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Heizung,

 

allgemein eine Vorrichtung oder Anlage zum Erwärmen von Räumen zur Schaffung einer physiologisch günstigen Umgebung. Für Wohnräume genügt in der Regel eine Raumlufttemperatur von 19 bis 20 ºC, für Badezimmer oder Ähnliches 24 ºC, für Räume, in denen körperlich gearbeitet wird, 15 ºC sowie für Flure, Treppenhäuser oder Ähnliches 10 bis 15 ºC. Die Berechnung des Wärmebedarfs, der sich als die Wärmemenge darstellt, die einem Gebäude oder Gebäudeteil stündlich zugeführt werden muss, damit die Norminnentemperatur erhalten bleibt, erfolgt mithilfe der Temperaturdifferenz zwischen Raum- und Außenluft, von vorgegebenen Stoffwerten, Wärmeleit- und Wärmeübergangszahlen, Werten für die Fugendurchlässigkeit, Lüftungsbeiwerten sowie Wärmedurchgangszahlen (bei bekannten Wandkonstruktionen). Aus dem Wärmebedarf ergibt sich die für ein Gebäude oder Gebäudeteil erforderliche Heizleistung und somit die Dimensionierung einer Heizungsanlage.

 

Eine Heizungsanlage besteht im Wesentlichen aus der Wärmeerzeugungsanlage und den zur Wärmeabgabe bestimmten Teilen, die bei Einzelheizungen jeweils örtlich zusammengefasst und bei der Zentral- und Fernheizungen an verschiedenen Orten lokalisiert sind. Die Wärme wird entweder durch Verbrennung von Kohle, Gas, Öl oder durch Umwandlung von elektrischer Energie erzeugt; ein Wärmeträger (Wasser, Dampf, Luft) nimmt die Wärme auf und transportiert sie zum Heizkörper, der sie an den Raum abgibt. Die Einzelheizung ist die einfachste und älteste Form der Heizung. Die Heizstelle, der Ofen, befindet sich hier unmittelbar in dem Raum, der beheizt werden soll, und gibt Wärme durch Konvektion oder Strahlung ab. Die Öfen unterscheidet man nach Baustoffen oder nach Brennstoffen beziehungsweise Energieart.

 

Der Kachelofen zählt zu den Speicheröfen. Seine Ummantelung nimmt Wärme auf und gibt sie vorwiegend durch Konvektion in den Raum ab. Bei keramischen und eisernen Dauerbrandöfen für Kohle und Koks, die durch selbsttätige Regulierung der Luftzufuhr in beschränktem Umfang die Zimmertemperatur konstant halten, sind Füllschacht und Verbrennungsraum voneinander getrennt; man unterscheidet Öfen mit oberem Abbrand (Durchbrandofen) und Öfen mit unterem Abbrand (Unterbrandofen).

 

Im Gasofen werden Heizgase (Raffinerie-, Propan-, Erdgas, Stadt- und Ferngase) verbrannt. Nach der Bauart unterscheidet man Strahlungsöfen und Konvektionsöfen. In Strahlungsöfen erhitzt die Gasflamme Heizflächen aus Metall oder Schamotte, die Wärme abstrahlen. Konvektionsöfen werden als Gliederöfen oder (vorwiegend) als Kaminöfen gebaut; die Wärmeabgabe erfolgt über Wärmeaustauscher. Die erwärmte Luft steigt aufgrund ihrer geringen Dichte nach oben.

 

In elektrischen Öfen wird mittels Widerstandsdrähten elektrische Energie in Wärmeenergie umgewandelt. Man unterscheidet Strahlungsheizkörper (z. B. Wand- und Deckenstrahler) sowie Konvektionsheizkörper (z. B. Heizlüfter) mit und ohne Ventilator zur Luftumwälzung. Zu den Varianten der Elektrospeicherheizung gehören v. a. die Nachtstromspeicheröfen und die elektrische Fußbodenheizung, bei der die Tragkonstruktion als Speichermasse dient.

 

Ölöfen enthalten einen Verdampfungsbrenner, dem eine regelbare Menge Heizöl zugeführt wird. Ein Heizmantel nimmt die Verbrennungswärme auf und gibt sie vorwiegend durch Konvektion an die Umgebung ab. Die Versorgung mit Heizöl erfolgt entweder durch Einzelbeschickung oder für mehrere Öfen zentral von Öltanks aus über ein Leitungssystem mit Förderpumpe.

 

Einzelheizgeräte für größere, weniger benutzte Räume, Festsäle, Hallen u. a. sind häufig öl- oder gasbefeuerte Luftheizgeräte, Gasstrahler oder Elektrostrahler, die im Allgemeinen aus einem Strahlschirm mit einer von Isoliermasse umhüllten Heizwendel bestehen.

 

Zur zentralen Versorgung ganzer Gebäudegruppen dient die Fernheizung; mit der Zentralheizung werden die einzelnen Räume von einer zentralen Feuerstelle aus mit Wärme versorgt. Weitaus am häufigsten ist dabei die Warmwasserheizung: An der tiefsten Stelle des Gebäudes (bei der Etagenheizung auf demselben Stockwerk) befindet sich ein Heizkessel, der mit Kohle, Öl oder Gas beheizt wird. Wasser wird bis etwa 90 ºC erwärmt (in einer Druckheizung oder Heißwasserheizung auf 110 ºC) und durch Rohrleitungen zu den Heizkörpern oder auch zu den Heizflächen in Fußboden oder Decke geführt. Nach der Art des Wasserumlaufs unterscheidet man Schwerkraft- und Pumpenheizung. Weitere Unterscheidungsmerkmale sind die Lage der Hauptverteilung (obere oder untere) und die Verbindung zur Atmosphäre (offen oder geschlossen). Bei der Schwerkraftheizung erfolgt der Kreislauf des Wassers wegen der unterschiedlichen Dichte zwischen erwärmtem (Vorlauf) und abgekühltem Wasser (Rücklauf). Sie wird vorwiegend offen gebaut. - Bei großen, hohen Gebäuden wird die Pumpen-Warmwasserheizung angewendet. Hierbei wird das Wasser mit einer elektrischen Pumpe umgewälzt.

 

Bei der Dampfheizung wird als Wärmeträger Wasserdampf verwendet, der in einem Kessel erzeugt und durch Rohrleitungen zu den Heizkörpern transportiert wird. Im Heizkörper kondensiert der Dampf unter Wärmeabgabe. Das Kondensat fließt zum Kessel zurück. Wegen der schlechten zentralen Regelbarkeit werden Dampfheizungen fast nur noch im industriellen Bereich oder in Gebäuden, die nur kurzzeitig, aber schnell beheizt werden müssen (z. B. Kirchen), angewendet.

 

Niedertemperaturheizungen verwenden Heizmittel mit Temperaturen zwischen 30 und 60 ºC und gehören aufgrund der verringerten Wärmeverluste zu den Energie sparenden Heizsystemen. Nur als Niedertemperaturheizungen betreibbar sind die Sonnenheizungen, bei der mittels Sonnenkollektoren die Sonnenenergie genutzt wird, und die Wärmepumpe, die die Umwelt (z. B. Luft, Wasser, Erdreich) als Wärmequelle nutzt. Ebenfalls zu den Niedertemperaturheizungen gehört die Warmluftheizung, bei der mehrere Räume gleichzeitig meist von einem zentral gelegenen Kachelofen über Luftkanäle beheizt werden; sie kommt häufig in Form einer Fußbodenheizung in der Art der Hypokausten vor.

 

Geschichte:

 

Der Ofen entwickelte sich wahrscheinlich aus dem frühgeschichtlichen Backofen Mittel- und Osteuropas. Aus Lehm oder Stein erbaut, war er zunächst wohl in die Wand eingefügt (mit Außenfeuerung), von wo er in den Innenraum verlegt wurde. Die Verwendung von Tongeschirr beim Ofenbau ist um 700 bezeugt, Kachelöfen waren v. a. in den Alpenländern seit dem 9. Jahrhundert verbreitet. Daneben traten seit dem 14. Jahrhundert in Norddeutschland gusseiserne Öfen und seit dem 17. Jahrhundert kleine eiserne Öfen. Der Kamin entwickelte sich aus dem Herd mit Rauchfang seit dem 14. Jahrhundert in Italien.

 

Als erste Zentralheizung entstand auf römischem Boden seit dem 1. Jahrhundert v. Chr. die Hypokausten-Luftheizung (Hypokaustum). 1784 erbaute J. Watt die erste Dampfheizungsanlage, die jedoch erst im 19. Jahrhundert durch den Engländer J. Perkins (seit 1823) weitere Verbreitung fand; 1830 traten an die Stelle der bisher gebräuchlichen Rohrleitungen zur Wärmeübertragung die Rippenheizkörper. Warmwasserheizungen wurden 1716 erstmals in England zur Treibhausbeheizung verwendet. Gasöfen wurden zur Heizung von Wohnungen seit 1830 gebraucht. Das erste Heizwerk wurde 1880 in den USA in Lockport (N. Y.) angelegt, ein weiteres um 1900 in Dresden.

 

Im 20. Jahrhundert ist die Entwicklung der Zentralheizung im Wesentlichen gekennzeichnet durch die Einführung der Pumpen-Warmwasserheizung und die Verdrängung der Dampfheizung, die Einführung neuer Heizkörper, die Verbreitung automatischer Feuerungen und Regeleinrichtungen, die Verwendung von Luftheizungen mit dem weiteren Ausbau zu Klimaanlagen, die Ausnutzung der Erdwärme, den Einsatz von Wärmepumpen, Verfahren der Wärmerückgewinnung und der Solarenergie.

 

Literatur:

 

C. Ihle: Pumpen-Warmwasser-H. (³1979);

 

Niedertemperatur-H., hg. v. H. Bach (1981);

 H. Böhme: Die Berechnung von Warmwasser-H.en (³1982);

 G. Kraft: Lb. der H.-, Lüftungs- u. Klimatechnik, 2 Bde. (Berlin-Ost ^4-51984-85);

 J. Reeker u. P. Kraneburg: Haustechnik. H., Raumlufttechnik (³1994).