1.3.6 Einteilung der Heizungssysteme nach Art der Wärmeverteilung

Einzelheizung

Als Einzelheizung bezeichnet man Heizungen, bei denen die Wärme aus der zugeführten Endenergieform wie Gas, Öl, Holz, Kohle oder Strom erst in den einzelnen Räumen mittels eigenständigen Energiewandlern erzeugt wird. Die Wärmequelle befindet sich also in den einzelnen Räumen und hat den Zweck, die direkte Umgebung, in der sie steht, unabhängig von anderen Räumen zu beheizen. Die  Wärmeverteilung findet ebenfalls im gleichen Raum statt.
Zu den Einzelheizungen gehören der offene Kamin, geschlossene Öfen wie Kaminofen, Kachelofen, Grundofen, Dauerbrandofen mit angeschlossenem Öltank und Gas-Einzelöfen mit Gasanschluss direkt im Raum oder elektrisch betriebene Widerstandsheizungen wie Heizlüfter, elektrisch beheizte Radiatoren, Infrarotstrahler (Heizstrahler), Elektro-Fußbodenheizung oder Elektrospeicher-Heizung.

Zentralheizung

Bei der Zentralheizung befindet sich der Energiewandler von Endenergie zu Wärme und damit die Wärmequelle zentral im Gebäude oder im Gebäudekomplex. Die Wärmeenergie muss durch geeignete Medien wie Wasser, Wasserdampf oder heiße Luft zuerst in die einzelnen Räume verteilt werden, dann über Heizkörper oder Heizflächen im Raum.
Die am weitesten verbreitete Zentralheizung in Deutschland ist die Gas-Zentralheizung mit Warmwasser als Transportmedium, die so genannte Warmwasserheizung. Weitere sind die ÖlZentralheizung, die verschiedenen Arten von Wärmepumpenheizungen und die Pelletsheizung.

In der vorliegenden Untersuchung wird eine Gas-Zentralheizung mit einem dezentralen Heizungssystem aus Infrarot-Einzelheizungen verglichen.

Wärmeübertragungsprinzip in den Wohnraum: Konvektions- und Strahlungsheizung

In diesem Forschungsbericht wird von Strahlungsheizung gesprochen, wenn der durch Strahlung über die Heizkörper oder Heizflächen in den Raum abgegebene Anteil der Energiemenge über 50% beträgt. Dies wird in der Praxis allerdings nicht oft erreicht (siehe unten).

Entsprechend wird von Konvektionsheizung gesprochen, wenn der durch Konvektion über die Heizkörper oder Heizflächen in den Raum abgegebene Anteil der Energiemenge über 50% beträgt. Bei fast allen am Markt erhältlichen Heizungen handelt es sich um Konvektionsheizungen.

Besonderer Hinweis:

Jede Form von Heizkörper oder Heizfläche gibt die Wärmeenergie sowohl durch Strahlung als auch durch Konvektion, in meist vernachlässigbarem Anteil sogar zusätzlich durch Wärmeleitung ab. Entscheidend ist das Mischungsverhältnis. Durch falsche oder missverständliche Darstellung in Prospekten, Internetseiten und sonstigen Veröffentlichungen der Heizungsbranche wird oft der Eindruck erweckt, als gäbe es jeweils „reine“ Strahlungs- oder Konvektionsheizungen. Diese sind aber nur im physikalischen Experiment unter großem Aufwand annähernd erreichbar. In der heizungstechnischen Praxis ist das bei weitem nicht der Fall.

Anteile Konvektions- und Strahlungsheizung bei verschiedenen Heizkörpern und Heizflächen

Grundsätzlich ist die Verteilung von Konvektions- und Strahlungsanteil von der Oberflächentemperatur, Oberflächenbeschaffenheit und der Bauform des Heizkörpers abhängig.

Bei der einfachsten Bauform des freistehenden Plattenheizkörpers mit einer Platte, Strahlungsfaktor nahe bei 1 und üblicher Größe von ca. einem halben bis einem Quadratmeter sind bei etwa 60°C bis 70°C Oberflächentemperatur beide Anteile gleich. Bei niedrigeren Oberflächentemperaturen überwiegt der Konvektionsanteil, bei höheren Oberflächentemperaturen der Strahlungsanteil.
Bei komplizierteren Bauformen wie Gliederheizkörpern, Stahlrohrradiatoren Lamellenradiatoren und Plattenheizkörpern aus mehreren Platten und Konvektorblechen nimmt der Konvektionsanteil durch Kamineffekte stark zu und kann selbst bei hohen Vorlauf- und Oberflächentemperaturen von 90°C mehr als 90% betragen.
Umgekehrt nimmt bei der einfachen Heizfläche der Strahlungsanteil mit steigender Oberfläche zu. Bei einer Fläche von mehr als 10 Quadratmetern ist deshalb die Gleichheit von Konvektions- und Strahlungswärme schon bei etwa 45°C bis 50°C Oberflächentemperatur erreicht.

(Recknagel, Sprenger, Schramek: Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik,Oldenbourg Wissensch.Vlg; Auflage 68 (1997/98) S. 435 ff und S. 938 ff und S. 836)

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