Gesundes Heizen

Strahlungsheizung

Mit der Strahlenheizung bietet sich beim Heizen eine guenstige, sparende und gesunde Alternative an:

Die Strahlungsheizung

Sie verbraucht nicht nur weniger Energie, sie schafft auch mehr Behaglichkeit und vermeidet Schimmelbildung. Auch wenn sie von der Industrie auf kleiner Flamme gehalten wird – mit z. T. unverfrorenen Mitteln, wird sie verbrauchstechnisch durchsetzen wenn sich die Klimaschutz-Idee in die Preisgestalltung bei den sog. fossilen Brennstoffen niederschlaegt – also bis Mitte 2020.

Das oberste Ziel der Heiztechnik ist es, besonders die Behaglichkeit zu gewährleisten, die vor allem ein Zusammenspiel von Raumlufttemperatur und Wandoberflächentemperatur ist.

Die Behaglichkeitstemperatur liegt etwa in der Mitte beider Temperaturen. Um Behaglichkeitskriterien zu erfühlen, benötigt eine Raumtemperatur von zum Beispiel 20 Grad C eine Wandtemperatur von 16 Grad C (dies wären die Verhältnisse bei einer Konvektions- oder Luftheizung). Denkbar wäre aber auch eine Wandtemperatur von zum Beispiel 22 Grad C, die dann eine Raumlufttemperatur von nur 15 Grad C erforderlich macht.

Diese energetisch äußerst günstige Konstellation aber kann nur eine wirkliche Strahlungsheizung leisten also mit einem Strahlungswert ueber 50 % – wobei 60 % bautechnisch und physikalisch die maximale Obergrenze darstellt. Viele sogenannte Infrarotheizungen koennen diesen Wert jedoch nicht erreichen. Sie sollten also deshalb bei einem geplanten Kauf einer Infrarotheizung darauf achten, weil sie sonst entweder einen Hybriden erwerben bzw. gaenzliche in der Konvektionstechnik verbleiben.

WARUM IST ES SO?

Die physikalischen Grundlagen beider Heizsysteme sind völlig verschieden. Während bei der Konvektionsheizung (Luftheizung) zum Wärmetransport die Wärmeströmung von warmer Luft wirksam wird (Thermodynamik), vollzieht sich bei einer Strahlungsheizung der Wärmetransport ohne irgendein Transportmedium nur durch Wärmestrahlung (Quantenmechanik).

Die Wärmestrahlung ist physikalisch somit etwas ganz anderes als die Wärmeströmung. Die Strahlungsgesetze lassen sich nicht aus der klassischen Physik (Thermodynamik) herleiten, sondern erfordern die Annahme einer Absorption und Emission elektromagnetischer Strahlungsenergie durch den Schwarzen Strahler in Energiequanten. Die Annahme gab den Anstoß zur Entwicklung der Quantentheorie. Es musste damit von Max Planck ein radikaler Bruch mit den Vorstellungen der klassischen Wärmelehre vollzogen werden.

Somit lässt sich Strahlung auch nicht mit Mitteln der klassischen Wärmlehre, die mit Temperaturdifferenzen operiert, beschreiben. Das Phänomen Strahlung ist ja durch die Sonne recht geläufig.

Wärmestrahlung als Infrarot-Strahlung ist eine elektromagnetische Welle wie das Licht, der Strom, die Mikrowelle, die Radiowellen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen.

Die als Infrarotstrahlen für Heizwecken mit Temperaturen von circa 20 bis 80 Grad C in Frage kommenden Wellenlängen liegen im schmalen Band von 3 bis etwa 50 μm. Sie sind sofern völlig gefahrlos. Eine elektromagnetische Beeinträchtigung der Gesundheit ist bei der Wärmestrahlung auszuschließen und auch Elektrosmog liegt nicht vor.

Da feste Körper in der Lage sind Wärmestrahlen zu absorbieren und auch auszusenden (Emission), wird die Strahlungsenergie von diesen zugleich absorbiert und emittiert.

Wärmestrahlung erwärmt keine Luft, sondern nur feste und flüssige Körper. Die Raumluft ist durchlässig für Wärmestrahlen und bleibt deswegen kühl und angenehm.

Die Erwärmung angrenzender Luftschichten erfolgt demzufolge konvektiv (indirekt) durch die wärmeren Oberflächen. Infolge der ruhenden Luft (keine Staubaufwirbelung) wird eine geringe Luftwechselrate ermöglicht. Es muss nicht so oft gelüftet werden, was wiederum Energie spar.

Eine Wärmestrahlung mit einer Wellenlänge großer als 2,7 μm durchdringt kein normales Glas. Bei einer Strahlungsheizung genügt also normales Fensterglas. Wärmeschutzgläser mit kleinem U-Wert werden damit überflüssig. Mit diesen Besonderheiten ergeben sich gegenüber einer Konvektionsheizung bereits entscheidende Vorteile.

Diese werden jedoch in der praktizierenden Heiztechnik und angewandten Bauphysik nicht beachtet und strikt ignoriert. Denn so kann man auf aufwendiges und sehr kostspieliges Daemmen von Haeusern nach EnVE und anderen Bestimmungen des heutigen Baurechts gleichfalls verzichten. Dies laesst sich anhand der zu erzielenden Werte nachweisen um so einer Renovierungspflicht ganz zu entgehen.

Ein weitere Vorteil ist der relativ einfache Einbau in den Raeumen, der auf aufwendige Leitungen von Waermquelle und -speicher gaenzlich verzichten kann.

DIE STRAHLUNGSLEISTUNG UND STRAHLUNGSAUSTAUSCH

Die Strahlungsleistung einer temperierten Fläche gehorcht dem Stefan/Bolzmann-Gesetz, das heißt, sie ist proportional zur vierten Potenz der absoluten Temperatur einer Oberfläche. Darin liegt der entscheidende Vorteil, denn unabhängig von Umgebungstemperaturen werden, bedingt allein nur durch die Oberflächentemperatur, Wärmestrahlen emittiert.

Eine Konvektionsheizung dagegen braucht zum Funktionieren „Übertemperaturen“. Die Wärmeleistung ist somit proportional zur Temperaturdifferenz zwischen Heizkörper und Raumluft.

Derartige Übertemperaturen sind bei einer Strahlungsheizung unsinnig, da die Wärmeleistung allein nur durch die absolute Temperatur der Strahlfläche bestimmt wird. Alle Oberflächen im Raum absorbieren und emittieren Wärmestrahlen. Die höher temperierte Fläche gibt an die niedriger temperierte Fläche Energie durch Strahlung ab. Umgekehrt geschieht dasselbe.

Durch den Strahlungsaustausch gleichen sich die Oberflächentemperaturen im Raum an, absorbierte und emittierte Wärmeenergie sind dann gleich groß. Es entstehen gleichmäßig temperierte Flächen einschließlich der Möbel – man fühlt sich wohl und behaglich.

Bereits in den Thermen der Römer wurden Rauchgase durch Fußboden- und Wandkanäle geleitet, wodurch sich Fußboden und Wände erwärmten und damit für ein angenehmes Strahlungsklima sorgen konnten.

Die Aufgabe einer Strahlungsheizung besteht also einzig und allein darin, temperierte Flächen zu schaffen, die dann durch ausgesendete Wärmestrahlung (Infrarotstrahlung) ein angenehmes Raumklima gewährleisten.

Für Lage der Strahlflächen bieten sich die Decke, der Fußboden und die Wände. Die ungünstigste Strahlrichtung für den aufrechten Menschen ist die waagerechte. Insofern sollten die senkrechten Strahlflächen an den Wänden platziert werden bzw. wahlweise an der Decke.

DIE PRAKTISCHE UMSETZUNG

Bei Kenntnis der Vorzüge einer Strahlungsheizung wird natürlich stets die Frage gestellt, wie denn nun solch eine hervorragende Heizung aussieht.