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Wie geben Heizflächen ihre Energie weiter?

Konvektionsluft:

Das Wort Konvektion besitzt seine Wurzeln im Lateinischen und bedeutet so viel wie: zusammenbringen. Manchmal wird sie im alltäglichen Sprachgebrauch auch als Wärmeströmung bezeichnet. Physikalisch gesehen handelt es sich dabei um eine Form der Wärmeübertragung. Es wird also thermische Energie von einem Ort zum anderen transportiert. Auf molekularer Ebene wandern also Teilchen mit viel Energie von einer Destination zu einer anderen. Die Konvektion im Allgemeinen kann sowohl in Flüssigkeiten, als auch in Gasen stattfinden. Im Bereich des Heizens meint der Prozess aber das Erwärmen der Raumluft über eine Heizquelle. Der physikalische Prozess der Wärmedistribution im Raum verursacht eine Luftströmung. Das lässt sich mit den entsprechenden Messgeräten als leichter Wind war nehmen. Man kann die Konvektion einmal als natürlichen oder als künstlichen Vorgang unterscheiden. Bei ersterem verteilt sich die Wärme aufgrund der unterschiedlichen Dichte im Zimmer. Die warmen Luftteilchen steigen dabei nach oben und sammeln sich unter der Decke. Eine künstliche Konvektion wird beispielsweise durch Gebläse verursacht.

Wie aber geschieht die Energieabgabe bei einem Kaminofen?

Jetzt haben Sie auch schon eine gute Vorstellung davon, wie ein Ofen mit Konvektionsluft heizt. Das Feuer in der Brennkammer ist die Wärmequelle. Der Kaminofen saugt an der Unterseite über ein extra Rohrsystem die kühle Raumluft an und erwärmt diese. Auf der Oberseite wird sie als warme Luft wieder abgegeben. Aufgrund der Hitze des Feuers und der Dichteunterschiede entsteht eine Strömung und die Konvektion wird in Gang gesetzt. Einige Öfen arbeiten zusätzlich mit Gebläsen, um die Geschwindigkeit des Luftstroms zu erhöhen. Bei vielen Öfen gibt es die Möglichkeit, die austretende Konvektionsluft in eine gewisse Richtung zu lenken. Meistens erfolgt das in Richtung Decke oder in den Raum hinein. Es entstehen Verwirbelungen in der Luft, die für eine Durchmischung sorgen. So kann sich der Raum aufheizen.

Wärmestrahlung:          

Die Wärmestrahlung ist auch unter dem Begriff thermische Strahlung bekannt. Manchmal wird sie auch als Temperaturstrahlung bezeichnet. Dabei handelt es sich genau genommen um eine Form der elektromagnetischen Strahlung. Sie kann von festen Körpern, Gasen und Flüssigkeiten ausgehen. Von der Sache her verhält sich die Wärmestrahlung ähnlich wie Licht, besitzt aber eine andere Wellenlänge und kann vom menschlichen Auge optisch nicht wahrgenommen werden. Die dahinter liegenden Mechanismen und die genaue Funktionsweise zu erklären ist allerdings recht kompliziert.

Unter Wärmestrahlung versteht man im Bereich der Heizung eine Art des Wärmetransports. Bei einem geschlossenen Kamin oder Kaminofen merken wir das zum Beispiel an der Frontscheibe. Auch die Außenhülle solcher Geräte gibt nach einiger Zeit des Betriebs diese Form von Energie an die Umgebung ab. Wärmestrahlung lässt sich bei Einzelfeuerstätten gezielt zur Erwärmung des Raumes nutzen. Beispielsweise besitzen viele Kaminöfen eine Verkleidung aus Naturstein. Diese kann aus Speckstein, Keramik, Sandstein oder anderen Materialien bestehen. Die Verkleidung funktioniert wie ein natürlicher Wärmeakku. Die Steine saugen sich mit der Energie des Feuers aus der Brennkammer regelrecht voll. Nach einigen Stunden sin sie ausreichend aufgewärmt und können die thermische Energie als Wärmestrahlung wieder an die Umgebung abgeben. Die Steine fühlen sich richtig schön warm an und können auch heiß werden. Selbst nachdem das Feuer erloschen ist, verlieren sie ihre Energie nicht wieder sofort, sondern behalten sie einige Stunden bei. Es gibt sogar einige Kaminsysteme, die sich ausschließlich auf das Heizen mit Wärmestrahlung spezialisiert haben. Das ist zum Beispiel bei einem Grundofen der Fall. Diese Art von Kaminen besteht im Prinzip aus einer großen Speichermasse, in die eine Brennkammer eingebettet wurde. Dank einer cleveren Konstruktion wird ein Großteil der Energie aus dem Feuer in die Speichersteine gepumpt. Solche Öfen können die Energie lange speichern und auch über einen großen Zeitraum hinweg wieder abgeben. Bei einigen Modellen fühlt sich die Außenhaut des Ofens sogar 24 Stunden nach dem Befeuern noch angenehm warm an.

Wärmestrahlung besitzt gegenüber dem Heizen mit Konvektionsluft einen entscheidenden Vorteil: Sie heizt den Raum durchdringender und intensiver auf. Das ist vor allem darauf zurückzuführen, dass beim Erwärmen ein sogenannter Strahlungsaustausch stattfindet. Das bedeutet, die Wärmestrahlung wird von den Objekten und dem Raum selbst immer wieder reflektiert. Die Luftschichtungen im Zimmer können sich nicht so stark ausprägen und es erfolgt eine gleichmäßigere Wärmeverteilung. Dadurch geht beim Lüften des Raumes auch nicht so viel Wärme wieder verloren.

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