Heizkörper

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Heizkörper sind Teile von Heizungsanlagen in Räumen und Gebäuden. Diese meist metallischen Hohlkörper werden als Radiatoren, Konvektoren oder auch Heizleisten bezeichnet und geben einen Teil der vom Heizmedium (meist Wasser, in Elektroradiatoren Öl) transportierten thermischen Energie an die Umgebung (meist Luft) ab, um die Raumtemperatur zu erhöhen.

Wärmeverteilung im Heizkörper[Bearbeiten]

Jeder Heizkörper ist nahe dem Eingangsventil am wärmsten, weil dort das erwärmte Medium in den Heizkörper hineinströmt. Da die im Trägermedium mitgeführte Wärme über den Heizkörper durch Strahlung und Konvektion an den Raum abgegeben wird, sinkt die Temperatur bis zum Auslassventil, wo das abgekühlte Medium über die Rücklaufleitung zum Wärmeerzeuger zurückgeführt wird. Bleiben Bereiche des Heizkörpers dauerhaft kalt, während andere Heiztemperatur erreichen, hat sich in den kalten Bereichen höchstwahrscheinlich Luft gesammelt, welche die Zirkulation behindert. Die notwendige Entlüftung erfolgt durch ein Entlüftungsventil.

Oft wird irrtümlich angenommen, ein Heizkörper müsse von oben bis unten gleichmäßig temperiert sein. Spätestens seit der Ölkrise in den 1970er Jahren wird in den meisten Fällen die Vorlauftemperatur des Heizgerätes (und damit auch der Heizkörper) in Abhängigkeit von der Außentemperatur angepasst. In einigen alten Anlagen wird die Vorlauftemperatur konstant hoch gehalten, z. B. auf 90 oder 70 °C. Dies führt zu unnötigen Wärmeverlusten – vor allem, wenn die Außentemperaturen nicht mehr so niedrig sind.

Die in den Raum gerichtete, strahlende Oberfläche spielt eine entscheidende Rolle für die Behaglichkeit. Die meisten Heizkörper arbeiten bei der Wärmeübertragung zugleich nach dem Prinzip von Konvektionsheizung und Strahlungsheizung. Die abgestrahlte Wärmemenge steigt physikalisch bedingt mit ungefähr der vierten Potenz der Temperatur an und ist bei elektrischen Strahlungsheizungen oder auch bei dampfbetriebenen Heizungen höher. Ein höherer Strahlungsanteil bei niedrigeren Vorlauftemperaturen wird durch größere Strahlungsflächen erreicht. So gibt es in Werkhallen zuweilen unter der Decke angebrachte Heizrohre, die zusätzliche, nach unten gerichtete Metallblech-Reflektoren besitzen, um den Anteil der Strahlungswärme zu erhöhen. Bei den meisten Heizkörpern sorgt eine wasserführende Front für maximale Strahlungsleistung, indem die dem Raum zugewandten Oberflächen direkt vom frischen Heizwasser durch optimale Wärmeleitung bis nahezu auf die Höhe der Wassertemperatur erwärmt werden. Eine aus ästhetischen Gründen vor den wasserführenden Bereichen z. B. aufgeklebte Front bei Designheizkörpern mit schlechter Wärmeleitung bewirkt eine erhebliche Reduzierung der Oberflächentemperatur und daher auch der Strahlungsleistung. In Anlehnung an den englischen Begriff für Heizkörper (radiator) werden auch in Deutschland Heizkörper oft als Radiatoren bezeichnet, obwohl die Abstrahlung (Radiation) gering ist.

Heizkörperexponent[Bearbeiten]

Der Heizkörperexponent  n beschreibt den Einfluss gegenüber den Normwerten geänderter Temperaturdifferenzen  \Delta T eines bestimmten Heizkörpertyps auf dessen Wärmeleistung P [1].

Beispiele von Heizkörpern[Bearbeiten]

Rippenheizkörper aus Grauguss, Exemplar aus den 1920er Jahren

Früher waren vor allem Heizkörper aus Grauguss gebräuchlich; diese hatten – verglichen mit den heutzutage eingesetzten modernen Flachheizkörpern – eine geringere Oberfläche sowie eine sehr hohe Eigenmasse, waren dafür jedoch sehr korrosionsbeständig. Während der Zeit des Nationalsozialismus wurden, um der Rüstungsindustrie keine Eisenwerkstoffe zu entziehen, Radiatoren aus Porzellan angeboten. Diese konnten sich aber nicht durchsetzen. In der DDR wurde die Idee wieder aufgegriffen, und ab etwa Mitte der 1950er Jahre wurden Heizkörper aus Porzellan in 3er, 4er oder 5er Rippenblöcken gefertigt. Es gab grundsätzlich zwei Ausführungsvarianten: geflanscht und gespindelt. Hierbei ist die Art des Zusammenfügens der Blöcke zum fertigen Heizkörper gemeint. Der Einsatz der Porzellanheizkörper erfolgte vorzugsweise in öffentlichen Gebäuden wie Krankenhäusern, Internaten usw., vereinzelt auch im Wohnungsbau. Von verschiedenen Betrieben wurden auch fahrbare elektrische Radiatorheizkörper aus den Porzellanblöcken gefertigt. Ab Anfang der 1960er Jahre wurde die Herstellung von Porzellanradiatoren eingestellt.

Heizkörper aus Stahlblech

Kennzeichnend für die aktuell gängigste Bauform ist die gerippte Konstruktion seit den 1960er Jahren aus kaltverformten und rollgeschweißten Stahlblechen; dadurch werden große Oberflächen erzielt. Die so hergestellten Heizkörper werden lackiert oder pulverbeschichtet.

Heizkörper aus Stahlrohr

Daneben werden vermehrt auch Heizkörper aus Stahlrohr eingesetzt; speziell im Sanitärbereich wird diese Bauform aus praktischen (Handtuchtrockner) und ästhetischen Gründen bevorzugt.

Aktuelle Heizkörper sind in verschiedensten Ausführungen (Art der Anschlüsse, Länge, Breite) und auch Farben erhältlich und nach der Montage sofort einsatzfähig. Ihre Konstruktion wurde im Laufe der Jahrzehnte ständig optimiert. Die Verlegung der Konvektionsbleche auf die heißen Wasserkanäle sowie vorrangig durch Vergrößerung der Konvektionsflächen konnte die Heizleistung im Laufe der Entwicklungen gesteigert werden. So haben heutige Flachheizkörper etwa eine wesentlich höhere Materialeffizienz als z. B. ältere Rippenheizkörper und funktionieren wegen der deutlichen Vergrößerung der Konvektionsflächen bereits bei niedrigen Vorlauftemperaturen. Erreicht wird dies durch mehrlagige Wassertaschen und im Konvektionsstrom stehende, gefaltete Bleche. Durch reduzierte Wärmeträgermedienvolumina lassen sich schnelleren Reaktionszeiten gegenüber externen Wärmegewinnen oder -verlusten realisieren. Damit können Niedrigtemperatur-Heizkörper können schon mit 55 °C warmen Wasser für Wärme im Haus sorgen, während ältere Heizkörper für die gleiche Heizleistung bei gleichen Einbauraum teilweise noch bis zu 90 °C warmes Wasser brauchen.

Sonderformen stellen Fußboden- und Wandheizungen sowie Deckenstrahlplatten dar. Hier dienen die Oberflächen der mit Rohren oder elektrischen Heizdrähten versehenen Wände, Fußböden oder Deckenplatten als großflächige Heizkörper. Eine weitere Sonderform stellen Hygieneheizkörper dar, welche besonders leicht zu reinigen sind und z. B. in Kliniken oder in Lebensmittelproduktionen eingesetzt werden.

Heizkörpergröße[Bearbeiten]

Für die Berechnung der Heizkörpergröße sind die Heizlast des Gebäudes sowie die Wärmeleistung der Heizung die wichtigsten Faktoren. Die Größe des Heizkörpers richtet sich zudem nach der Fensterbreite und der Brüstungshöhe.

Die Heizlast oder der Normwärmebedarf eines Gebäudes ist im Energieausweis des Hauses verzeichnet. Diverse bauliche Gegebenheiten beeinflussen die Berechnung der Heizlast. Einflussfaktoren sind neben der Wärmedämmung die Fläche der Außenbauteile, die Anzahl der Fugen, die Größe der Räume und der Unterschied zwischen Außen- und Innentemperatur. Demnach ist die Heizlast in einem Altbau größer als die in einem gut gedämmten Neubau.

Die Wärmeleistung des Heizkörpers bezeichnet die Gesamtwärmeleistung, die ein Heizkörper erbringen muss, um einen Raum auf die gewünschte Temperatur zu erwärmen. Nach der DIN 4701 sollte die Innentemperatur 20 °C in den Räumen, 15 °C Grad im Korridor und 24 °C im Bad betragen. Der erste Schritt zur Berechnung der Wärmeleistung ist die Raumgröße. Sie wird ermittelt, indem man die Länge des Raumes mit der Breite des Raumes multipliziert. Die Raumgröße wird mit einem Grundwert wiederum multipliziert. Als Grundwert kann man 80 Watt je Quadratmeter rechnen. Bei 80 Watt geht man von einem gut gedämmten Haus/Wohnung aus. Für einen Raum 6 m × 8 m ergibt das 3840 Watt. Man benötigt einen Heizkörper mit 3,6 kW. Bei einem schlecht oder nicht gedämmten Gebäude liegt der Richtwert bei 150 Watt je Quadratmeter Wohnungsfläche.

Ausführungen[Bearbeiten]

Passiv[Bearbeiten]

Die überwiegende Ausführungsform verfügt über keinen Lüfter. Die Wärme wird hauptsächlich durch natürliche Konvektion, aber auch durch Wärmestrahlung an den Raum übertragen. Vorteile:

  • Geräusch- und vibrationslos, wirbelt keinen Staub auf
  • keine Zusatzenergie für Ventilatoren notwendig

Nachteil

  • Die maximale Wärmeabgabe ist bei gegebener Fläche und Vorlauftemperatur relativ gering.

Aktiv[Bearbeiten]

Bei einem aktiven Heizkörper (siehe Heizlüfter) ist zusätzlich ein Ventilator montiert, um den Anteil der übertragenen Wärme zu erhöhen. Diese erzwungene Konvektion vergrößert die Wärmemengenabfuhr. Damit sind bei gleicher Wärmemenge kleinere Heizkörper notwendig, weshalb diese Bauart meist bei beengten Raumverhältnissen oder unter Fenstertüren angewendet wird. Vielfach sind die Heizkörper mit zusätzlichen Blechlamellen versehen, um die Berührfläche mit der Umgebungsluft zu vergrößern. Vorteil:

  • Aktive Radiatoren können für die gleiche Wärmeabfuhr kleiner dimensioniert werden.

Nachteile:

  • Geräusch und Vibrationen durch Lüfter
  • keine kostengünstige Erfassung mit Heizkostenverteilern möglich, da die Wärmeleistung variiert. Die Erfassung ist über Wärmemengenzähler im Heizkreis möglich. Die Mehrkosten eines einzelnen Wärmemengenzählers relativieren sich, wenn alle Heizkostenverteiler mit deren Einzelkosten entfallen.
Heizkörper als Ausstellungsstück am Museum für angewandte Kunst (Wien)

Siehe auch[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. http://www.mrleeh.de/mrleeh/archives/348-Heizkoerperexponent.html