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Strahlungswärme: Nichts wärmer als das

Ist es nicht herrlich, wenn Ihnen an einem eiskalten Wintertag die Sonne ins Gesicht scheint und wohlige Wärme verbreitet? Wie draußen in der Natur sorgt auch drinnen im Haus die Strahlung für eine besonders behagliche Form von Wärme. Darum übertragen moderne Heizsysteme einen hohen Anteil der Energie durch Strahlungswärme. Vorteile bietet diese Art der Wärmeverteilung auch in puncto Effizienz – und daher auch bei den Heizkosten und der Umweltfreundlichkeit.

Inhaltsverzeichnis

  1. Strahlungswärme als Teil der Wärmeübertragung
  2. Menschen sind für Strahlungswärme gemacht
  3. Strahlungswärme versus Konvektionswärme: Heizkörper machen kalte Füße
  4. Fußbodenheizung: Standard im Neubau
  5. Umrüstung auf Fußbodenheizung im Altbau
  6. Strahlungswärme sorgt für gesundes Raumklima

Strahlungswärme als Teil der Wärmeübertragung

Wie die Wärme vom Heizkessel im Keller die Bewohner des Hauses erreicht, unterscheidet sich je nach Heizsystem. Im Prinzip gibt es drei verschiedene Arten, wie Wärme von einem Ort zum anderen gelangt:

  • durch Wärmeleitung
  • durch Wärmestrahlung
  • durch Wärmeströmung (auch Konvektionswärme genannt)

Auf mikroskopischer Ebene bedeutet Wärme, dass die Atome und Moleküle von Gegenständen schneller schwingen und rotieren, wenn sie sich erwärmen. Auch bei den Bestandteilen der Luft ist das so.

So funktionieren die verschiedenen Arten der Wärmeübertragung

Art der Wärmeübertragung
Funktionsweise
Wärmeleitung
Bei der Wärmeleitung übertragen sich die Schwingungen von einem Molekül zum nächsten. Wie bei einer Kettenreaktion breitet sich die Wärme dann im Raum aus.
Wärmestrahlung
Wärmestrahlung wirkt direkt auf feste Körper wie Möbel, Wände oder auch Menschen ein. Sie bringt deren Bestandteile zum Schwingen und Rotieren. Das geschieht, indem die Körper die Strahlung absorbieren.
Wärmeströmung
Bei der Wärmeströmung bewegen sich warme Luft- oder Wassermassen und transportieren dadurch Wärme von einer Stelle zur anderen.

 

Bei Heizsystemen sind immer alle drei Formen der Wärmeübertragung im Spiel:

  • Eine Wärmeströmung ist stets mit einer Wärmeleitung verbunden.
  • Auch eine Fläche, die Strahlung abgibt, leitet zugleich immer Wärme an die Umgebung ab.

Doch die Anteile der Übertragungsformen unterscheiden sich gravierend. Besonders hoch ist der Anteil an Strahlungswärme bei Öfen, Flächenheizungen und Infrarotheizungen. Je wärmer ein Kachel- oder Kaminofen ist, desto mehr Strahlungswärme gibt er ab. Das betrifft sogar relativ kühle Flächen bei der Infrarotstrahlung. Darum können Flächenheizungen – wie Fußbodenheizungen, Wandheizungen oder Deckenstrahler – 60 bis 70% der Wärme durch die Strahlung übertragen.

Menschen sind für Strahlungswärme gemacht

Warum ist nun gerade die Wärmestrahlung für Menschen angenehm? Im Laufe der Evolution hat sich der Körper darauf eingestellt, den unsichtbaren, langwelligen Anteil des Sonnenlichts optimal aufzunehmen. Denn Menschen brauchen Wärme. Die sogenannte Infrarotstrahlung dringt mehrere Millimeter tief in die Haut ein und wärmt den Menschen quasi von innen. Das soll zudem gesund sein.

Übrigens: Infrarotstrahlung geht nicht nur von Infrarotheizungen aus. Die Benennung kann etwas irreführend sein. Auch die Strahlungswärme, die von einer Fußbodenheizung oder einem Kachelofen ausgeht, ist Infrarotstrahlung.

In höheren Dosen setzt die Medizin Infrarotstrahlung ein, um Muskeln, Gelenke und die Haut zu entspannen. Experten unterscheiden die Infrarotstrahlung nach Wellenlängen in den Kategorien IR-A, IR-B und IR-C.

Wellenlängen der Infrarotstrahlung

  • Das kurzwelligere IR-A Licht dringt bis zu 5 Millimeter tief in die Haut und das Gewebe ein.

  • IR-B schafft etwa 2 Millimeter.

  • IR-C ist bereits bei 0,3 Millimetern vollständig absorbiert.

  • Je wärmer die Fläche ist, die die Infrarotstrahlung abgibt, desto kurzwelliger ist jene Strahlung.

  • Infrarotheizungen nutzen in der Regel die langwelligere IR-C-Strahlung.

Die Infrarotstrahlung erwärmt nur feste Gegenstände. Deshalb bleibt die Raumluft bei einem hohen Anteil an Strahlungswärme kalt und es entsteht keine Wärmeströmung im Raum. Das hat eine Reihe von Vorteilen:

  • Weil die Infrarotstrahlung die Bewohner direkt erwärmt, fühlen sie sich im Raum wohl, auch wenn die Luft recht kühl ist.
  • Bis zu 3°C kann die Luft in Räumen mit Strahlungswärme kälter sein, ohne dass es zulasten des Wohlbefindens geht.

Darum sind Strahlungsheizungen besonders energieeffizient.

Trotzdem Vorsicht bei der Infrarotheizung

Infrarotheizungen bieten zwar den höchsten Anteil an Strahlungswärme. Allerdings sind solche Heizungen aus ökologischen Gesichtspunkten fragwürdig – sie wandeln nämlich hochwertigen, teuren Strom in einfache Wärme um. Mögen sie in der Anschaffung sehr preiswert sein, sorgen sie wiederum für hohe Stromkosten. Unser entsprechender Beitrag fasst Ihnen diese und weitere Nachteile der Infrarotheizung zusammen. Daher sind Flächenheizungen generell die bessere Variante zum Nutzen der Strahlungswärme.

In Einzelfällen stellt eine Infrarotheizung aber eine sinnvolle Alternative dar: Zum Beispiel bei der Heizung eines Hobbykellers, falls sie der Installateur nur mit sehr viel Aufwand an die Zentralheizung anschließen könnte. Gerade in nicht durchgängig beheizten Räumen entfaltet sich sehr schnell die wärmende Wirkung der Infrarotheizung: Die Strahlung ist sofort da und bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit fort. Heizkörper und besonders Flächenheizungen sind hierbei nicht so agil.

Heizungsbauer finden

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Allergiker profitieren von Strahlungswärme

Auch beim Lüften macht es sich positiv bemerkbar, dass nicht die Raumluft die Strahlungswärme aufnimmt, sondern die Möbel, Wände und Decken. Das hat zur Folge, dass die Wärmeverluste beim Lüften im Vergleich zur Konvektionswärme niedrig sind. Außerdem sind alle Böden, Decken und Wände gut temperiert. Daher besteht keine Gefahr von Kondensatbildung und Schimmel.

  1. Ein weiterer Pluspunkt betrifft vor allem Allergiker: Im Gegensatz zur Konvektion kommt es nicht zur Luftumwälzung – und deshalb trägt die Strahlungswärme nicht zur Aufwirbelung von Staub bei. Die warmen Fußbodenflächen sind trocken. Kondenswasser kann sich auf ihnen nicht bilden, sodass Bakterien und Milben es schwer haben, auf ihnen zu siedeln. Auch das wirkt sich günstig auf das Wohlbefinden von Allergikern aus.

  2. Außerdem entfällt die unangenehme Zugluft, die mit der Luftumwälzung zwangsläufig verbunden ist. Das kommt allen Bewohnern gleichermaßen zugute.

Strahlungswärme versus Konvektionswärme: Heizkörper machen kalte Füße

Konventionelle Heizkörper geben die Wärme hauptsächlich durch Konvektion ab: Das Heizungswasser bringt zunächst Wärme aus dem Keller zu ihnen. Die Heizkörper übertragen die Wärme dann durch Wärmeleitung auf die umliegende Raumluft. Diese Luft dehnt sich durch das Erwärmen aus und steigt zur Raumdecke auf. Kalte Luft vom Boden strömt nach. Dadurch entsteht eine Wärmeströmung. Diese erfasst den ganzen Raum und verteilt die Wärme dort nach und nach.

Strahlungswärme: Wärmeverteilung Fußbodenheizung Heizkörper

Moderne Plattenheizkörper geben im Vergleich zu alten Rippenheizkörpern auch schon relativ viel Strahlungswärme ab. Dennoch bleibt das Problem, dass der Boden immer kühler ist als die Luft an der Raumdecke. Kalte Füße sind darum bei konventionellen Heizkörpern keine Seltenheit.

Fußbodenheizung: Standard im Neubau

Dank der Vorteile der Strahlungswärme ist diese im Neubau heute längst Standard und zwar in Form der Fußbodenheizung. In einem Großteil der neuen Gebäude ist dieses Heizsystem bereits anzutreffen. Und der Trend verstärkt sich von Jahr zu Jahr.

Neben der Behaglichkeit spielt hier ein weiterer Faktor eine wesentliche Rolle: Mit einer Fußbodenheizung benötigen Sie eine sehr viel niedrigere Vorlauftemperatur als mit normalen Heizkörpern. Das liegt daran, dass eine Fußbodenheizung eine deutlich größere Fläche hat. So muss der Wärmeerzeuger das Heizungswasser nicht so stark aufheizen, um dieselbe Raumtemperatur zu erreichen. Die geringere Vorlauftemperatur sorgt dafür, dass eine Fußbodenheizung Ihr Heizsystem besonders energieeffizient macht.

Für Wärmepumpen sind niedrige Vorlauftemperaturen sogar die Voraussetzung, dass sie überhaupt effizient arbeiten können. Auch Solarwärmeanlagen gewinnen mehr Solarenergie, wenn die Vorlauftemperatur niedrig ist. Denn je höher die Temperatur ist, die Solarwärmeanlagen bereitstellen müssen, desto größer sind die Wärmeverluste der Sonnenkollektoren.

Hinweise und Tipps für die Fußbodenheizung

  • Im Neubau müssen Fußbodenheizungen auch gar nicht teurer sein als konventionelle Radiatoren. Sie bringen die Rohrleitungen in den Estrich ein: Der kommt sowieso neu in das Haus und somit sind die Mehrkosten gering.

  • Bei kleineren Räumen rechnet der Heizungsbauer mit zirka 50 bis 80 Euro pro Quadratmeter für die Rohre, die Anschlüsse und die Trägermatten. Bei größeren Räumen reduziert sich dieser Betrag auf zirka 40 bis 60 Euro pro Quadratmeter.

  • Wenn die Fußbodenheizung gut verlegt ist, kann sie 40 bis 60 Jahre lang halten.

  • Wichtig ist nur, dass der Handwerker Rohre von guter Qualität verlegt und diese keine engen Radien aufweisen. Das belastet sonst das Material.

  • Dann spielt es keine Rolle, ob Kupferrohre oder Rohre aus vernetztem Polyethylen zum Einsatz kommen.

  • Beim Füllen sollte das Wasser sauerstofffrei sein. Ein spezieller Zusatz verhindert Korrosion und die Verschlammung des Rohrsystems. Da es sich um spezielles Wasser handelt, sollten Sie prinzipiell auch nie selbst das Heizungswasser nachfüllen.

Solche Vorsichtsmaßnahmen sollten aber auch bei normalen Heizkörpern die Regel sein. Wenn der Heizungsprofi bei der Installation all das berücksichtigt, müssen Sie lange Zeit keine Reparaturen befürchten.

Umrüstung auf Fußbodenheizung im Altbau

Im Altbau sieht es natürlich anders aus: Hier sind Fußbodenheizungen nach wie vor sehr selten anzutreffen. Für eine Umrüstung von konventionellen Heizkörpern auf Fußbodenheizung sprechen die Vorteile der Strahlungswärme sowie die höhere Effizienz. Vor allem bietet die Umrüstung auf eine Fußbodenheizung die Option, auf eine Wärmepumpenheizung umzustellen. Möglicherweise nicht sofort, aber in Zukunft.

Der Aufwand für den Umbau und die damit verbundenen Kosten sind allerdings nicht zu vernachlässigen. Sie überlegen jedoch, ob Sie den alten Bodenbelag nicht doch einmal ersetzen? Dann sollten Sie immer die Frage nach der Fußbodenheizung mitbedenken. Es gibt heute Fußbodenheizung-Systeme speziell für die Nachrüstung. Dank einer geringen Aufbauhöhe lassen sie sich ohne großen Aufwand auf dem Fußboden aufbringen.

Eine Mischung aus Fußbodenheizkreisen und konventionellen Heizkörpern stellt für den versierten Heizungsprofi auch kein Problem dar: Es gibt für solche Installationen vormontierte Verteilersysteme, die mit den unterschiedlichen Temperaturen effizient umgehen können. Dann muss auch gar nicht im ganzen Haus eine Fußbodenheizung zum Einsatz kommen.

Heizungsbauer finden

Ihnen fällt es schwer, sich für eine Variante zu entscheiden? Geben Sie jetzt Ihren Ort ein und lassen Sie sich von einem kompetenten Heizungsbauer beraten.

Als Alternative zur Fußbodenheizung bieten sich Deckenstrahler an. Diese Variante kommt zum Beispiel häufig im Schlafzimmer zum Einsatz, wenn sich dieses im ersten Stock Ihres Hauses befindet. Denn für Deckenstrahler ist der Umbauaufwand geringer als bei einer Fußbodenheizung, sodass sich diese für einzelne Räume gegebenenfalls lohnen.

Kühlung ebenfalls möglich

Flächenheizungen bieten den zusätzlichen Vorteil, dass die Bewohner in Kombination mit einer Wärmepumpe das Haus im Sommer auch sanft kühlen können. Die Investition in eine Wärmepumpenheizung im Altbau sollten Sie sich aber generell immer gut überlegen.

Strahlungswärme sorgt für gesundes Raumklima

Um in den angenehmen Genuss der Strahlungswärme zu kommen, müssen Sie heute nicht mehr extra den Ofen anheizen. Denn auch moderne Fußbodenheizungen nutzen weitgehend die Wärmestrahlung. Sie vermindern im Vergleich zur Konvektionswärme außerdem Staubaufwirbelungen und können sogar das Wachstum von Milben unterdrücken.

Wenn Sie darüber hinaus das Raumklima in Ihren vier Wänden verbessern möchten, können Sie sich durch unser E-Book Inspiration holen.

Vorteile Strahlungswärme versus Vorteile Konvektionswärme

Vorteile Strahlungswärme (zum Beispiel Fußbodenheizung)
Vorteile Konvektionswärme (zum Beispiel Heizkörper)
keine Zugluft
geringer Installationsaufwand
keine Staubaufwirbelungen
geringe Kosten, auch bei der Sanierung
gleichmäßige Temperatur, keine kalten Füße
leicht zugänglich bei Reparaturen
kein Kondensat an Decken und Wänden
 
Langlebigkeit
 
geringere Raumtemperatur ohne Behaglichkeitsverlust
 
geringe Vorlauftemperatur, daher bessere Effizienz und somit langfristig geringere Heizkosten
 

 

 

Jens-Peter Meyer,
Dr. rer. nat.

Über den Autor

Dr. Jens-Peter Meyer schreibt freiberuflich seit dem Jahr 2000 über Heizungsthemen. Sein journalistischer Schwerpunkt liegt auf erneuerbaren Energien in der Wärmetechnik – speziell in Solarwärmesysteme, Wärmepumpen und Holzheizungen.

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