Das Bemühen um eine ganzheitliche Architekturauffassung, die das Prinzip der Nachhaltigkeit anstrebt, veranlasste unser Architekturbüro in Weimar, sich unter anderem näher mit dem Thema Heizung zu beschäftigen.
Generell lässt sich zwischen zwei grundsätzlich verschiedenen Heizprinzipien unterscheiden
Die Strahlungsheizung - Das warme Bauteil gibt Strahlung ab
Schon die alten Römer kannten das Heizverfahren der Hypokaustenheizung. Es beruht darauf, dass die Bauteile / Wände mittels hindurchströmender beheizter Medien erwärmt werden. Sie geben ihre Wärme in Form von Strahlung wieder ab. Dies geschieht ohne zusätzliche Luftbewegungen. Beim Auftreffen auf andere Körper (den Menschen) wird die Strahlung in Wärme umgewandelt. Auf diesem Prinzip beruht zum Beispiel der Kachelofen.
Konvektionsheizung - Die Luft wird durch Vorbeiströmen an warmen Heizquellen erwärmt
Die meist unter den Fenstern angeordneten, gerippten Heizkörper erwärmen den stetigen Luftstrom. Er steigt erwärmt nach oben. Kühlt er sich wieder ab, „fällt“ er zu Boden um von unten wieder durch die Rippen der Wärmequelle zu strömen. Auf diesem Prinzip beruhen ebenfalls Umluftöfen.
Behaglichkeit - Theorie und Praxis
In der DIN 1946 wird die so genannte "Thermische Behaglichkeit" definiert, die gegeben ist, wenn der Mensch Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftbewegung und Wärme-Strahlung in seiner Umgebung als optimal empfindet. Behaglichkeit kann, da sie individuellen Schwankungen unterliegt, nur als Bereich verstanden werden.
Thermische Behaglichkeit wird beeinflusst durch:
- Lufttemperatur des Innenraumes
- Temperatur der Oberflächen
- Temperaturgefälle innerhalb des Raumes
- Luftbewegung (Zugerscheinungen)
- Luftqualität und relative Luftfeuchte
Weitere Faktoren sind Kleidung, Aufenthaltsdauer und Tätigkeit des Menschen.
Die DIN 1946 arbeitet als Richtwert für empfohlene Temperaturen mit der so genannten operativen Raumtemperatur. Diese Größe setzt sich aus einer Berechnungsformel zusammen, mit den Hauptfaktoren: Lufttemperatur des Innenraumes und Temperatur der Oberflächen. Das bedeutet, wird beispielsweise die Oberflächentemperatur der Wände erhöht, kann die Lufttemperatur gleichzeitig gesenkt werden, ohne dass Behaglichkeitseinbußen entstehen.
Im Gegenteil: Jeder kennt die Erfahrung der gesteigerten Müdigkeit durch zu warme Luft. Kühlere Luft und wärmere Oberflächen dagegen vermitteln ein Gefühl der Wärme "von innen".
Diese Empfindung beruht auf der physikalischen Tatsache, dass Strahlungswärme nicht über den "Umweg" der Luft transportiert wird, sondern die als Strahlung transportierte Energie (geringere Verluste) erst unmittelbar am Körper des Menschen in Wärme umgewandelt wird. Gleichzeitig sorgt die kühlere Lufttemperatur dafür, dass die körpereigenen Sensoren die Poren geschlossen halten.
Temperaturgefälle und Luftbewegung (Zugerscheinungen)
Eine Konvektionsheizung fördert das Temperaturgefälle und die erhöhte Luftbewegung, beides negativ auf die Behaglichkeit einwirkende Größen. Die erwärmte Luft steigt ständig nach oben, das heißt es ist schnell „fußkalt“.
Durch die Aufwärtsbewegung werden im Mikrobereich hohe Luftgeschwindigkeiten erzeugt. Diese könnten nur durch eine Erhöhung der Temperaturen für das Behaglichkeitsempfinden kompensiert werden. Außerdem steigt die Staubbelastung (Luftqualität).
Eine hohe Lufttemperatur führt zwangsläufig zu niedriger relativer Luftfeuchte. Der „trockene Nase Effekt“ hat zunehmende Anfälligkeiten für Krankheiten und Allergien zur Folge.
Die in der DIN angegebene Größe der Lufttemperatur des Außenraumes spielt für das Empfinden eine untergeordnete Rolle. Sie wird zum Beispiel auf den Faktor Kleidung einen gewissen Einfluss haben, jedoch für das allgemeine Behaglichkeitsempfinden im Innenraum relativ bedeutungslos sein.
Temperierung als Weiterentwicklung des Kachelofens
Im Bereich des ökologischen Bauens wurde in den vergangenen Jahren ein Heizprinzip wiederentdeckt und mit modernen Möglichkeiten weiterentwickelt, welches eine Antwort auf die speziellen Fragen der thermischen Behaglichkeit geben kann.
Heizschlangen werden innerhalb der Außenwand unter Putz verlegt und erwärmen diesen kältesten Bauteil auf der Innenseite auf eine Durchschnittstemperatur von maximal 25 Grad Celsius.
Dem Körper wird keine Wärme entzogen. Die Temperierung basiert wie der Kachelofen auf dem Prinzip der Wärmestrahlung. Im Gegensatz zu diesem operiert sie jedoch mit großen Oberflächen, mittleren Oberflächentemperaturen und der Strahlung von der Peripherie kommend.
Was ist eigentlich mit dem K-Wert?
Die Wärmeverluste in Außenbauteilen geschehen hauptsächlich durch die Schwingung von darin befindlichen Wassermolekülen. Durch den Einsatz der Temperierung wird die Trocknung der Baumasse erreicht, welches einen erhöhten Wärmedämmeffekt der Außenwand zur Folge hat.
Außerdem hebt die Trocknung die Kapillarwirkung des Mauerwerks auf und verhindert so das Aufsteigen von Feuchtigkeit, ein Effekt, der hochinteressant für die Thermische Bausanierung ist. Die Fähigkeit massiver Wände, Wärme zu speichern, kommt optimal zur Wirkung.
Kosten
Der gemessene Energieverbrauch bei realisierten Projekten entspricht etwa dem von vergleichbaren Niedrigenergiehäusern. Die Anforderungen der neuesten Wärmeschutzverordnung werden durch den Einsatz von Temperier-Systemen erfüllt. Dies ist gerade für die Altbausanierung von Vorteil.
Die Herstellungskosten liegen etwas über denen vergleichbarer konventioneller Heizsysteme. Dies wäre im konkreten Fall den eingesparten Dämmkosten und ähnlichem gegenzurechnen.
Aufgaben und Fragestellungen
Da die Temperierung innerhalb der Wand verlegt wird, ist es unbedingt notwendig, die Verlegung der Rohre exakt zu dokumentieren. Dies kann mittels Verlegeschemata geschehen und bewahrt den Nutzer davor, „aus Versehen“ einen Nagel in ein wasserführendes Rohr zu schlagen.
Der Einsatz der Temperierung ist von Fall zu Fall abzuwägen. Bestehen die Wände beispielsweise innen aus Natursteinsichtmauerwerk oder gibt es schützenswerte denkmalpflegerische Befunde, ist es unter Umständen sinnvoller, auf konventionelle Heizsysteme zurückzugreifen.
Erfahrung Behaglichkeit
Zum Abschluss soll der Nutzer zu Wort kommen. Einige Schüler der 11. Klasse der Freien Waldorfschule Weimar kleideten ihre Erfahrungen des neu gebauten und mit Temperierung ausgestatteten Klassenraumes in folgende Worte:
„So eine angenehme Wärme haben wir noch nie erlebt.“
Erfahrungen in der Waldorfschule haben gezeigt, dass der Energieverbrauch im temperierten Neubau (1.BA) circa ein Drittel niedriger ist als im „Alten Schulhaus“.
