Seit mit der Energieeinsparverordnung EnEV die Luftdichtigkeit der Gebäudehülle vorgeschrieben wird und Brennstoffkosten für die Heizung kontinuierlich steigen, wird wohl ein Problem immer wieder Sorgen bereiten: sparsames Heizen und ungenügendes Lüften der Räume bewirken, dass der in der Raumluft enthaltene Wasserdampf über den Luftaustausch innerhalb der Wohnung an kalten Außenwandflächen unzureichend beheizter Räume kondensiert.
Es ist bekannt, dass feuchte Bauteile schlechtere Wärmedämmeigenschaften besitzen als im trockenen Zustand. Somit werden die feuchteren Wandabschnitte durch verstärkte Wärmeabgabe an die Außenluft eine nun noch geringere Oberflächentemperatur auf der Innenseite der Wand aufweisen und zu vermehrter Kondensatbildung führen. Diese Feuchte in Verbindung mit modernen Putzsystemen und organischen Substanzen wie Tapeten und Dispersionsfarben liefert den idealen Nährboden für das Wachstum von Schimmelpilzen.
Ein alternatives Heizsystem zur konventionellen Konvektorenheizung stellt die Hüllflächentemperierung (Prinzip nach H. Großeschmidt) dar. Die Wärme wird dabei nicht beliebig über die Raumluft verteilt, sondern es werden gezielt die Innenseiten der Gebäudehüllflächen versorgt. Im Gegensatz zu bekannten Wandflächenheizungen, bei denen ganze Heizleitungsregister aus Kunststoffrohren ähnlich einer Fußbodenheizung in den Wandputz eingearbeitet werden, erfolgt hier der Einbau von Kupferleitungen paarweise im Sockel- sowie im Brüstungsbereich im verputzten Wandschlitz. Diese können jederzeit mit handelsüblichen Metalldetektoren geortet werden.
Die erzeugte Wärme wird bei diesem Prinzip vorrangig als Strahlungswärme gleichmäßig in den Raum hinein abgegeben. Die Raumluft erwärmt sich indirekt über den Wärmeaustausch mit allen im Strahlungsaustausch mit der Außenwand stehenden Oberflächen von Innenwänden und Inventar. Bei gleichem Wärmeempfinden kommt das System so mit einer 2°C bis 3°C niedrigeren Raumlufttemperatur aus. Durch den Wegfall von Raumluftumwälzungen und damit verbundenen Staubaufwirbelungen entsteht ein gesünderes Raumklima und höhere Behaglichkeit.
Mit der im Vergleich zur Konvektionsheizung niedrigeren Raumlufttemperatur und geringeren Luftbewegung nimmt auch bei gleicher relativer Luftfeuchtigkeit der absolute Feuchtegehalt der Luft ab. Wasserdampf in der Raumluft kann an den höher temperierten Außenwandflächen nicht mehr kondensieren. Die Außenwandbauteile bleiben so nahezu vollständig trocken und haben ein hohes Wärmedämmvermögen. Schimmelpilzwachstum ist damit nicht mehr möglich. Als weitere Vorteile können Trockenlegung und Schadsalzinaktivierung gering belasteter Wände genannt werden.
Der Jahresenergiebedarf für dieses Heizsystem ist günstiger als bei konventioneller Klimatisierung bzw. Beheizung. Geringere Lüftungswärmeverluste infolge abgesenkter Raumlufttemperaturen überwiegen die evtl. geringfügig höheren Transmissionswärmeverluste über die Außenwände. Durch Dokumentation des Brennstoffverbrauches an von meinem Büro bereits realisierten Objekten kann der geringe Heizwärmebedarf bestätigt werden.
Dipl.-Ing. Jürgen Weise
Zwischen energiegeladener warmer Raumluft und kalter Außenluft besteht das Bestreben zum Energie-Potentialausgleich. Wärmeenergie und Wasserdampfteildruck wollen somit vom höheren Potential (innen) zum niedrigeren Potential (außen) abfließen.
Wärmere Luft kann größere Mengen an Wasserdampf binden als kalte (höherer Wasserdampfsättigungsdruck). Diffundiert Raumluftfeuchte durch die Außenbauteile und erreicht Bauteilschichten, an denen die Temperatur so niedrig ist, daß der Wasserdampfsättigungsdruck erreicht wird, kommt es zum Tauwasserausfall in dieser Bauteilebene. Wieviel Wasserdampf dabei durch das Bauteil diffundieren kann, hängt von den Bauteileigenschaften (Wasserdampf-Diffusionswiderstand) ab. Grundprinzip sollte daher ein homogener Wandaufbau oder eine Schichtfolge von dampfdichteren Baustoffen innen und weniger dampfdichteren außen sein.
Korrosion der Kupferleitungen?
Kupferrohre sind unter normalen Umständen durchaus gegen Gips, Kalkmörtel oder Beton beständig. Das Deutsche Kupferinstitut in Düsseldorf hat dies in intensiven Laborversuchen untersucht und dokumentiert.
Häufig kommt es hinsichtlich des Korrosionsverhaltens bzw. der Korrosionsbeständigkeit von Kupfer und Kupferwerkstoffen zu Fehleinschätzungen, da sich das Korrosionsfachwissen hauptsächlich auf ferritische Werkstoffe bezieht. Wichtig ist jedoch eine Kondensatfreiheit auf der Rohroberfläche, da die Ionenaktivität beim Korrosionsprozess u.a. vom Vorhandensein gebundenen Sauerstoffs abhängig ist. An Rohrwandungen, deren Temperatur stets höher oder gleich der sie umgebenden Temperatur ist, kann kein Kondensat entstehen, so daß auf einen Korrosionsschutz verzichtet werden kann. Die Verlegung von blankem Rohr ist vorteilhaft, da nicht nur die Schlitztiefe geringer, sondern auch die Leistungsabgabe höher ist als bei Verwendung des mit Schutzmantel versehenen Rohres.
Es gibt drei Möglichkeiten des Wärmetransportes:
Wärmeleitung und auch die Konvektion brauchen zum Wirksamwerden immer Temperaturdifferenzen (Wärme fließt vom höheren zum niedrigeren Potential) und sind an Stoffe gebunden. Bei der Wärmestrahlung erfolgt der Wärmetransport nicht über die Luft, sondern über elektromagnetische Wellen. Diese werden von einem Wärmestrahler abgegeben und von festen Körpern absorbiert.
Die von einer Oberfläche ausgehende Wärmestrahlung ist eine elektromagnetische Welle, gleich dem sichtbaren Licht, der Radiowelle, den Röntgenstrahlen und gehorcht im Gegensatz zur Wärmeleitung quantenmechanischen Gesetzen, dem Planckschen Strahlungsgesetz. Dieses beschreibt die Intensität der elektromagnetischen Strahlung eines "Schwarzen Körpers" in Abhängigkeit von der Wellenlänge bzw. der absoluten Temperatur des Wärmestrahlers. Strahlung benötigt zum Wirksamwerden also lediglich eine Temperatur.
Die wohl bekanntesten Wärmestrahler sind die Sonne oder der "gute alte" Kachelofen. Auch wer schon mal in einer kalten Nacht in der Nähe eines Lagerfeuers gesessen hat, weiß von der wohltuenden Strahlungswärme der Glut eines offenen Feuers.
Aber auch die Hypokaustenheizung, welche um das 2. Jahrhundert v. Chr. im griechisch-hellenistischem Bereich zum ersten Mal Verwendung fand und anschliessend von den Römern übernommen und entsprechend perfektioniert wurde, stellt eine klassische Strahlungsheizung dar.
Eine moderne Heizung sollte nicht nur Wärme verbreiten, Energie sparen und umweltfreundlich arbeiten, sondern vor allem ein gesundes Raumklima schaffen. Doch was ist gesund?
Mittlere Raumtemperaturen und kühle, unbewegte sowie staubfreie Luft wirken sich günstig auf den inneren Wärmehaushalt des Menschen, vor allem auf die Atmungsorgane aus.
Strahlungswärme bedeutet eine Nutzwärme, die physiologisch günstig bewertet und vom menschlichen Organismus als wohltuend empfunden wird. Seit Urzeiten nutzt und genießt der Mensch die Strahlungswärme der Sonne. Die Wirkungsweise gesunder Strahlungswärme ist denkbar einfach und funktioniert wie bei der Sonne nach dem gleichen physikalischen Prinzip der langwelligen Infrarotstrahlung. Der Wärmetransport erfolgt hier nicht über die Luft, sondern über elektromagnetische Wellen. Strahlungswärme empfindet der Mensch auf der Haut als sehr angenehm. Heizungen, die mit dieser Wärme arbeiten, erzeugen ein gleichmäßiges und staubfreies Raumklima.
Herkömmliche Zentralheizkörper dagegen verteilen den größten Teil ihrer Wärme über Luftverwirbelung - die so genannte Konvektion - im Raum. Die Luft wird an den Heizflächen erwärmt, steigt nach oben, kühlt ab und strömt zur Wärmequelle zurück. Dabei wird größtenteils nur die Luft erwärmt, die unsere Schleimhäute austrocknet. Zugerscheinungen durch am Boden strömende kalte Luft werden als unangenehm empfunden und Staubpartikel werden mit der strömenden Luft transportiert.
Was ist Behaglichkeit?
Unter Behaglichkeit versteht man den Zustand des Wohlbefindens eines Menschen, bedingt durch äußere Einflüsse seiner Umgebung. Behaglichkeit ist subjektiv: physiologische, psychologische Einflüsse spielen eine Rolle. Es gibt eine präzise beschreibbare, thermische Umgebung, die mehrheitlich als behaglich empfunden wird. Beispielsweise wird eine gleichmäßige Temperatur der Luft und der umfassenden Wände von 22°C bei durchschnittlicher Bekleidung, geringer Luftbewegung und bei mäßiger körperlicher Arbeit als behaglich empfunden.
Ob ein Mensch sich in seiner Umgebung behaglich fühlt, hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab:
In der Wohnung ist es unangenehm kühl, obwohl die Heizkörper seit Stunden voll aufgedreht sind - dieses Phänomen beklagen vor allem viele Menschen, die im Altbau wohnen. Zugleich zieht es aus Ritzen und die Luft ist staubtrocken.
Die Ursache liegt vor allem in der niedrigen Oberflächentemperatur der umfassenden Außenwände und wird durch Zugerscheinungen der strömenden Raumluft verstärkt. Mit den umgebenden Wandflächen steht der Mensch aber in ständigem Strahlungsaustausch. Je größer das Gefälle zwischen Körper- und Wandtemperatur, umso mehr Wärme geben die Bewohner zwangsläufig ab. Da sich an den wesentlich kälteren Oberflächen auch die Raumluft stärker abkühlt und somit höhere Strömungsgeschwindigkeiten erreicht, bewirkt dies auf der Haut zusätzlich einen kühlenden Effekt. Es kommt zum typischen Frösteln.
Für die Behaglichkeit ist also nicht nur die erzielte Lufttemperatur ausschlaggebend, ebenso wichtig ist die Temperatur der Flächen. Optimal ist es, wenn Luft- und Wandtemperatur um maximal 2 °C differieren. Bei einer Raumlufttemperatur von 20 °C sollte also die Oberflächentemperatur der umgebenden Flächen nicht unter 18 °C betragen. Umgekehrt wird Behaglichkeit aber auch empfunden, wenn die Temperatur der Oberflächen höher als die der Raumluft ist.