Bautenschutz, Inventarschutz, Exponatschutz, Instrumentenschutz und Gesundheitsschutz durch richtiges Heizen mit der Hüllflächentemperierung

Absaufende Dämmstoffe können Heizenergie nicht einsparen. Das kann die Heiztechnik selbst.

Die raumlufterhitzende Konvektionsheizung verpufft die Energie durch Fugen und Ritzen, durch Fenster und Türen. Raumluft erhitzende Heizsysteme liefern zwangsweise Kondensat und Dauerfeuchte in die immer etwas kühleren Außenwände bzw. Inventar.

Nur eine Strahlungsheizung kann Energie auch wirklich sparen.

Strahlungsheizung

Die Bauart und Verteilung der Strahlungsheizkörper und Betriebsweise spielen dabei eine wesentliche Rolle.

Die technische Umwälzung der Moderne hat auch in der Heiztechnik ihre Spuren hinterlassen. Während früher grundsätzlich strahlungsintensive Heiztechnik mit geringem Energieeinsatz Bauwerk und Mensch vernünftig, schadensarm und gesund erwärmte, brachte das 19. Jahrhundert entscheidende Änderungen:

mehr und mehr entwickelte sich die Heiztechnik zur lufterhitzenden und luftbewegenden Konvektionsheizung. Die herkömmliche Erwärmung des Hauses und seiner Bewohner in der kühlen Jahreszeit machte sich das von der Sonnenstrahlung abgeleitete Erfahrungswissen technisch zunutze. Dabei waren wohl die Kenntnisse rund um das Kochen und Backen ausschlaggebend. Die langfristig wärmespeichernden und wärmeabstrahlenden Steine des Lagerfeuers dürften die Aha-Einsicht ausgelöst haben, die zum Backofen und folgerichtig zur Strahlungsheizung geführt haben. Natürlich gehörte auch die Ersterfahrung am Lagerfeuer dazu: vorne schwitzen, hinten - im Strahlungsschatten - frieren.

Ein Versuch im John B. Pierce Laboratory, USA, verdeutlichte das Ziel vernünftiger Heiztechnik:

Personen in einem Raum mit 50°C warmer Luft und gekühlten Wänden froren jämmerlich, während sie bei 10°C und erhitzten Wänden ins unangenehme Schwitzen gerieten

(Quelle: Techn. Info "Strahlungsenergie - die Ur-Energie, neu entdeckt, TT Technotherm GmbH, Nürnberg).

Es kommt also nicht darauf an, das Lebensmittel Luft als staubiges Heizmedium zu vergewaltigen, sondern auf die Strahlungsqualität der Umgebung:

Im historischen Massivbau gibt es die Temperierung der Raumhülle mittels einfacher oder raffinierter Heiztechniken sozusagen seit der Antike bis in die Neuzeit. Die Baumeister der römischen Thermen und Kloster- bzw. Burgenbauten mit ihrem unter dem Fußboden geführten Heizsystem, der Hypokaustenheizung, und der über Heißdampf (keine Rauchspuren) erfolgten Wärmeverteilung in die teils mit Hohlziegeln (lat. Tubuli) errichteten Wand verstanden die Heizungsprobleme, das Energiesparen und die Substanzschonung im Massivbau nicht nur mittels Wahl einer gegenüber Feuchte- und Temperaturschwankung extrem dämpfungsfähigen und störungstoleranten Baukonstruktion durchaus zutreffend:

sie erwärmten die Raumhülle, nicht die Raumluft.

Der berühmte schweizer Baufachmann Paul Bossert schreibt:

"Der griechische Begriff Hypokauston wird in Latein mit Vaporarium übersetzt. Das bedeutet, dass ein Tubuli weder ein Lüftungsziegel noch eine Abgasführung war. Ausserdem waren die Tubuli oben vermauert bzw. geschlossen.

Vapore weist auch nicht auf Rauchgase und Heissluft hin, sondern auf Dampf bzw. Dunst, dessen Kondensat nach der Wärmeabgabe via Kondensatrücklauf auf dem gemauerten Hypokausten-Unterboden zum Praefurnium zurückgeführt wurde. Die Römer hatten eine Kondensationsheizung.

Offenbar vertrug die römische Bauweise diese Dampfheizung - sie hatten ja auch noch keine schimmelfördernden Kunstharzanstriche und -putze, geschweige denn Wärmedämmverbundsysteme (WDVS). Jedenfalls wurden die Wände durch die sich anlagernde Kondenswärme warm. Folge:

• Strahlungswärme statt schmutz- und feuchtebelastender Warmluftströmung, warme, trockene und schimmelfreie Wände gegenüber der systematisch kühleren Raumluft.

So wird es erklärbar, daß wir in historischen Räumen bis zur Einführung luftbeheizender Systeme sehr langfristige Instandhaltungsintervalle von Raumschale und Inventar über viele Jahre haben, während danach in kürzesten Zeitabständen intensivste Maßnahmen gegen Schimmel, Pilz, Schwamm, Flächen- und Detailverschmutzung, Malschicht und Putzablösung, Untergrundverrottung, Salzdruckmobilisation im Dauerwechsel von Lösung und Kristallisation, Rißbildung, Instrumentverstimmung, Flächen- und Bauteilkorrosion an Malflächen und Metallbauteilen usw. nötig sind. Als Dauerbrenner intelligentester Haustechnik, Planungs- und Handwerksleistung. Dabei war das echte Kosten- und Energiesparen früher entscheidend:

Trockene Räume lassen sich mit Strahlungstechnik am wirtschaftlichsten heizen.

Strahlungsgeschichtliches zur Heizmethode

Auch transportabel aufgeständerte Becken mit glühender Kohle boten bis über das Mittelalter hinaus eine lokal und kurzfristig wirksame Wärmequelle. Sie strahlten den wärmebedürftigen menschlichen Körper und die Raumhülle im Sinne einer Bauteiltemperierung an, ohne Umweg über die leicht flüchtige Luft.

Als stationäre Strahlungsheizkörper funktionierten dann die Kachelöfen und offene Kaminfeuerungen, die in den Raum hineinstrahlten und durch Strahlungsausgleich zwischen den Wänden zu angenehmen Umgebungstemperaturen führten. Und das bei geringem Energieverlust, da die flüchtige Raumluft kaum bzw. nur sekundär erhitzt wurde und die Wärmeenergie in speicherfähigen Umgebungsflächen bzw. dem massiven Grundofen lange "festgehalten" wurde. Obendrein sorgte das wärmende "Rückgrat" der Kaminanlage für beste Ausnutzung der Rauchabgase.

Die Strahlungsheizung ist dem Menschen auch physiologisch naturgemäß. Der menschliche Körper kann über die Haut 99% der auf ihn einwirkenden Wärmestrahlung aufnehmen. Seit urdenklichen Zeiten ist er der Sonnenstrahlung / Solarstrahlung ausgesetzt, die Körperkonstitution ist auf die Sonne eingerichtet. Sobald es aber zu feuchtwarmen Luftströmen kommt, bricht die Gesundheit zusammen (z.B. Föhnschmerzen und seuchengefährdete Tropen). Wenn wir feuchtwarme Atemluft einatmen, müssen wir neben der Luftkühlung unseres Körpersystems zusätzlich zum Temperatur- und Feuchteaustausch über die fußballfeldgroße Lungenoberfläche die Wasserkühlung einschalten und beginnen zu schwitzen. Das fordert unserem Körper Energie ab, die dann der Immunabwehr fehlt. Ein leichter Luftzug - und schon sind wir verschnupft, drohen Husten Schnupfen, Heiserkeit, Asthma und Allergie.

Bei einer Heizung mit Radiatoren und Konvektoren in abgedichteten Räumen

Über 1/3 der deutschen Wohnbevölkerung sind inzwischen Allergiker, 8.000-10.000 Asthmatote jährlich in Deutschland.

Absaufende Dämmpakete, überdichte Schimmelbuden, verschleimte Lüftungsanlagen und schadstoffverwirbelnde Heizsysteme dienen diesem Ziel.

Konventionelle Heizung (Konvektionswärme):

Raumluft wird durch den Heizkörper der Konvektionsheizung erwärmt und steigt auf. Die Luftströmung wirbelt Staub, Milben und Bakterien auf. Der Fußbodenbereich und kritische Raumecken bleiben kalt. 1885 wurde für Prof. Hermann Rietschel ein Lehrstuhl für Heizung und Lüftung an der TU Berlin eingerichtet. Die Dampfmaschine hielt Einzug in der Technik. Hermann Rietschel erfand den lufterhitzenden Rippenheizkörper inklusive seiner Berechnungsgrundlagen.

Dieser Einbruch moderner Technik revolutionierte seitdem die energetisch und gesundheitlich die Strahlungsheizung zur nicht mehr effizienten und krankmachenden Konvektionsheizung.

Nun entwich wegen des Dichteunterschiedes überhitzte Luft aus dem Bauwerk, (warme Luft ist leichter als Kalte, sich erwärmende Luft dehnt sich aus. In beiden Fällen muß sie letztlich über Fugen entweichen) nun zog es an allen Ecken und Enden schon allein wegen der heizungstechnisch erzwungenen Luftumwälzung, nun wurden die Raumschalen schwarz und die teure Heizluft staute sich an der Decke, entwich über die oberen Fensterfugen ohne Nutzer mit Wärme versorgen zu können. Die vorhandenen Vorschläge und Versuche, nun auch das Prinzip der Strahlungsheizung technisch weiterzuentwickeln, blieben bescheiden. In den seit dem 19. Jh. erscheinenden Jahrgängen der Verbandszeitschrift "Der Gesundheits-Ingenieur", (vorm. "Der Rohrleger und Gesundheitsingenieur") kann die Entwicklung nachgelesen werden.

Resultat der Fehlorientierung: Überdimensionierte Heizanlagen.

Ähnliche Ergebnisse brachten die Entwicklung der Fußbodenheizung und die wirkungstechnisch mit ihr verwandte strömungsreduzierte Luftheizung von Großräumen mit bodennahem Luftauslaß. Es entsteht zwar keinen dauernder Konvektionsauftrieb, aber die langsam erhitzte Luftschicht am Boden wird zu plötzlichen Auftriebsbewegungen angeregt. Die stoßweise aufsteigende erhitzte Luftschicht erzeugt ihrerseits dann erhöhte Verschmutzung und Kondensatdurchfeuchtung der kühlen Wände, der unterkühlten Decken:

Es kommt zur Bauteilkorrosion.

Abgesehen davon, daß die Fußbodenheizung im Gegensatz zur Sonne den Körper zum Teil über die Fußsohlen erwärmt, stört sie dort die natürliche und zur Körperkühlung physiologisch erforderliche Wärmeabgabe und erzeugt die im Bild dargestellten Warm- und Schmutzluftwalzen im Raum. Die Fußbodenheizung reagiert träge auf Regelungseinflüsse, sie muß mit teuer Energie erst den Estrich auf Solltemperatur bringen, bis sie die Bodenoberfläche so durchwärmt, daß dort Wärmestrahlung abgegeben wird und die Luft konvektieren kann.

Was ist also der Unterschied zwischen einer Hüllflächentemperierung und einer Fußbodenheizung?

Konvektionsheizung und Fußbodenheizung

• Die Wirkung auf den Körper. Der sich bei der Fußbodenheizung ausbildende Warmluftsee, der sich bei genügender Füllung nach oben entladen muß. Einschließlich Staubluftaufwirbelung bei beiden Systemen und Systemträgheit der Fußbodenheizung.
• Kondensatgefärdung von Wand und Decke, Innenraumecken und aller abkühlenden Flächen.
• Verschattungsproblem an den unterversorgten Wänden, Decken, damit einhergehende hohe Energieverluste in den wärmeströmungstechnisch unterversorgten Innenraumecken, in denen es aus Gründen zu 1 und 2 dann schimmelt.

Hüllflächentemperierung

• In den späten 70er Jahren wurde die alte uneffektive Heiztechnik erstmals abgelöst. Der Heizungsingenieur Alfred Eisenschink ("Falsch geheizt ist halb gestorben") setzte Maßstäbe durch die Entwicklung seiner sancal-Strahlungsheizung mittels Kleinkonvektoren hinter Fußbodenheizleisten. Sie versorgten die Wandoberfläche mit Wärme, die von dort in den Raum strahlte.
• Dipl.-Ing. Architekt Assmann übernahm die wesentlichen Ideen bei Eisenschink, baute Kleinkonvektoren, nun aber in Wand-Boden-Vorsatzschalen als Wärmestrahlfläche.
• Henning Großeschmidt führte die Temperierung als träge Strahlungsheizung im Sinne einer Bauteiltemperierung dann für den Museumsbereich ein. Sie erfüllt ihre Hauptaufgabe - neben der von Großeschmidt ins Feld geführten "thermischen Trockenlegung" - der exponatschützenden Klimastabilisierung über die gewöhnliche Heizperiode hinaus mit ganzjähriger Leistungsbereitstellung und Dauerbetrieb.
• In den letzten Jahren hat insbesonders Prof. Dr.-Ing. habil. Claus Meier auf diesem Gebiet publiziert.

Nachtabsenkung

Ausgerechnet wenn es nachts besonders kalt ist und die Gebäudehülle schneller auskühlt, wird bei der Konvektionsheizung weniger geheizt:

das führt zu Kondensatbildung auf der Außenwand!

Die dann notwendig werdende Zusatzheizleistung am Tag fällt dann wegen der automatischen Regelung nicht auf. Abkühl- und Aufheizvorgänge führen zu Mehrenergieverbrauch bei ständiger Kondensatversorgung auf der Wandoberfläche. Die Haltung einer Dauertemperatur mit stetig gleichbleibender Energiezufuhr erfordert einen weit geringeren Energieeintrag weil ständige Anheizverluste vermieden werden (So haben beispielsweise Heizbrennerstarts einen energetisch sehr geringen Wirkungsgrad, die Wandkondensate verringern die Wanddämmwirkung uvm.).

Ergebnis:

Das Gebäude kühlt in der Nacht aus. Am nächsten Tag kann dann die reduzierte Heiztechnik nicht in der notwendigen Geschwindigkeit die unterkühlten Raumhüllen und die abgefrostete Raumlufttemperatur der Nutzräume aufheizen.

Das Haus schimmelt!

Verbreitung der Hüllflächentemperierung

Bisher wird die Hüllflächentemperierung vorwiegend im denkmalgeschützten Altbau verwirklicht. Doch auch immer mehr Neubauträger und Eigenheimbauer nutzen diese wirtschaftlich, technisch und gesundheitlich überlegene Technik. Viele Bauarten sind denkbar, um die für den Einzelfall beste Lösung zu finden.

Wenn ein Heizungsingenieur zu teuren und technisch nachteiligen Heizsystem rät, kann es dafür Gründe geben:

• Teure Technik liefert mehr Honorar.
• Planungsträgheit des Ingenieurs - er verwertet schon an andere Kunden verkaufte Planungsleistungen mit inzwischen überholter teurer Technik lebenslänglich weiter - nach Bedarf etwas oberflächlich modernisiert.

Dem steht natürlich entgegen, daß die Honorarordnung, das Kammerrecht und die Rechtsprechung den Planer verpflichten, sich ständig fortzubilden, die Auftraggeber sowohl technisch als auch wirtschaftlich optimal zu bedienen. Damit ist die Suche nach besonders qualifizierten Firmenlösungen natürlich ebenso gefordert wie das Nutzen neuer bzw. besonders bewährter Technik im Planungsvorschlag.

Fazit Hüllflächentemperierung:

• Die Nebenwirkungen der Konvektorheizung müssen Sie mit der Hüllflächentemperierung nicht mehr fürchten
• Keine kalten Außenwände.
• Keine Wärmebrücken bei Heizkörpernischen, denn es gibt keine.
• Keine spürbaren Wärmeverluste beim Lüften, da die Strahlungsintensität unverändert bleibt.
• Keine Staubverwirbelung und -anhaftung an den Wänden, Gardinen etc..
• Keine vergrauten Tapeten.
• Keine Geruchsbelästigung durch überhitzte Staubteilchen (Verschwelung).
• Keine Austrocknung der Schleimhäute.

Fazit bisher:

• Schlechte Luftionisation (beeinträchtigt die Widerstandskräfte des Körpers)
• Häufiger Erkältungskrankheiten der oberen Atemwege