausschließlich Wärmestrahlen im Infrarotbereich, die (je nach Bauart) gezielt auf bestimmte Bereiche im Raum gerichtet werden können. Infrarotheizungen finden sich häufig als Zusatzheizungen etwa in Bädern (zum Beispiel als beheizbare Spiegel) oder in Bereichen, die nicht dauerhaft genutzt werden.

Platten- und Kompaktheizkörper
Plattenheizkörper, auch Flachheizkörper genannt, geben je nach Ausführung zwischen zwanzig und 55 Prozent ihrer Wärme als Strahlung ab, den Rest durch Konvektion. Sie bestehen aus glatten oder profilierten Stahlblechen, die auf ihrer Rückseite mit Heizwasserrohren oder gewellten Stahlblechen verschweißt sind. Neben einlagigen Heizkörpern gibt es zwei- oder dreireihige Ausführungen, die über wesentlich höhere Heizleistungen verfügen. Mit Bautiefen zwischen etwa 20 mm bei einreihiger und 150 mm bei dreireihiger Ausführung sind die Heizkörper sehr schmal.

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Plattenheizkörper, die rückseitig mit Lamellen zur Konvektionswärmeabgabe versehen sind, werden als Kompaktheizkörper bezeichnet. Bei ihnen kommt zur Wärmeabgabe durch Strahlung die durch Konvektion hinzu. Dadurch erhöht sich die Heizleistung bei gleichzeitig kürzerer Aufheizzeit.

Ausführliche Informationen über die verschiedenen Möglichkeiten der Wärmeabgabe haben wir im Baunetz Wissen Heizung zusammengestellt (siehe Surftipps).

Fachwissen zum Thema

Surftipps

• www.baunetzwissen.de/Heizung > Heizflächen