Klug den Raum erwärmen mit Strahlungswärme und Konvektion

Richtig Heizen kann viel Geld sparen. Den Unterschied zwischen Konvektionsheizungen und Heizungen mit Strahlungswärme bzw. die jeweiligen Vor- und Nachteile kennen viele Menschen nicht. Im Folgenden sollen daher beide Wirkungsweisen vorgestellt und analysiert werden. Anschließend wird eine Heizung erläutert, die Strahlungswärme und Konvektion abgibt, um zu verdeutlichen wie effizient diese Heizung wirkt.

Was ist Konvektion?

Konvektion oder auch Wärmeströmung bezeichnet grundsätzlich einen Mechanismus zur Wärmeübertragung. Im Fall einer Heizung tritt freie Konvektion durch einen Temperaturunterschied auf. Meistens besteht eine Konvektionsheizung aus Hohlkörpern, die sich mit warmem Wasser füllen. Diese Wärme wird dann an die Luft weitergegeben, welche im Heizkörper aufsteigt. Gleichzeitig strömt von unten kalte Luft über vom Fußboden in den Heizkörper. So entsteht eine Wärmeströmung, die dafür sorgt dass die Raumtemperatur steigt. Wichtig hierbei ist, dass eine Konvektionsheizung die Raumluft erhitzt. Deshalb entstehen im beheizten Raum Temperaturzonen. Die warme Luft sammelt sich oben im Raum und die kalte Luft unten. Außerdem kann es sein, dass eine Art Zugluft durch den Luftstrom entsteht.

Heizkörper mit flachen Lamellen wirbeln viel Staub auf — ©electriceye | Fotolia

Zudem benötigen Konvektionsheizungen eine höhere Vorlauftemperatur von 70 Grad Celsius und es können Geräusche durch das durchfließende Warmwasser entstehen. Oder Gerüche durch Staubverschwelung. Nichtsdestotrotz besitzt eine Konvektionsheizung auch Vorteile. Zum einen sind solche Anlagen wegen ihrer hohen Verbreitung kostengünstig. Zum Anderen bieten sie eine gute Anpassung an wechselnde Wärmebedarfe. Das heißt, dass solche Heizungen schnell Aufheizen und rasch auf Regelvorgänge am Thermostat reagieren.

Was ist Strahlungswärme?

Strahlungswärme funktioniert ähnlich wie Sonnenstrahlung. Die Strahlen erwärmen dabei die Raumluft nur sehr wenig, dafür jedoch die bestrahlten Gegenstände umso mehr. Diese erwärmten Gegenstände fungieren dann selbst als Heizkörper. Ein Beispiel für eine solche Heizung ist eine Infrarotheizung. Eine solche Heizung ist mit Heizleitern durchzogen. Diese senden Wärmestrahlen an den Raum ab. Grundsätzlich wird Strahlungswärme über elektromagnetische Wellen im nicht sichtbaren Infrarotlichtwellenbereich übertragen. Wird der Festkörper, zum Beispiel ein Schreibtisch, nun auf diese Weise erhitzt, dann gibt dieser die Wärme gleichmäßig an die Raumluft ab. Diese wird dadurch unwesentlich erwärmt und im Gegensatz zur Konvektionsheizung entstehen kaum Konvektionsströme. Aus diesem Grund wird Strahlungswärme häufig als angenehm empfunden. Dazu kommt, dass die Luftfeuchtigkeit nicht negativ beeinflusst wird. Der Nachteil dieser Heizsysteme ist, dass diese eine große Fläche und viel Energie benötigen, um wirksam zu heizen. Häufig werden solche Heizungen im Fussboden oder in Wänden verbaut. Zudem reagieren sie träge auf Regelvorgänge der Temperatur, da erst die Gegenstände im Raum erwärmt werden müssen, bevor die Lufttemperatur spürbar ansteigt. Beim Abkühlen zum Beispiel benötigen die Gegenstände im Raum naturgemäß deutlich länger als eine Konvektionsheizung.

Die Kombination von Strahlungswärme und Konvektion

Die Kombination von Strahlungswärme und Konvektion existiert zum Beispiel in elektronischen Flächenspeicherheizungen mit Speicherkern. Diese Heizungen besitzen einen Kern aus Schamottestein. Dieser ist von Heizleitern durchzogen. Umgeben ist der Stein von Stahllamellen, wie bei einem klassischen Heizkörper auch. Die Funktionsweise ist wie folgt: Zunächst wird der Schamottestein erwärmt. Dieser gibt die Wärme an die Lamellen ab. Diese wiederum geben die Wärme als Strahlung direkt an dem Raum weiter. Zusätzlich wird kalte Luft von unten angezogen und warme Luft oben als Konvektionswärme abgegeben.  Sobald die gewünschte Temperatur erreicht ist, schaltet sich die Heizung ab und der Schamottestein gibt weiterhin seine gespeicherte Wärme ab ohne dabei Strom zu verbrauchen. Solche Heizungen strahlen circa 25% Strahlungswärme und 75% Konvektionswärme ab. Es werden also zwei Heizsysteme kombiniert, um das Beste aus beiden Systemen zu kombinieren. Durch den um 25 % geringeren Anteil an Konvektionswärme entstehen kaum Konvektionsströmungen, die Staub aufwirbeln könnten. Dazu kommt, dass diese Lamellen besonders über Infrarotstrahlung schnell wärmen. Getrennte Temperaturzonen werden so nahezu verhindert und eine gleichmäßige Wärmeverteilung im Raum wird gewährleistet. Zudem sorgt die Strahlungswärme für ein angenehmes Wärmegefühl.

Elektroheizungen mit Schamottkern, hier von AeroFlow®, geben 25% Strahlungswärme (Pfeile rechts) und 75% Konvektionswärme ab (Pfeile unten und oben links)

Im Gegensatz zu einer Konvektionsheizung mit Warmwasser ist diese Heizung komplett geräuschlos und geruchsfrei. Die Heizung heizt effizienter als eine normale Konvektionsheizung, da zum Einen eine geringere Vorlauftemperatur benötigt wird. Zum Anderen, da die gespeicherte Wärmenergie im Schamottestein auch nach Abschaltung der Heizung noch abgegeben wird und so die Heizung, je nach Raumbeschaffenheit, noch 30 bis 60 Minuten nachheizt. Der Schamottestein braucht ca. 10 Minuten, bis er warm wird.

Fazit

Konvektionsheizungen sind in den deutschen Haushalten wohl die häufigste Art von Heizungen, obwohl sie nicht effizient sind und für eine Temperaturteilung im Raum sorgen. Zudem können durch entstehenden Konvektionsströme Staub aufgewirbelt und so Allergiker belastet werden. Strahlungsheizungen hingegen strahlen eine angenehme Wärme ab, sind effizienter und sorgen für eine gleichmäßige Wärmeverteilung innerhalb des Raums. Meist benötigen diese Heizungen aber eine große Fläche, viel Energie und sind teuer in der Anschaffung. Einen Kompromiss bietet daher eine Kombination der beiden Heizsysteme in Elektro-Flächenspeicherheizungen. Mit 25% Strahlungswärme und 75% Konvektionswärme bieten diese Heizungen einen effizienten Weg den Raum zu heizen. Über getrennte Heizzonen wird eine gleichmäßige Wärmeverteilung gewährleistet und die speziellen Lamellen reduzieren den Luftstrom auf ein Minimum. Zusätzlich ergibt sich das angenehme Wärmegefühl der Strahlungsheizung. Die benötigte Fläche ist durch den Anteil an Konvektionswärme geringer als bei einer reinen Strahlungsheizung und durch die gespeicherte Energie in dem Schamottestein wird zusätzlich Strom gespart.

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