Leistungsbedarf Wandheizung

27.02.2013



Hallo,

die vorteilhaften Wirkungen von warmen Außenwänden werden ja vielfach benannt.

Meine Frage wäre, wie man den Leistungsbedarf einer Wandheizung abschätzen kann.

Beschränken wir uns für ein Beispiel auf einen Raum, dessen Heizlast sich durch eine Außenwand und die Fenster ergibt. Dieser Raum soll mittels Wandheizung an der Außenwand (AWH) beheizt werden. Aus der Raumheizlast können wir bei AWH die Außenwandfläche streichen. Bleibt also in Richtung Raum noch der Wärmebedarf zu decken, den die Fenster verursachen. Angenommen dieser Bedarf ist bei -10 Grad Außentemperatur mit einer Wandtemperatur von 23 Grad gedeckt, so dass sich 20 Grad Raumlufttemperatur einstellen.

Die innen 23 Grad warme Wand verursacht aber auch eine Energieabgabe nach draußen. Je nach Wand wird die erheblich größer sein als die Energieabgabe in den Raum.
Wie kann man die Leistung bestimmen, die bei den genannten Temperaturen nach außen abgegeben wird?

Mit der Berechnung nach u-wert.net wird man falsch liegen, weil der U-Wert nur den Energieübergang von der Innenraumluft auf die Außenluft beschreibt. D.h. von 20 Grad Raum auf -10 Grad außen, wobei die Wand dazwischen aber immer kälter ist als die Raumtemperatur.

Bei der AWH gibt es den Energiefluss von der Innenraumluft an die Außenluft nicht, wenn die Wand wärmer ist als die Inneraumluft. Das dürfte bei AWH immer der Fall sein, wenn die AWH die einzige Heizung im Raum ist.

Meine Überlegung ist, ob man mit u-wert.net doch irgendwie zu einem Ergebnis kommt. Dort wird ja auch immer die Oberflächentemperatur an der Innenwandseite angegeben, die sich für den eingegebenen Wandaufbau bei einer bestimmten Raum- und Außentemperatur ergibt. Wenn man annimmt, dass es für die nach außen abgegebene Energiemenge der AWH egal ist, wie die Wand beheizt wird (z.B. mit Wasser oder mit warmer Raumluft), dann kann man die Raumtemperatur in der Berechnung so lange erhöhen, bis sich die Wandtemperatur ergibt, die bei AWH benötigt würde.
Ich nenne die so ermittelte Raumtemperatur einmal Ersatz-Raumtemperatur.

Habe als Beispiel eine 38cm Vollziegelwand mit beidseitigem Kalkputz 15mm angegeben (u-wert= 1,67). Um eine Wandtemperatur von etwa 23 Grad zu erreichen wird bei -10 Grad AT eine Ersatz-Raumtemperatur von 33 Grad benötigt.

Multipliziert man jetzt den U-Wert mit der Temperaturdifferenz zwischen Außen und der Ersatz-Raumtemperatur, dann bekommt man eine Leistung, die der Leistung entsprechen könnte, die die AWH nach außen abgibt.

Man kann vielleicht auch die Temperaturdifferenz bei normaler RT mit der Differenz nach Ersatz-RT vergleichen und bekommt so eine Aussage, um wieviel der Leistungsbedarf einer AWH größer ist als der einer anderen Heizung, die nur die Raumluft erwärmt.

Meinungen?



Der Wärmeverlust nach außen ...



... ist vor Kurzem bereits in diesem Thread http://community.fachwerk.de/index.cfm/ly/1/0/forum/a/showForum/206340$.cfm Thema gewesen.

Der Einfachheit halber möchte ich jedoch einen meiner Beiträge hier nochmals einstellen:

Wandheizungen ohne Dämmung in Richtung der Kaltseite können zu erheblichen, u. U. immensen Wärmeverlusten führen.

In diesem Zusammenhang sollte man wissen, dass sowohl die Innenwandoberflächen- als auch die Betriebstemperatur für das Maß der rückseitigen Wärmeverluste bestimmend sind.
Je höher die v. g. Temperaturen und je niedriger die Außenlufttemperatur ist, desto höher sind die potentiellen Wärmeverluste durch Transmission.


Der Transmissionswärmeverlust bei einer gegebenen Temperaturdifferenz innen-außen kann für einen Wandaufbau nach der Formel

QT = A • U • Delta T

berechnet werden.

Dabei stehen:

QT für den Transmissionswärmeverlust in W
A für die Wandfläche in m²
U für den Wärmedurchgangskoeffizient der Wand (U-Wert) in W/m²•K
Delta T für die Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Außenbereich in K



Im Fall von Wandheizungen ist bei der Berechnung jedoch zu berücksichtigen, dass der Wärmedurchgangskoeffizient U unter besonderen Maßgaben zu ermitteln ist:
Es darf lediglich der Wandaufbau zwischen der Installationsebene, also der Wärmequelle, und der Wandaußenseite in die Berechnung einbezogen werden.
Dies bedeutet, dass mit der Berechnung gewissermaßen im Wandaufbau und nicht wie ansonsten üblich an der Wandinnenseite angesetzt werden muss.
In der Folge ist der raumseitige, innere Wärmeübergangswiderstand zwischen Raumluft und Wandoberfläche, der sogenannte Rsi-Wert, in der Berechnung nicht anzusetzen.
Über diesen Rsi-Wert fließt im Regelfall der Widerstand in die Berechnung ein, der sich der Temperaturübertragung von der Innenluft auf die Wandoberfläche entgegenstellt.


Was bedeutet das in der Praxis?

Betrachten wir als Beispiel mal eine für Wohngebäude aus den 30er Jahren des 20. Jahrhunderts typische Außenwand mit folgendem Aufbau:

1,5 cm Kalkinnenputz
12 cm Ziegelvollstein, Rohdichte 2.000 kg/m²
6 cm Luftschicht, ruhend, Wärmestrom horizontal
12 cm Ziegelvollstein, Rohdichte 2.000 kg/m²
2 cm Kalkaußenputz



Ausgehend von einer normalen Konvektionsheizung ergibt sich für diesen Wandaufbau nach der normierten Berechnung ein U-Wert von 1,562 W/m²•K.

Legt man hingegen eine direkt auf den Innenputz montierte Wandheizung zu Grunde, ist der Rsi-Wert nicht in die Berechnung mit einzubeziehen.
Bedingt durch das Entfallen des inneren Wärmeübergangswiderstandes verschlechtert sich der U-Wert der vorhandenen Wandkonstruktion auf 1,960 W/m²•K.

Gleichzeitig ist aber auch noch die den Wärmeverlust beeinflussende Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Außenbereich in Ansatz zu bringen.
Die Außentemperatur soll für das Berechnungsmodell einheitlich mit -12 °C zu Grunde gelegt werden.
Im Fall der Konvektionsheizung werden 20 °C Innentemperatur angesetzt, wonach sich eine Temperaturdifferenz ?T von 32 K ergibt.
Für die Wandheizungsvariante wird eine mittlere Wassertemperatur von 35 °C angenommen. Die Temperaturdifferenz Delta T beträgt somit 47 K.

Danach errechnen sich folgende Transmissionswärmeverluste pro m² Wandfläche bei den vorgegebenen Temperaturdifferenzen:

QT = 49,98 W für die Konvektionsheizungsvariante
QT = 92,12 W für die Wandheizungsvariante

Gegenüber der Konvektionsheizung würde eine Wandheizung auf der Innenseite der Außenwand unter den vorangehend beschriebenen Randbedingungen etwa 84 % mehr Wärmeverlust zur Folge haben.

Um dies zu verhindern, d. h. wenigstens auf einen mit der Konvektionsheizungsvariante vergleichbaren Wärmeverlust zu kommen, müsste eine Dämmung der Außenwand vorgesehen werden.
Die Dämmung könnte prinzipiell hinter der Wandheizungs-Installationsebene angeordnet, ggf. als nachträgliche Kerndämmung eingeblasen oder als Außendämmung, z. B. in Form eines Wärmedämmverbundsystems oder einer gedämmten, hinterlüfteten Vorsatzschale, aufgebracht werden.
Da im Regelfall die Wandheizung nicht träge sein soll, empfiehlt es sich, die Dämmung vorzugsweise direkt hinter der Wandheizungsebene anzuordnen.

Um bei dem v. g. Wandaufbau zu bleiben, müsste mit der Dämmung mindestens ein U-Wert von 1,06 W/m²•K erreicht werden, um eine energetische Verschlechterung vermeiden zu können.

Hierzu einige Beispiele:

0,990 W/m²•K mit einer 20 mm starken Holzfaserdämmplatte der WLG 040
0,990 W/m²•K mit einer 30 mm starken Calciumsilikatplatte der WLG 060
0,965 W/m²•K mit einer 50 mm starken Heraklith-Platte des Typs BM (WLG 095)

Damit würde man energetisch aber nur den Status quo beibehalten können und noch keine Verbesserung erzielen.
Eine Verbesserung ist aber in genau diesem Fall nach der EnEV gefordert.
Sobald nämlich Dämmschichten eingebaut werden, gilt als Höchstwert des Wärmedurchgangskoeffizienten (Umax) 0,24 W/m²•K.

Dies bedeutet, dass über die Dämmung zur Erhaltung des energetischen Status quo hinaus noch zusätzlich zu dämmen ist.
Um bei den vorherigen Dämmvarianten zu bleiben, bedeutet dies im Einzelnen die Realisierung folgender U-Werte und Gesamtdämmstärken:

0,235 W/m²•K mit 150 mm starker Dämmung aus Holzfaserdämmplatten der WLG 040
0,235 W/m²•K mit 225 mm starker Dämmung aus Calciumsilikatplatten der WLG 060
0,237 W/m²•K mit 335 mm starker Dämmung aus Heraklith-Platten des Typs BM (WLG 095)

Allen Innendämmungen ist nun aber gemein, dass der Taupunkt in der Außenwand weiter nach innen verlagert wird, was wiederum erhebliche Auswirkungen und Folgen haben kann.
So kann davon ausgegangen werden, dass bei allen drei o. g. Dämmungen Tauwassermengen ausfallen, die bauschädlich sein können.
Dem könnte nur durch den Einbau raumseitiger Dampfbremsen, u. U. sogar Dampfsperren entgegengewirkt werden.
Doch spätestens in diesem Zusammenhang stellen sich einige entscheidende Fragen:

1. An welchen Stellen fällt Tauwasser aus?
2. Ist die Tauwassermenge tolerierbar?
3. Auf welcher Ebene im Wandaufbau ist eine Dampfbremse / Dampfsperre einzuziehen?
4. Wie ist die Dampfbremse / Dampfsperre auszulegen?
5. Wie verhält sich der Wandaufbau in der Nichtheizperiode, d. h. bei Umkehrung des Diffusionsstromes?



Hierzu ist zu sagen, dass eine verlässliche Berechnung gem. DIN 4108 und DIN EN ISO 6946 zur Festlegung eines bauphysikalisch einwandfreien Wandaufbaus unter den besonderen Randbedingungen von Wandheizungen jedoch nicht möglich ist. - Dies wurde uns auf Anfrage von einem der führenden einschlägigen Software-Unternehmen bestätigt.
Der Grund hierfür liegt schlicht und ergreifend in der systemimmanenten Tatsache, dass die Innenwandoberfläche in der Heizperiode wärmer ist als die Raumluft. Rechnerisch lässt sich dies unter den normierten Randbedingungen nicht erfassen bzw. darstellen. Auch lässt es das normierte Berechnungsverfahren nicht zu, eine Wärmequelle in den Wandaufbau zu legen.
Im Fall des Einbaus von Wandheizungen sind folglich besondere bauphysikalische Analysen durchzuführen, bzw. muss auf nicht normierte methodische Berechnungsansätze zurückgegriffen werden.

Ob dies im Einzelfall immer erfolgt bzw. gelingt, ist zu bezweifeln. Insoweit besteht ein nicht zu unterschätzendes Konflikt- bzw. Bauschadenpotential.

Bauherren, die sich mit dem Gedanken tragen, eine Wandheizung einzubauen, kann somit nur dringend geraten werden, die Planung und Ausführung in professionelle und verlässliche Hände zu geben und alle Parameter akribisch abzuklären.

Quelle: http://www.meisinger-ingenieurleistungen.de/index.php/bauberatung/88-wandheizung-bauphysikalische-besonderheiten


Aus den v. g. Gründen, stehen wir Wandheizungen auf alten, von einem geringen Wärmedurchlasswiderstand charakterisierten Wänden recht skeptisch gegenüber. In derartigen Fällen setzen wir vielmehr auf Heizleisten.


i. V. Dirk Meisinger



Zauberformeln und Gläubige Klapperstorche …



Hallo

warme Aussenwand - ja bitte …

aber:

keine Innendämmung
keine Wandheizung
eher Heizleisten
oder
Temperierung
www.thermische-bauphysik.de
www.temperierung.net

Gutes Gelingen und Entscheiden …

Leicht ist das nicht … kann ich mir vorstellen …

und je mehr man sich einliest … desto verwirrter wird man …

Florian Kurz



Folgenden methodischen Ansatz ...



... zur Ermittlung des Wärmeverlustes mit Wandheizungen beheizter Räume möchte ich zur Diskussion stellen:

Die Transmissionswärmeverluste der mit Wandheizungen belegter Außenwände sind gem. der im vorangehenden Beitrag genannten Formel

QT = A x U x Delta T

zu berechnen.

Der U-Wert ist ganz "normal" zu ermitteln, wobei allerdings der Rsi-Wert mit 0 einzugeben bzw. anzusetzen ist.


Die Transmissionswärmeverluste aller anderen Hüllflächen sowie die Lüftungsverluste sind nach dem ansonsten üblichen Verfahren zu berechnen.


i. V. Dirk Meisinger





"dann kann man die Raumtemperatur in der Berechnung so lange erhöhen, bis sich die Wandtemperatur ergibt, die bei AWH benötigt würde"

Kann man nicht, denn der Energie-Übergang von gasförmig nach fest und gleichförmig von innen nach außen ist ein ganz anderer Fall als der Übergang von Fest nach fest und dann auch noch in zwei Richtungen mit völlig unterschiedlichen Rahmenbedingungen.
Die Annahme, dass die Raumtemperatur die Temperatur der Heizschlangen annehmen wird, ist schlichtweg falsch.

Als gedankliche Hilfskonstruktion mag folgendes Beispiel dienen:

Wenn die Annahme "Multipliziert man jetzt ..." stimmen würde, wäre es unerheblich an welcher Stelle innerhalb des Wandaufbaus die Wandheizung eingebaut würde, das ist aber (sicher unbestritten) nicht so. Die Annahme, dass der Energieübertrag von der Innenseite der Wand nach außen geht ist eben falsch, er geht von der Heizschlagen in beide Richtungen.
Dieses kann man auch nicht mit einfachen Temperaturen erschlagen.

Man muss ein Modell entwerfen, bei dem ein beliebig kleiner Raum (der besteht nur aus Heizschlange) an zwei unterschiedliche Wände (Heizschlange nach innen und gleichzeitig Heizschlange nach außen) bei einer bestimmten Temperatur Energie abgibt und dadurch gekühlt wird.
Unabhängige Variablen sind:

Lufttemperatur und Luftwechsel außen (vergleichsweise einfach)

Lufttemperatur und Luftwechsel innen (schon schwieriger, weil nutzungsabhängig)

U-wert von Heizschlange nach außen

U-wert von Heizschlange nach innen

Selbstverständlich die Vorlauftemperatur (wärmste Stelle der Heizschlange) und

die Rücklauftemperatur (kälteste Stelle der Heizschlange),
wahrscheinlich wird's hier mehrere Messpunkte geben, weil nicht alle Heizkreisläufe den selben Bedingungen unterliegen.

Der Energiefluss (also der Energiebedarf) hängt dabei ganz wesentlich vom Verhältnis der Wärme Übertragung von Heizschlange nach innnen und der Wärme Übertragung von Heizschlange nach außen ab.
Dieses Verhältnis dürfte bei einem offenen Raum (außen) und einem geschlossenen Raum (innen) niemals konstant sein, zumal für des Wohlbefinden innen die Wärmestrhlung eine wesentliche Rolle spielt, wärend außend der Wärmeverlust maßgeblich ist.

Der U-wert Rechner ist eine Krücke, die von der Vorstellung ausgeht, dass Zwischen zwei unendlichen gleichförmigen gasförmigen Körpern mt unterschiedlicher aber konstanter Temperatur eine Wand mit konstanten, also nicht temperaturabhängigen Eingeschaften steht und das ganze bis zum St. Nimmerleins-Tag unverändert bleibt.

wer will da schon wohnen?

Ich frage mich immer, wie die Menschheit überleben konnte ohne U-wert Rechner.
Vielleicht ist die Antwortaber ganz einfach:

weil sie früher besser Holz-Hacken und Stricken konnten.

also: kalkulierst Du noch oder wohnst Du schon?

gruß G



Folgenden methodischen Ansatz ...



finde ich nicht nicht passend aus folgenden Gründen:

1.
die Annahme eines Rsi = 0 sicher falsch, denn auf der Installationsebene der Wandheizung ist es wärmer, als auf der innenseitigen Wandoberfläche. Der Rsi müsste also mit einem negativen Wert angenommen werden, oder die Heizschlangen müssten auf der innenseitigen Oberfläche montiert werden, was aber nicht zutrifft.
Im klassischen Modell ist es auf der Rauminnenseite / Luft stets wärmer als weiter außen, diese Annahme ist hier aber falsch.
Die höchste Temperatur findet sich bei der Wandheizung in der Installationsebene.

2.
Die Verwendung eines statischen (fehlerhaften) Modells mit erhitzter Raumluft zur Kalkulation eines Wärmeverlustes nach außen ist untauglich zur Berechnung des Wärmeverlustes bei einer intermediär-liegenden Wärmequelle (in der Wand), die sowohl Innenraum als auch Außenraum erhitzt.
Im beschriebenen Falle würde deher im Idealfalle lediglich der Wärmeverlust nach außen, aber nicht die eigentliche Heizleistung berechnet.

3. Zahlreiche Diskussionen, insbesondere hier, belegen, dass die Vorzüge der Wandheizung / Hüllflächentemperierung / Heizleisten in der Erzeugung von Strahlungswärme liegen
(sofern man annimmt, dass das Prinzip wirklich wirksam ist).
Woher man dann die Größe Delta T (also die Differenz der Luft-Temperatur von innen und außen) nimmt, bleibt mir verborgen. Der Theorie folgend hat doch die Lufttemperatur bei den verschiedenen Strahlungsheizungsverfahren nur einen untergeordneten Effekt auf die "gefühlte" Heizleistung.
In das Delte T müsste doch eher die Bauteiltemperatur an der entsprechendern Stelle oder ersatzweise die Vorlauftemperatur eingehen.

Die o.g. Berechnungen zum Leistungsbedarf (siehe Fragestellung) bei Wandheizungen -welcher Art auch immer- halte ich daher für nicht aussagekräftig, das ist selbstverständlich aber meine Privatmeinung


Gute Nacht

G



@ GEhlerding



zu 1, Satz 1:
Der Rsi-Wert ist auf Null zu setzen, wenn (lediglich) der Transmissionswärmeverlust von der Wandheizungs-Installationsebene zur Kaltseite berechnet werden soll. Dies ergibt sich daraus, dass Rs-Werte innerhalb eines nicht homogenen Wandaufbaus nicht in Ansatz gebracht werden.

zu 1., Satz 2:
Nichts anderes habe ich gesagt.

zu 2.:
Mein Reden!

zu 3.:
Ich sag's gern noch nochmal; Delta T beschreibt die Temperaturdifferenz zwischen der Wandheizungs-Installationsebene (meinetwegen auch der Vorlauftemperatur oder dem Mittel aus Vorlauf- und Rücklauftemperatur) und der Außenluft. - Nach Satz 3 zu folgern, sind Sie also schon auf der richtigen Fährte.


i. V. Dirk Meisinger



Die Fragestellung beinhaltet...



... einige Denk- und Verständnisfehler.

Zunächst werden Begriffe wie Temperatur, Wärme, Energie und Leistung munter durcheinander geworfen.
Weiter wird zwischen Strahlungswärme und Konvektionswärme nicht differenziert.

Für eine exakte Betrachtung müsste man sich eingehend mit Strahlungswärme befassen und diese einbeziehen, was wiederum die Raumgeometrie und -einrichtung sowie spätere Umnutzungen miteinbeziehen müsste.

So gesehen ist die abschätzende Auslegung anhand der klassischen Heizlastberechnung unter Berücksichtigung der warmen Wandebene mit Transmissions- und Lüftungsverlusten anhand der empirisch ermittelten Basiskennlinien des Wandheizsystems und ausreichend Reserven nach oben und unten (hydr. Abgleich, Durchflussbegrenzung, gleitende VL-Temperatur, Effizienzpumpe) sicher ein gangbarer Weg.
Es ist nicht nötig und sinnvoll, hier auf die dritte Nachkommastelle genau einen Rechenweg zu "erfinden".

MfG,
sh





@ D.Meisinger

mich freut natürlich, dass wir im Prinzip der gleichen Aufassung sind,

die Anfangsfrage war aber betitelt mit: "Leistungbedarf Wandheizung".

Da reicht m.E. die Berechnung des Wärmeverlustes nach außen nicht aus, auch wenn sie hinreichend genau wäre.

Um den Gesamtbedarf zu berechnen müsste man doch zunächst wissen, bei welcher Vorlauf-Temperatur sich ein behagliches Gefühl einstellt. Dieses ist doch v.a. von den Eigenschaften des Raumes (Größe, Entfernung zur Strahlungsquelle, Verhältnis beheizte und unbeheizte Fläche) und nicht der Wand abhängig.
Wenn man diese Temperatur kennt, dann kann man versuchen, den Wärmeverlust nach außen berechnen.
Wieviel Leistung dabei nach innen abgegeben wird (also der gesamte Leistungsbedarf), bleibt doch bei dieser Betrachtung völlig im Dunkeln.

Im Übrigen halte ich den Kunstgriff, dass man zur Vereinfachung quasi die Innenseite einfach weglässt zwar nicht für falsch, aber für wenig hilfreich.
Auf die Innenseite kommt es gar nicht an.

Der entscheidende Unterschied ist doch, dass die U-wert Rechner davon ausgehen, dass warme Raumluft die Oberfläche der Wand erwärmt und diese Energie dann durch die Wand nach außen abgeleitet wird und verloren geht. Um desen Verlust auszugleiche, muss man die Heizleistung aufbringen.

In unserem Falle erfolgt der Energieübertag doch aber zwischen dem aufgeheizten Wasser und der Wand selbst.

Wer nicht glaubt, dass das ein Unterschied ist, möge im Winter mal in einen Teich springen und sich dann fragen, ob ihm im Wasser oder an der Luft schneller kalt wird.

Die Energiemenge, die bei 35° vom Wasser auf die Wand übertragen werden kann, ist doch wesentlich größer, als die, die von der gleichwarmen Raumluft übertragen wird.

In der Folge wird die an der Heizschlange anliegende Wand wärmer sein, als bei Lufterwärmung, dementsprechend ist auch der Verlust höher.

Wenn man auf die vorgeschlagene vereinfachte Weise rechnet, tut man so, als ob sich zwischen Heizschlange und Wand ein ein zusätzlicher Luft/Festkörperübergang befindet (also quasi eine Luftschicht). Ich finde, dass ist falsch!

Gruß

G





@Herr Meisinger

Danke für Ihren Beitrag. Das bringt für mich schon mal etwas mehr Licht in die Geschichte.

Zugegeben, die Annahme, dass man die Wandoberfläche auf die benötigte Temperatur, zur Deckung des Heizlastbedarfs des Raums bekommt, ohne dass es in der Wand eine wärmere Ebene gibt, führt sicher zu einer etwas zu kleinen Leistungsabgabe nach außen. (Die stimmt höchstens, falls man eine elektrische Heiztapete unterstellen würde)

Ihre Annahme einer 35 Grad warmen Schicht über die gesamte Wandfläche, wird aber in den meisten Fällen zu einer deutlich zu großen Leistungsabgabe nach außen führen. Sie denken da wahrscheinlich an 35 Grad Vorlauftemperatur. Die werden sich m.E. aber nicht ansatzweise flächendeckend einstellen. Da würde ich unterstellen, dass man mit der mittleren Oberflächentemperatur näher dran ist, wenn man davon ausgeht, dass die Heizschlangen unmittelbar unter der inneren Oberfläche liegen.

Zumindest führen uns diese Überlegungen aber vielleicht auf einige Auslegungsparameter für AWH.

1. VL-Temperatur so gering wie möglich, d.h. möglichst dichte Verlegung von Heizschlangen und Auslegung auf eher höheren Wasserdurchsatz, d.h. größere Innendurchmesser der Leitungen.

2. ungünstig sind kleine Außenwandflächen mit denen größere Raumheizlasten bedient werden sollen (z.B. Räume mit großer Fensterfläche)

Ihr Berechnungsansatz für die nach außen abgegebene Leistung klingt für mich plausibel. Allerdings werden die meisten Leute übersehen, dass der u-Wert nicht der ist, der in allen möglichen Tabellen für Baustoffe zu finden ist.

Kann es sein, dass wir in beiden Fällen (Ersatz Raumlufttemperatur bzw. u-Wert ohne Rsi) auf die gleiche nach außen abgegebene Leistung kommen, wenn wir uns auf die gleiche Temperatur der warmen Schicht in der Wand einigen.

Für die Strahlungstheoretiker:
Hier geht es um die Leistung, die wir in eine AWH stecken müssen und dabei im besonderen um die nach außen abgegebene Leistung.
Diese Leistung setzt sich fast ausschließlich per Wärmeleitung und Konvektion um. Eine 23 Grad warme Außenwandfläche, verändert zwar das Strahlungsgefüge eines Raums enorm, indem sie die kalte Außenwand als für den Menschen unangenehme Strahlungsenergiesenke eliminiert, das ändert aber nichts daran, dass der Energieumsatz, der zugeführten Wärmeenergie überwiegend per Konvektion stattfindet. Deshalb würde eine AWH oder FBH, wenn man sie an die Decke legen würde auch nicht funktionieren. (außer in dem Sonderfall, dass die Decke die einzige Wärmesenke eines Raums wäre)





@Herr Meisinger

Ihre Beispielrechnungen oben bestätigen m.E. die Praxis vieler AWH Projekte.
D.h. mit 20mm Holzfaserdämmplatte kommt man im Beispiel auf den gleichen Leistungsbedarf wie bei kalter Wand.
Dann wäre man bei jedem mm mehr bereits bei Verbesserungen. 30 oder 40mm Holzfaserdämmung klingt noch nach aktzeptablem Raumverlust und Dickenzuwachs der Wände.

Tendenziell würde ich im Beispiel bereits bei 20mm von einer energetischen Verbesserung ausgehen. Einmal wird sich in vielen Fällen ein angenehmes Raumklima bei einer tieferen RT einstellen und zum Anderen war mir die Annahme einer 35 Grad warmen Wandebene etwas zu pessimistisch angesetzt.





Die Auffassung, dass bei der Wandheizung "der Energieumsatz, der zugeführten Wärmeenergie überwiegend per Konvektion stattfindet" könnte in diesem Forum zu erdbebenartigern Verwerfungen führen, insbesondere bei den Verfechtern des Heizleistenprinzips, das funktioniert nämlich genau anders herum. Da wird doch Konvektions-Wärme in Strahlungswärme umgewandelt.

Dass ein warmer Strahler auch die Luft erwärmt, ist doch klar.
Dass die Infrarostrahlung bei der Gesamtleistung nicht ins Gewicht fiele, sondern die Heizleistung im Wesentlichen über die warme Luft übertagen würde, ließe ja den Rückschluss zu, dass man mit schön heißen Rippenheizkörpern viel effektiver heizen könnte, weil sie noch mehr warme Luft erzeugen.
Der Clou bei der Strahlungsheizung ist doch, dass es sich warm anfühlt ohne dass die Raumluft in enstprechender Weise erhitzt wurde.

Und weil das mit der Stahlungswärme wirklich funktioniert gibt es Biertisch- und Wickeltischstrahler, Grundöfen....

.....und selbstvertändlich auch dieses:

http://de.wikipedia.org/wiki/Deckenstrahlungsheizung


btw.: Was ist eine "Strahlungsenergiesenke"

Gruß

G



Wärmespeicherung



Was hier nicht berücksichtig wurde, ist die Wärmespeicherung und der solare Energiegewinn des vorhandenen Mauerwerks.
Leider sieht die Praxis anders aus als die Theorie, ein massives, schweres Mauerwerk kann durchaus den winterlichen Wärmeverlust durch Solarstrahlung wieder hereinholen.
Somit kann es durchaus zu einem täglichen Wärmegewinn kommen.
Messungen von Wichmann und Varsak haben dies bestätigt.

Berücksichtigt man die Wärmespeicherung des Mauerwerks und den daraus resultierenden solaren Gewinn, lässt dies das Thema Wandheizung in einem anderen Licht da stehen.

Somit stellt sich die Frage ob es sinnvoll ist die Wandoberfläche mit einer Wandheizung (ohne Dämmung) anzuheben oder nicht doch besser auf eine Wandtemerierung mit HL zurückzugreifen?

Grüsse Thomas





Als für den Menschen relevante Strahlungsenergiesenken kann man Umgebungsflächen betrachten, die kälter als 21 Grad sind.

Erdbeben gibt es sicher nicht, nur weil nicht zwischen Art des Energieumsatzes einer konkreten Heizung und ihrer Wirkung auf das für den Menschen relevante Strahlungsgefüge eines Raumes unterschieden wird.

Deshalb bleibt eine 25 Grad warme AWH oder FBH, wenn man sie an die Decke montieren würde eben eine Konvektionsheizung und kann dann keinen Raum mehr erwärmen.

Der mehrere hundert Grad heiße Deckenstrahler gibt tatsächlich fast alle zugeführte Energie per Strahlung ab. Deshalb ist es auch dort überall empfindlich kalt, wo irgend etwas einen Schatten wirft.

Genau so kann man eine AWH beliebig mit Strahlungsschirmen zustellen, ohne dass es im Raum kälter wird, weil die AWH fast keine Energie per Strahlung abgibt.





"AWH fast keine Energie per Strahlung abgibt"

ich bin verwirrt!

nun soll man nicht immer Wiki zitieren, jetzt tu ich's aber doch:

http://de.wikipedia.org/wiki/Fl%C3%A4chenheizung#Strahlungsanteil_unterschiedlicher_Fl.C3.A4chenheizungen



"Genau so kann man eine AWH beliebig mit Strahlungsschirmen zustellen, ohne dass es im Raum kälter wird....".

Das stimmt, aber nur dann, wenn man sich darauf beschränkt, lediglich die Lufttemperatur zu messen.

Ich wüsste auch gerne, wohin die warme Luft, die von einer Deckenheizung produziert wird, per Konvektion eigentlich hin soll. Nach oben kann sie nicht.

"Der mehrere hundert Grad heiße Deckenstrahler..."

die typischen Flächenheizkörper, die unter der Decke von Sport- oder Fabrikhallen montiert sind, werden mit Wasser beheizt. Da kann man sich bei den verschiedenen Herstellen easymatic belesen und sich mal die Vorlauftemperaturen ansehen.





"die typischen Flächenheizkörper, die unter der Decke von Sport- oder Fabrikhallen montiert sind, werden mit Wasser beheizt. Da kann man sich bei den verschiedenen Herstellen easymatic belesen und sich mal die Vorlauftemperaturen ansehen."

Ja dazu habe ich mal eine Berechnung gesehen. VL-Temperatur der Deckenheizung war 120 Grad (Wasser unter Druck). Da kam ca. 80% Strahlungsenergieanteil heraus.

Wird heute so etwas noch gebaut? 20% Konvektionsenergie wo sie keiner braucht und tonnenweise 120 Grad warmes Wasser an die Decke pumpen? Die Deckenstrahler die mir in den letzten Jahren in Neubauten begegnet sind, waren Gasbrenner direkt unter der Decke, bei denen die Abgasrohre die Hochtemperaturstrahler bilden.

Angaben zur Strahlungsenergieabgabe von HK ohne Angabe der HK-Temperatur und er Umgebungstemperatur sind Unsinn. Jeder warme Körper in Luft gibt Energie per Konvektion und per Strahlung ab. Die per Konvektion abgegebene Energiemenge steigt linear mit der Differenz zur Umgebungsluft und die per Strahlung abgegebene Energiemenge steigt mit der 4.Potenz der Temperaturdifferenz zu den Umgebungsflächen.
Das führt dazu, dass Körper, die nur wenig wärmer sind als ihre Umgebung, den überwiegenden Teil der Energie per Konvektion und Körper die deutlich wärmer sind als die Umgebungsflächen den überwiegenden Teil der Energie per Strahlung abgeben.

Habe z.B. auch noch eine Berechnung für eine 90 Grad warme Infrarot-Flächenheizung gesehen. Da war man noch von 70% Stralungsanteil bei 20 Grad Umgebungstemperatur ausgegangen.

Übrigens, der Begriff der Konvektion wird in mehreren Bedeutungen gebraucht. Er beschreibt einmal den Energieübergang per Wärmeleitung von einem Körper auf Luft er beschreibt aber auch Luft- oder Wasserströmungen, die durch Temperatur- und Dichteunterschiede hervorgerufen werden.

Wenn wir hier davon reden, ob eine Heizung die zugeführte Energie per Konvektion oder Strahlung abgibt, dann ist bzgl. Konvektion zuerst der Effekt der Wärmeleitung gemeint.
D.h. FBH oder AWH geben zwar den überwiegenden Teil der Energie per Konvektion ab, verursachen aber fast keine Konvektionsströmung in der Luft.





z.B. http://www.zehnder-systems.de/deckenstrahlplatten/ZDE_V1211_1_RHC_ZBN_PU_de_screen.pdf,v10_de_DE_file_ii298_4.pdf,fileport.html

Im Stefan Boltzmann Gesetz geht die Temperatur mit der 4 Potenz ein, und zwar gemessen in Kelvin (!). d.h. der Unterschied zuwischen 300° K (= 27°C) und 305° K (= 32°C) wird zu etwa 7% Zunahme der Strahlungsleistung führen und zwar völlig unabhängig von der Raumluft-Temperatur oder der temperatur der anderen Wände.
Von der Temperaturdifferenz zu den Umgebungsflächen steht in dem Gesetzt gar nichts.

Bei einer Raumluft Temperatur von 23°C dürfte der Unterschied für die Erwärmung derselben aber schon erheblich sein.
Deswegen gibt's ja das Prinzip der Niedertemperaturheizung mit großen Flächen.

wenn eine FBH die Wärme per Konvektion abgibt, die Luft sich aber gar nicht bewegt, ist dann mit der Energieabgabe Schluss wenn die ersten drei cm Raumluft die Fußbodentemperatur angenommen haben?


meine Verwirrung nimmt zu!





Bei den Strahlungsgeschichten muss man beachten, dass jeder Körper, der wärmer ist als der Absolute Nullpunkt Energie per Strahlung abgibt. D.h. nicht nur die Heizung im Raum gibt Energie per Strahlung ab, sondern auch alle anderen Dinge im Raum, so dass alle Körper auch Strahlungsenergie empfangen. Für die Strahlungsenergiebilanz eines Heizkörpers ist die Differenz aus empfangener und abgegebener Strahlungsenergie relevant.

Steht also der 23 Grad warmen Fußbodenfläche eine genau so große 20 Grad warme Deckenfläche gegenüber, dann gibt die FBH nur so viel Energie effektiv per Strahlung ab, um die ihre Strahlungsenergieabgabe größer ist als die der Decke.

"Fast keine" und "keine" ist ein Unterschied, wenn wir die Konvektionsströmungen meinen, die von Niedertemperaturflächenheizungen ausgelöst werden. Da gibt es Leute, die kramen ein Hitzdrahtanemometer hervor und sagen, dass es an der FBH oder der AWH keine Luftstömung gibt. D.h. in dem Fall wahrscheinlich keine mit dem Gerät Messbare. Außerdem dürfte es auch den Effekt der Wärmeleitung in Luft geben, so dass man nicht einfach, weil man keine Luftströmung an einer Heizung feststellen kann, unterstellen kann, dass es sich um eine Strahlungsheizung handeln muss.

Die Aussage, dass es keinen Wärmeübergang per Konvektion gibt, wenn es keine Konvektionsströmung gibt, ist falsch. Stehende Luft ist zwar kein guter Wärmeleiter, aber sie leitet die Wärme sehr wohl und die Fläche von Flächenheizungen ist eher groß. Die Wärmeleitung der Luft dürfte auch der Grund sein, warum Isolierglasscheiben evakuiert werden.





Interessant die Zehnder Deckenstrahler.

Da gehen die angegebenen Systemtemperaturen zwar bis 55 Grad runter, aber dann steigen die zu bewältigenden Massenströme auch enorm an. Das sieht dann auch eher nach 90 Grad aufwärts für diese Heizungen aus.



Schon vor einem guten...



...halben Jahr empfand ich die Theorien des TE in Bezug auf Strahlungsheizung als nicht haltbar und war insbesondere verblüfft, welche Schlussfolgerungen er daraus für sein eigenes BV gezogen hatte.

Auch jetzt sehe ich weder das Problem noch dementsprechend eine Lösung...

MfG,
sh





Ja und der TE hat sich von Herrn Hausleithner nicht irritieren lassen und hat sein Heizungsbauvorhaben in die Tat umgesetzt. D.h. meine ca. 100 Jahre alte Stadtvilla mit 1,5 Stein Ziegelwänden und 3,3m hohen Räumen hat jetzt im EG und OG einen an allen Außenwänden umlaufenden Streifen aus Typ10 HK.

Da gibt es ja auch irgendwelche dubiosen Tabellen, die temperaturunabhängig für jeden HK-Typ einen prozentualen Wert für die Energieabgabe per Konvektion und per Strahlung angeben.

Das ist für mich jetzt nicht mehr nur theoretisch falsch sondern auch praktisch überprüft. Unterhalb von 50 Grad HK-Temperatur mag zwar der Raum die gewünschte Lufttemperatur haben, weil es draußen nicht so sehr kalt ist, aber angenehme Strahlungswärme gibt es erst, wenn die HK wärmer als 50 Grad sind. Dann darf die Raumlufttemperatur auch 19 Grad sein und einigen ist es trotzdem noch zu warm.

Insgesamt funktioniert es hervorragend und ich bin fast zufrieden. Störend ist lediglich, dass die Raumlufttemperaturregelung keine Rücksicht auf den mit der HK-Temperatur relativ stark schwankenden Anteil Strahlungswärme nimmt. Da werde ich mir etwas einfallen lassen, wie ich der Raumtemperaturregelung beibringe, bei höheren Außentemperaturen die Solltemperatur der Räume zu erhöhen.

Kalte Wände wie meine mit Luft von HK oder Fußleisten zu erwärmen, funktioniert tatsächlich nicht. D.h. ich kann nicht feststellen, dass die Wände dort wo die HK sind, nennenswert wärmer sind als an den Stellen wo keine sind. Die großflächigen warmen HK vor den kalten Wänden wirken eher direkt als Wärmestrahler in den Raum und kompensieren so die Wirkung der kalten Wände.

Bleibt die Frage nach dem Energieverbrauch.
Die kann ich noch nicht beantworten.
Das Gebäude ist bisher auch noch nicht im Endzustand.

Da immer wieder Leute kommen, die behaupten, dass eine AWH "die" Lösung gewesen wäre, versuche ich mich gerade darin, den Energieverbrauch dafür abschätzen zu können.

Die bisherigen Überlegungen erscheinen mir plausibel, auch wenn einigen die Ergebnisse nicht passen.

Edit: Die Heizung ist übrigens sehr reaktionsschnell (wenn ich die VL-Temperatur nicht zu knapp einstelle). Auf Grund der großen HK-Fläche hat man ein unmittelbares Wärmeempfinden, sobald die HK warm werden. Da außerdem die Wassermenge relativ gering ist, kann man innerhalb von 30 Minuten das Wärmeempfinden deutlich beeinflussen.



Edit



Wie dürfen wir 1,5 stein verstehen?



Nachtrag



Hosenknöppe, u-Wert oder Wandstärke in Meter ?



Wandstärke



Das sind 38,5 cm Rohbaumauerwerk + Putz innen und außen.
1 Stein gleich Länge eines Ziegels im Reichsformat = 25 cm.





38cm Rohbauwand? (25+1+12)



Das wichtige ist, dass Du weitgehend...



...zufrieden bist und dass es Deinem allergiegeplagten Familienmitglied gut geht.

Trotzdem noch ein bisschen Strahlungsphysik und die Auswirkungen auf die Heiztechnik...

"Nach den Stefan-Boltzmann-Gesetz steigt die Strahlungsintensität mit der 4. Potenz der Oberflächentemperatur des Strahlers."

Das Stefan-Boltzmann-Gesetz gilt für sogenannte "Schwarze Strahler", die man wie folgt definieren kann:

Schwarzer Strahler = Körper, der alle Strahlung in allen Wellenlänge absorbiert, die auf ihn trifft.

Gemäß dem Kirchoffschen Gesetz ist ein "Schwarzer Strahler" dementsprechend auch in der Lage, in allen Wellenlängen Strahlung zu emmitieren.

Das Ganze ist eine Theorie, de fakto gibt es keinen solchen idealen "Schwarzen Strahler" in der Natur.

Auch eine Raumheizung, wie auch immer ausgeführt ist kein idealer "Schwarzer Strahler", daher hat das

Stefan-Boltzmann-Gesetz hier nur eingeschränkte Gültigkeit; der Einfachheit halber möge es aber weiter gelten.

Zurück zum Stefan-Boltzmann-Gesetz. 4. Potenz heißt: bei Verdoppelung der Temperatur wird 2*2*2*2=16 mal soviel Energie in Form von Strahlung abgegeben.
Bei der Oberflächentemperatur ist die absolute Temperatur gemeint, also die Kelvin-Skala.
Die Erhöhung der Temperatur eines idealen "Schwarzen Strahlers" von 20°C auf 50°C ist absolut gesehen also keinesfalls eine "Ver-Zweikommafünffachung" sondern "nur" die Erhöhung um den Faktor 1,102 und die Strahlungsintensität steigt damit auch "nur" um den Faktor 1.48.

Die mittlere Temperatur der Heizkörper von 50°C entspricht also ungefähr der "Ver-Einskommafünffachung" der Strahlungsintensität eines idealen "Schwarzen Strahlers", den wir aber in der Realität noch nicht einmal haben.

Weiter: Die Verteilung der Strahlungsintensität (Energie/Fläche) über die Wellenlängen gehorcht einer mathematischen Formel, deren Kurve als "Boltzmann-Verteilung" bezeichnet wird. Kurz beschrieben steigt die Strahlungsintensität und damit die zugeordnete Energie mit der Wellenlänge zunächst steil an, nach dem Scheitelpunkt fällt die Energiekurve mit wachsender Wellenlänge immer flacher ab. Die Kurve sieht ein bisschen wie ein kleines Schreibschrift-i aus (ohne Punkt).

Zu jeder Temperatur lässt eine solche Verteilungskurve aufstellen, berechnen und darstellen. Der Scheitelpunkt ist dabei von der Temperatur abhängig. Korrekt ausgedrückt heisst das: Die Wellenlänge, bei der die maximale Energie emittiert wird, verkleinert sich proportional mit steigender Temperatur.

Aufgrund dieser Tatsache lässt sich theoretisch eine optimale Temperatur eines "Schwarzen Strahlers" für die Strahlungsintensität im gesuchten "Wärmewellen"-Bereich von ganz grob gesagt 1 - 10 Mikrometer finden. Und tatsächlich liegt die Temperatur eher sehr hoch (4.500K) als im sinnvoll nutzbaren Bereich.

Die Strahlungsintensität wird in Energie/Fläche angegeben. Ich muss für dieselbe Strahlungsintensität bei kleinerer Fläche also mehr Energie zur Verfügung stellen --> Oberflächentemperatur hoch (s.o.)

Die Folge ist ein kleiner "Strahler" mit hoher Oberflächentemperatur, also ein Heizkörper.

Der andere Weg ist, einen größeren "Strahler" mit geringerer Oberflächentemperatur bereitzustellen, dies geht in der Praxis von "kleinen" Heizkörpern mit "hohen" Übertemperaturen über "mittlere" Heizkörper mit "mittleren" Übertemperaturen bis hin zu "großen" Heizkörpern mit "geringen" Übertemperaturen und zu "sehr großen" Heizkörpern mit "sehr geringen" Übertemperaturen, das wäre dann die Flächenheizung.

Wenn man den Begriff "Heizkörper" von dem weißen Blechkasten, der an der Wand unterm Fenster hängt, löst, und die Fußböden, Wände und Decken als Heizkörper-Fläche und damit Heizfläche gedanklich miteinbezieht, ist jedem klar worauf ich hinausmöchte.

Nicht grundsätzlich auf die "klassische" WW-Fußboden/Wand/Hüllflächenheizung, vielmehr nur auf die
Tatsache, dass "mehr Fläche" mit "geringerer Übertemperatur" korrespondiert, und dadurch geringere Betriebskosten nach sich zieht, vorrausgesetzt, dass der Wärmestrom ins kalte Nirvana eingegrenzt ist.

Eine große Heizfläche mit geringer Übertemperatur ist aus physiologischer Sicht (Behaglichkeit) einer kleinen Heizfläche mit hoher Übertemperatur vorzuziehen.

Schlussendlich wäre noch der Emissionsgrad zu betrachten. Jede Oberfläche gibt Strahlung anders ab, genau wie sie Strahlung aufnimmt. Für einen matt lackierten Heizkörper (abhängig von der Farbe) und eine verputzte Wand ergeben sich allerdings ungefähr die gleichen Werte in der Hausnummer 0,9-0,95...

MfG,
sh



Pataphysik !



Nicht zu vergessen, in diesem erlesenen Zusammenhang zu erwähnen das "Alfred-Jarry-Gesetz", nachdem der "Weiße Strahler" als Emittend subkutan oszillierender Wellen nicht unerheblich zur Temperierung halbunendlich ausgedehnter Körper beiträgt und dabei -Paradoxon !!!- die bislang kürzeste, bekannte Entfernung zwischen plus und minus Unendlich darstellt. Quod erat demonstrandum. Vielen Dank.



Sorry,…



… bei dem Theorieseminar habe ich wohl gefehlt. Soll man jetzt lieber heiße Krankenhausheizkörper oder eine lauwarme Flächenheizung nehmen? Oder kann das mal jemand für Normalsterbliche bzw. für Menschen der Praxis übersetzen?



Strahlungsheizung



Je größer die Fläche, desto strahl...
Je wärmer die Fläche, desto strahl...
Je dunkler die Fläche, desto strahl...
Je rauher die Fläche, desto strahl...
Je weniger reflektierend, desto strahl...

Es gibt gewisse "sinnvolle" Begrenzungen für die Oberflächentemperaturen verschiedener Heizsysteme, den jeweiligen Energieaufwand kann man am Zähler ablesen oder aber auch theoretisch berechnen/abschätzen... mit Bezug auf die Raumlufttemperatur und -feuchte lässt sich damit dann auch (sinnloserweise) eine anteilige Aufteilung auf Konvektion und Strahlung ermitteln... aber das sind von-bis-Werte...

Für die Energieverteilung einer WW-Heizung gilt: je niedriger das Temperaturniveau, desto geringer die unerwünschten Verluste.

MfG,
sh





"Je größer die Fläche, desto strahl..."

Bzgl. absoluter effektiv abgegebener Strahlungsenergiemenge wahr.
Bzgl. Verhältnis von abgegebener Menge per Konvektion und abgegebener effektiver Menge per Strahlung falsch.

"Je wärmer die Fläche, desto strahl..."
Bzgl. absoluter und relativer effektiv abgegebener Strahlungsenergiemenge wahr.

Das Beispiel mit den 20 und 50 Grad warmen schwarzen Strahlern ist für Wohnräume nicht geeignet, da ein 20 Grad warmer Strahler in einer 20 Grad warmen Umgebung effektiv keine Strahlungsenergie abgibt. D.h. die Strahlungsenergiemenge, die er abgibt, entspricht genau der Strahlungsenergiemenge, die er empfängt.

Nehmen wir also 25 bzw. 50 Grad und gehen von 20 Grad warmen Umgebungsflächen aus.

Die absolute abgegebene Strahlungsenergiemenge eines schwarzen Strahlers ergibt sich nach https://de.wikipedia.org/wiki/Boltzmann-Gesetz
P = A * sigma * T^4

Im Beispiel gehen wir davon aus, dass sowohl Heizung als auch die Umgebungsflächen schwarze Strahler sind.

Absolute Temperatur Umgebungsflächen bei 20 Grad = 293,15 K
Absolute Temperatur Heizung bei 25 Grad = 298,15 K
Absolute Temperatur Heizung bei 50 Grad = 323,15 K

Die effektiv abgegebene Strahlungsleistung ist die Differenz aus abgegebener und empfangener Strahlungsleistung.

Für die 25 Grad warme Heizung

P(eff25) = A * sigma * (298,15^4 - 293,15^4)
P(eff25) = A * sigma * 5,17E08

Für die 50 Grad warme Heizung

P(eff50) = A * sigma * (323,15^4 - 293,15^4)
P(eff50) = A * sigma * 35,20E08

Verhältnis 50 zu 25 Grad

P(eff50) / P(eff25) = 35,2 / 5,17 = 6,8

D.h. vom 50 Grad warmen HK bekommen wir in 20 Grad warmer Umgebung ca. 7 mal soviel effektiv abgegebene Strahlungsleistung pro qm wie vom 25 Grad warmen HK.

(Habe das gerade zum ersten Mal selbst ausgerechnet. Fehler?)

Das bestätigt soweit erst einmal nur den Effekt, dass die effektiv abgegebene Strahlungsleistung überproportional mit der Temperaturdifferenz der Heizung zu ihrer Umgebung steigt.

Für die Frage Strahlung vs. Konvektion(Wärmeleitung) müsste man sich ein Bild bzgl. Konvektion machen.





Vielleicht kommt man auch mit absoluten Zahlen darauf, dass z.B. bei FBH der Strahlungsenergieanteil nicht den Energieverbrauch beschreibt.

Rechnen wir mit dem Beispiel oben weiter und nehmen an, dass der Fußboden mit FBH eine Temperatur von 25 Grad und die Umgebungsflächen 20 Grad haben.
sigma = 5,67E-08

Die effektiv abgebbare Strahlungsleistung ergibt sich für das Beispiel nach

P = A * 5,67 * 5,17 = A * 29,3 w/qm

D.h. jeder qm Fußbodenfläche, der frei in den Raum abstrahlen kann, gibt ca 30W per Strahlung ab.
Wenn man für ein existierendes Objekt so die Strahlungsleistung der FBH berechnet und das mit der Heizlastberechnung des Objekts bzw. der aktuellen Gasdurchflussmenge vergleicht, dann müsste es eine deutliche Diskrepanz zwischen berechneter Strahlungsleistung und Leistungsbedarf lt. Heizlastberechnung bzw. jeweiliger Gasdurchflussmenge geben.

Hier noch die theoretischen Strahlungsleistungen für weitere mögliche FBH-Temperaturen bei 20 Grad Umgebung entsprechend obigem Rechenweg.
22 Grad -> 11,5 W/qm
23 -> 17,4 W/qm
24 -> 23,3 W/qm

Bei 22 Grad RT und 25 Grad FBH -> 17,8 W/qm



Alles reine Theorie...



Ich wollte eigentlich nur die grundsätzlichen Zusammenhänge aufzeigen... akademisches Rumgerechne bringt hier wenig Erkenntnis in Bezug auf die Heiztechnik.

Zum einen gibt es keinen "schwarzen Strahler", zum anderen sind Heizflächen meist näherungsweise zweidimensional, weiter gibt es zahlreiche Faktoren, die den Übergang von Theorie zur Praxis erschweren.

Es bleibt festzuhalten, dass die Strahlungsintensität von der Fläche, der Temperatur, der Oberfläche, der Farbe des Strahlers (Heizfläche) abhängt.

MfG,
sh





"das ein 20 Grad warmer Strahler in einer 20 Grad warmen Umgebung effektiv keine Strahlungsenergie abgibt"

da eben liegt der Irrtum! Tut er doch!

Sonst müsste man auch annehmen, dass am Tag der Energieverbrauch für Licht automatisch sinkt. Wer braucht dann noch Schalter?

dass ein Strahler selbst angestrahlt werden kann, geschenkt!
Dass er dabei soviel Energie aufnimmt, wie er abgibt, ist doch eine praxisferne Modellvorstellung. Das hat in jedem Falle nichts mit der Raumluft Temperatur zu tun, sondern nur mit anderen Strahlern.
(dass das die berühmten Rückstrahler, sind ist aber ein Gerücht!).

Solange der Vorlauf wärmer ist, als der Rücklauf (das dürfte bei einer Heizung sinnvollerweise so sein), wird auch Netto Energie abgegeben.

Der Strahlungsanteil ist bei einer bestimmten Temperatur der Wandoberfläche konstant, der Anteil der per Konvektion abgegeben wird ist allerdings von der Raumlufttemperatur abhängig.
So herum wird ein Schuh d'raus.

Könntes Du bitte mal erklären wo in dem von Dir zitierten Boltzmann Gesetz etwas von einer Temperaturdifferenz steht?
Da geht es ausschließlich um die absolute Temperatur des Strahlers!


edit:

Der Gedankenfehler liegt darin, dass Strahlungswärme und "Konvektions"-Wärme zwei völlig unteschiedliche Phänomene sind.

Bei der Strahlungswärme wird die Energie per elektromagnetischer Strahlung übertragen, analog zum Licht. Die Energieabgabe einer Lichtquelle wird auch nicht weniger, wenn wir mit einer anderen Lampe hineinleuchten.

Bei der "Konvektions"-Wärme erfolgt die Energieübertragung aber über die kinetische Energie der Teilchen, die sog. Brown'sche Molekularbewegung.

Erhitzte Luft kann angrenzende Teilchen in Schwingung versetzen (also erwärmen), die Strahlung wird hiervon überhaupt nicht berührt. Die geht durch den Raum völlig unabhängig davon, ob die darin enthaltenden Teilchen sich bewegen oder nicht. Sie kann allerdings -wenn sie auf ein telchen trifft- dieses in bewegung versetzen, also erwärmen.
Umgekehrt geht das nicht.





"Sonst müsste man auch annehmen, dass am Tag der Energieverbrauch für Licht automatisch sinkt."

Könnte für eine Glühlampe sogar passen.
Wenn die selbst angestrahlt wird, wird sie wärmer, damit steigt der elektrische Widerstand der Glühwendel, wodurch die Stromstärke sinkt.

Aber im Ernst. Ich denke, dass gewisse Modelle schon ganz brauchbar sind um die Auswirkungen bestimmter Heizungsgestaltungen abschätzen zu können.

Ob man für eine AWH mal eben 30 bis 60% mehr Leistung benötigt als für eine andere Heizung, wenn man sich über die Wand keine Gedanken macht, würde ich nicht unter akademischer Spielerei einordnen.





"Bei der Strahlungswärme wird die Energie per elektromagnetischer Strahlung übertragen, analog zum Licht. Die Energieabgabe einer Lichtquelle wird auch nicht weniger, wenn wir mit einer anderen Lampe hineinleuchten."

Wird sie doch. Zumindest was die effektiv abgegebene Lichtmenge angeht.
Frag mal Beleuchtungskonstrukteure oder schau dir die Datenblätter unterschiedlich geformter Leuchtstoffröhren an. Sobald sich lichtemmitierende Flächen gegenüberstehen, sinkt die effektiv abgestrahlte Lichtmenge.

Zwei gleichartige Lichtquellen, die sich anstrahlen wie z.B. die Innenflächen an einem Typ20 HK führen dazu, dass es von diesen Flächen keine effektive Strahlungsenergieabgabe an die Umgebung gibt, da die abgestrahlte Energiemenge gleich der aufgenommenen ist. Das unterstellt allerdings das Verhalten eines schwarzen Strahlers, der sich per Definition bei Emission und Absorption identisch verhält.

Irgendwer brachte doch den Link zu den Zehnder Deckenstrahlern. Dort ist es eine entscheidende Auslegungsgröße, wie warm die angestrahlte Fläche im Verhältnis zur Temperatur der Strahler werden soll.



So weit...



... so gut.

Aber mit S-B und dem "schwarzen Körper" lässt sich eben keine Heizung beschreiben...
Auch nicht mit den davon abgeleiteten 2D-Modellen.

Ein bissel Planck und Wien gehört allein für die Theorie schon noch dazu...

Ich werde mich hüten, hier etwas zu quantifizieren... Prozente ohne Bezugsgröße sind grundsätzlich irrelevant...

Wo steht denn bei Zehnder was zur Temperatur der angestrahlten Fläche?

MfG,
sh





"Wo steht denn bei Zehnder was zur Temperatur der angestrahlten Fläche?"

Ich würde sagen, die steckt in der "Übertemperatur", die ab S.12 eingeführt wird und in den Leistungstabellen der Module in der ersten Spalte steht.
S.14: Mittlere Strahlertemperatur Minus "empfundene Temperatur" ergibt die "Übertemperatur". Als "empfundene Temperatur" wird der Mittelwert aus Temperatur der Umgebungsflächen und der Lufttemperatur genommen.

D.h. die Leistungsangaben für die Deckenstrahler erfolgen immer für eine Temperaturdifferenz.

Das Auslegungsbeispiel am Ende ist etwas merkwürdig. Obwohl es sich um eine Strahlungsheizung handelt, wird als Ziel eine zu erreichende Lufttemperatur von 20 Grad für die Halle angegeben.

Interessant übrigens auch die Fußnoten auf Seite 16, in denen darauf hingewiesen wird, dass nach Absprache auch höhere Betriebstemperaturen als die angegebenen 120 Grad möglich sind.





irgendwie bin ich hier im falschen Film,
alles heiße Luft!


so long

G





Ja richtig, für Wohnungen alles nicht geeignet.

Heizungen an der Decke müssen aber Strahlungsheizungen sein und spätestens dann stellt man fest, dass es keine Niedertemperatur-Strahlungsheizungen gibt.



Was ist Fakt



meine lieben Freunde,

die Rechenbeispiele und die Erläuterungen sind ja sehr Interessant und lesen sich sehr gut. Leider sind sie so scheint es zumindest fernab jeder Realität. Pardon leider kann ich dem vorhandenen Mauerwerk nicht vorschreiben wie es reagieren soll.
Der Fragesteller hat das Problem, dass die Wände nicht warm werden, aus welchen Gründen auch immer. Aber jetzt mal ehrlich was bringt genau diese Rechnerei?
Die Heizung ist schon eingebaut und der Fragesteller ist nur bedingt zufrieden....und wenn er sich verpeilt hat , ist das sein Problem...schön- oder schlecht rechnen liegt im Ermessen des Fragestellers.
Das Haus soll mittels Konvektionsheizung erwärmt werden, funktioniert aber nicht und was nun?



Pataphysik ...



... die Wissenschaft von den imaginären Lösungen ... oder vielleicht erinnert sich noch jemand an die ausufernden Diskurse in "Der Name der Rose" über solch´ systemrelevanten Fragen wie " ... hat Jesus jemals gelacht..." oder " ... hat er jemals einen Geldbeutel besessen ..."

Die Chimären sind sonder Zahl und Wahrheiten immer eine Funktion der Zeit.

Ich leere mein Glas Absinth in bewunderndem Angedenken an den großen automatischen Denker Alfred Jarry (1873-1907) der all dies vorausgesehen hat.

Er hatte leider keinerlei Heizung in seinem Pariser Dachzimmer ...





Um weiteren Spekulationen über meine Heizung vorzubeugen: Sie funktioniert ziemlich gut und das Wohnklima ist trotz hoher Räume und ungedämmter Wände angenehm. Die Hausstauballergiker in der Familie fühlen sich so weit auch wohl.

Im Ausgangsposting ging es mir aber gar nicht um meine Heizung sondern um die Frage, wie der Leistungsbedarf einer AWH bestimmt werden kann.

Den hilfreichsten Beitrag dazu hat Herr Meisinger gebracht auch wenn ich mit seinem Fazit nicht konform gehe.
Falls sich mal jemand her traut, der seine AWH in ungedämmtes Mauerwerk gelegt hat, dann sieht es ja wohl so aus, als wenn Herrn Meisingers Berechnungen mindestens in die richtige Richtung gehen.

Da man hier aber nicht lange warten muss, bis beim Thema Heizung allerlei Strahlungssachen ins Spiel gebracht werden, konnte ich nicht widerstehen, dazu ein paar einfache Überlegungen und Überschlagsrechnungen in die Runde zu werfen. Eigentlich hätte ich erwartet, dass sich zu dem Thema etwas mehr belastbare Substanz und Zahlen finden.



Dann noch mal auf null.



@ Erwin:
Vergiss den ganzen Strahlungskrempeltheorieplumquatsch wieder (Asche auf mein Haupt), dies ist für Heiztechnik im Gebäude so nicht anwendbar. Tut mir leid, wenn ich da für Verwirrung gesorgt habe. Aber Du ziehst auch nach wie vor die falschen Schlüsse und schmeißt munter Sachen durcheinander, die sich nicht so ohne weiteres mischen lassen... sorry.

Die gemittelte Übertemperatur hat auch nichts mit Strahlung zu tun...
T=(Tv-Tr)/ln((Tv-Ti)/(Tr-Ti))


Zur Frage:

Der "Leistungsbedarf" einer Heizung besteht darin, das Quantum an Wärmeenergie zu ersetzen, welches einem Raum infolge Transmission und Lüftung verlorengeht.

Folgende verfahren:
1. Möglichkeit:

- Berechnung der Normheizlast nach DIN EN 12831, die beheizte Außenwand wird nach den Hinweisen vom IB Meisinger gesondert betrachtet. (Ich würde vorschlagen, auch bei Teilbelegung einer Wand die gesamte Fläche heranzuziehen.)

Damit ist Deine Frage eigentlich beantwortet... das ist die Leistung, die die WH erbringen muss.

Aber trotzdem weiter:
- Mit diesem Wert schaust Du in die Basiskennlinie (oder Tabelle, oder rechnest) des WH-Systems, die Rohrabstand, Durchmesser, Übertemperatur, Putzsystem- und Überdeckung berücksichtigt. Als Ergebnis bekommst Du bei vorgegebener Fläche, Übertemperatur und Rohrdimension den Rohrabstand, oder auch bei gegebenem Rohrabstand und -dimension und Übertemperatur die zu belegende Fläche. Da dies "krumme" Werte ergibt, ist auf das nächste günstiger passende anzugleichen. Wer es dann ganz genau machen möchte, rechnet sich iterativ mit den neuen Werten zum Endergebnis. Sollte es starke Differenzen in der Übertemperatur geben, ist auch die Heizlastberechnung zu korrigieren, aber mit den im Beispiel vom IB Meisinger angesetzten 35° liegt man meist auf der sicheren Seite.
- Mit den dann für alle Kreise bekannten Daten kann man nun die Volumenströme berechnen und Werte für den Abgleich finden.


Möglichkeit 2.
- Berechnung der Normheizlast nach DIN EN 12831 ohne "Meisinger-Korrektur".
- Auslegung wie oben.
- Berechnung der "Verluste" nach außen mit jetzt bekannter Temperatur der "warmen Ebene".
- Iterative Korrektur, insbesondere durch Anpassung der Übertemperatur über den Volumenstrom.
- Abgleich.

... und jetzt isses gut.

MfG,
sh





Danke.

Die Berechnung der Übertemperatur in dem Zehnder Dokument für die Deckenstrahler sieht aber anders aus als deine Formel.

(tv-tr)/2 würde ich als mittlere Temperatur der Strahler bezeichnen.

ti=te= (tu-tl)/2 ist der Mittelwert aus Temperatur der Umgebungsflächen und der Luft.

Tüber = ((tv-tr)/2)-ti

Für verschiedene Tüber werden dann die Strahlungsleistungen der Strahler angegeben.

Bzgl. Leistungsberechnung für AWH sind wir uns dann wohl weitestgehend einig.

* Raumheizlast nach DIN
* davon die Heizlast der zu beheizenden Wand abziehen
* verbleibende Heizlast muss die beheizte Wand nach innen liefern
* das ergibt die erforderliche Oberflächentemperatur der Wand
* um Rohre, Abstände, VL-Temperatur und Durchflussmengen bestimmen zu können benötigt man zusätzlich zur Leistung nach innen die Leistung nach außen.
* die Leistungsabgabe nach außen wird mit größerem u-wert lt. Herrn Meisinger berechnet.
* für die Temperaturdifferenz bei dieser Berechnung würde ich in erster Näherung allerdings von der erforderlichen Oberflächentemperatur der Wand ausgehen. Die so ermittelte Leistung wird etwas zu klein sein.



@Erwin



Von der beschriebenen Vorgehensweise würde ich zur Vereinfachung prinzipiell auch ausgehen; allerdings mit einer Ausnahme:

Für das Delta T ist m. E. grundsätzlich die Temperatur in der Installationsebene maßgeblich, da von dieser aus - nicht von der Wandinnenseitenoberfläche - der Wärmestrom in Richtung Kaltseite geht.

i. V. Dirk Meisinger



Übertemperatur...



Die Übertemperatur arithmetisch zu ermitteln ist eine Vereinfachung, die der mangelnden automatisierten Rechentechnik früherer Zeiten geschuldet ist...

Solange (Tr-Ti)/(Tv-Ti)<0,7 bleibt, ist das hinreichend genau (geringe Spreizungen)... kannst Du ja mal ausexceln...

Ein Beispiel:
Tv/Tr/Ti = 60/40/20

Abschätzung: (40-20)/(60-20) = 0,5 < 0,7

arithmetisch:
Tü = (Tv+Tr)/2-Ti = (60+40)/2-20 = 30°C

Logarithmisch:
Tü = (Tv-Tr)/ln((Tv-Ti)/(Tr-Ti)) = (60-40)/ln((60-20)/(40-20) = 20/ln2 = 28,85°C

Hier gibt es keinen Einfluss von Strahlungswärme... Es ist eine Betrachtung über die Temperaturen einer WW-Heizung.


Die "operative Temperatur", also der Mittelwert aus Umschließungsflächen- und Lufttemperatur ist nicht objektiv, sondern subjektiv. Sie wird aufgrund empirischer Studien mit definierten Bedingungen (Bekleidung, Aktivität, Luftbewegung und Luftfeuchte) in vier Kategorien eingeteilt, je nachdem wieviele Menschen sich damit wohlfühlen. Für Wohnräume:
Kat. 1 >= 94% --> 21°
Kat. 2 90-94% --> 20°
Kat. 3 85-90% --> 18°
Kat. 4 darunter

auch hier findet keine Differenzierung nach Strahlungswärme und Konvektionswärme statt...

MfG,
sh





"Für das Delta T ist m. E. grundsätzlich die Temperatur in der Installationsebene maßgeblich, da von dieser aus - nicht von der Wandinnenseitenoberfläche - der Wärmestrom in Richtung Kaltseite geht."

Das ist sachlich richtig.
Aber welche Temperatur haben wir in der Installationsebene?
Wir müssten einen Bezug zur Oberflächentemperatur finden.



Ich würde ...



... der Einfachheit halber mit dem Mittel aus Vorlauf- und Rücklauftemperatur rechnen. Anzusetzen wären dabei die Werte, die bei der der Berechnung zugrunde gelegten Außenlufttemperatur anliegen. - Im Zweifelsfall würde ich jedoch die maximal zu fahrende Vorlauftemperatur annehmen.

i. V. Dirk Meisinger





Mit dem Mittel aus VL und RL müssten wir doch in etwa auf die anzustrebende Innenwwandtemperatur kommen, die sich aus der Heizlastberechnung ergeben hat. Oder?

VL-Temperatur für die gesamte Wandfläche anzunehmen, führt sicher zu einer zu großen Leistung. (Eine kleine Chance könnte man ja auch noch etwaigen solaren Gewinnen geben.)



Nein!



Die Wandtemperatur an der Oberfläche hängt u.a. ab vom Wärmeverlust des Raumes, der Wanddämmung, der Oberfläche der beheizten Wand, der Putzdicke, des Putzes, des Rohrmaterials, der Rohrgeometrie, der Spreizung, der Fläche, des Rohrabstandes...

Abgesehen davon lässt sich Wandheizung auch anders als mit eingeputzten Rohren realisieren...

All diese Parameter sind entweder berechenbar (hierfür gibt es keine Norm!!!) oder von den Herstellern in den schon erwähnten Kennlinien/Tabellen dargestellt...

Wenn Du ernsthafter einsteigen möchtest, dann wünsch Dir zum Geburtstag "Das ABC der Flächenheizung und Kühlung" von Udo Radtke. Radtke ist/war der Flächenheizungspapst schlechthin, er hat lange Jahre für Rettig (Purmo/DiaNorm, u.a.) gearbeitet und widmet sich inzwischen seinem Hobby (www.tubecollection.de). Als ich ihn das letzte mal traf, war eine Neufassung in Arbeit, ist aber auch schon ein paar Jahre her.

Auch im Recknagel solltest Du fündig werden...

MfG,
sh





@sh

Bei der Übertemperaturangabe für normale Konvektionsheizkörper ist es mir bisher nicht so aufgefallen, dass da die Temperatur der Umgebungsflächen berücksichtigt wird. Das hört sich eher an, als wenn da nur auf die Lufttemperatur abgezielt wird. Das würde für einen HK, der seine Energie überwiegend per Konvektion abgibt, auch Sinn machen.

In den Zehnder-Datenblättern fehlt mir etwas. Hier benötigt man einmal die Strahlungsleistung, die effektiv unten ankommt und man benötigt eine Gesamtleistung mit der man den HK füttern muss. In der Gesamtleistung steckt dann noch zusätzlich der Anteil Konvektion, den man nicht sinnvoll nutzen kann, aber dem HK zuführen muss.

Die Temperatur der Umgebungsflächen wird für Strahlungsheizungen so lange einen relevanten Einfluss haben, so lange man mit der Temperatur der Strahler nicht weit über die Temperatur der Umgebungsflächen kommt. D.h. bei den wasserbeheizten Deckenstrahlern wird der Einfluss der Temperatur der Umgebungsflächen auf die abgegebene Strahlungsleistung größer sein als bei gasbeheizten Terassenstrahlern oder anderen Hochtemperaturstrahlern.

Dann vielleicht noch ein Denkmodell zum Thema effektive Strahlungsenergieabgabe als Differenz aus abgegebener und empfangener Strahlungsleistung für einen wasserbeheizten HK:
Bauen wir so einen HK in einen sehr gut gedämmten luftdichten Kasten ein, dann stellen wir fest, dass VL und RL gleich warm sind. Was passiert innen:
* die Umgebungsluft des HK ist genau so warm wie der HK, deshalb kann der HK keine Energie per Wärmeleitung abgeben
* die den HK-Flächen gegenüberliegenden Dämmstoffflächen haben die gleiche Temperatur wie der HK. Deshalb empfängt der HK genau so viel Strahlungsenergie, wie er abgibt, so dass es keine effektive Strahlungsenergieabgabe gibt. Ergebnis: VL und RL sind gleich warm.

Ein Gedanke vielleicht auch noch zu den Lichtstrahlern, die hier als Beispiel dafür angeführt wurden, dass das Zusammenspiel von Strahlungsenergieaufnahme und Abgabe so nicht sein kann.
Ein elektrischer Beleuchtungskörper enthält ja nicht nur den eigentlichen Lichtstrahler, sondern auch eine Einrichtung zum Umwandeln von elektrischer Energie in Licht und Wärme. Dieser Energiewandler funktioniert bei den uns heute bekannten Lampen nur in eine Richtung. Wenn also die Stromaufnahme eines Beleuchtungskörpers nicht sinkt, wenn er selbst angestrahlt wird, sagt das gar nichts darüber aus, dass der Beleuchtungskörper die Lichtenergie nicht aufnimmt, die ihm zugestrahlt wird. Wenn man genau genug messen kann, dann wird man als Folge der aufgenommenen Lichtenergie eine Temperaturerhöhung des Beleuchtungskörpers feststellen können, wenn er angestrahlt wird.



Oh man...



...ich kann nicht mehr...

Die Heizmittelübertemperatur bzw. mittlere Übertemperatur ist die Temperaturdifferenz zwischen der mittleren Heizmitteltemperatur und der Raumtemperatur. Über den Zusammenhang zwischen Wärmeleistung und Übertemperatur kann für die einzelne Heizfläche die Wärmeabgabe berechnet werden.

ES WIRD KEINE UMGEBUNGSFLÄCHE BERÜCKSICHTIGT!!!

Zu den Zehnder-Blättern: Es gibt schon ein paar Gründe, warum die "Strahlungsleistung" für "unten" nicht angegeben werden kann... vielleicht kommst Du ja selbst drauf, wenn Du Dich endlich mal von der Vorstellung des unendlich großen "Schwarzen Strahlers" nach S-B und der Tatsache, dass zwischen zwei Flächen sich nicht nur luftleerer Raum befindet, löst.

Dein "Denkmodell" ist praktisch sinnlos und hat auch mit "Strahlungsabgabe" wenig zu tun...

MfG,
sh



Sorry



aber zumindest in den Zehnder-Datenglättern fließt die Temperatur der Umgebungsflächen in die Bestimmung der Übertemperatur ein. Seite 12 und 14. "Tu = mittlere Temperatur aller Umgebungsflächen"



Bitte...



... linken oder formeln...

MfG,
sh





Diesen Link

http://www.zehnder-systems.de/deckenstrahlplatten/ZDE_V1211_1_RHC_ZBN_PU_de_screen.pdf,v10_de_DE_file_ii298_4.pdf,fileport.html

hatte Herr Ehlerding gepostet





"Dein "Denkmodell" ist praktisch sinnlos und hat auch mit "Strahlungsabgabe" wenig zu tun..."

Dann modifizieren wir es halt ein wenig.
Wir nehmen wieder einen gut gedämmten Kasten und bauen zwei gleich große HK ein, die sich parallel gegenüberstehen. Dann evakuieren wir den Kasten. Durch beide HK schicken wir die gleiche Durchflussmenge Wasser. Durch den einen HK schicken wir 20 Grad warmes Wasser und den anderen 50 Grad warmes Wasser.

Wie verhalten sich die RL-Temperaturen?
Warum?
Was passiert, wenn wir die Differenz der VL-Temperaturen der beiden HK verkleinern oder vergrößern?





Das modifizierte Modell ist genauso ohne Praxisbezug...
Was willst Du mit diesem "Denkmodell" denn eigentlich denken?

Der Rücklauf vom "warmen" HK wird kälter, der vom "kalten" HK wird wärmer...
Rein qualitativ ändert sich daran nichts, wenn die Differenz der Vorlauftemperaturen verkleinert wird...

MfG,
sh





Tendenz ist richtig.

Warum? Luft gibt es nicht und damit keine Energieübertragung per Wärmeleitung. Also erfolgt die Energieübertragung per Strahlung.

Übertragene Energiemenge/Leistung?
Wenn wir genau hinsehen, stellen wir fest, dass um die gleiche Differenz, um die der 50-Grad-RL seine VL Temperatur unterschreitet, der 20-Grad-RL wärmer ist. Hat z.B. der 50-Grad-RL 45 Grad, dann hat der 20-Grad-RL 25 Grad.

Warum?
* Die Durchflussmenge beider HK ist gleich eingestellt
* die spezifische Wärmekapazität von Wasser ist bei 20 und bei 50 Grad gleich, d.h. die selbe Energie die bei der Abkühlung von 50 auf 49 Grad frei wird, wird für die Erwärmung von 20 auf 21 Grad benötigt.
* der Energieübergang im Kasten kann nur per Strahlung erfolgen
Fazit: die effektiv abgegebene Strahlungsleistung ist gleich der effektiv aufgenommenen Leistung.

Was passiert, wenn wir die VL-Temperaturdifferenz vergrößern?
Der warme RL kühlt sich stärker ab und der kalte RL-wird wärmer.
Wenn wir die Temperaturen genau messen, dann finden wir heraus, dass die übertragene Strahlungsleistung proportional
T1^4 - T2^4 (T1 hoch 4 minus T2 hoch 4) ist.
T1 und T2 sind die absoluten Temperaturen der HK
Stellen wir z.B. die Durchflussmenge so ein dass wir bei 25 Grad warmer HK und 20 Grad kalter HK 1 Grad Änderung der RL-Temperaturen bekommen, dann stellt sich bei 50 und 20 Grad eine Änderung von 6,8 Grad ein.
Damit wird also auch klar, dass die effektiv übertragbare Strahlungsleistung von der Temperaturdifferenz der beteiligten Flächen abhängig ist.

Den Übergang zur Praxis finden wir, wenn wir den 25 Grad warmen HK durch eine FBH und den 20 Grad warmen HK durch die Decke und die Wände des Raums ersetzen. Luft lassen wir dann auch noch rein.



Da hast Du Dich jetzt...



... selbst widerlegt: (Zitat von oben, gleicher thread)

"...und spätestens dann stellt man fest, dass es keine Niedertemperatur-Strahlungsheizungen gibt."

Was willst Du wem beweisen?
Löse Dich endlich von der Vorstellung, die Theorie des "Schwarzen Strahlers" auf praxisbezogene Heiztechnik direkt beziehen zu wollen...

Die Strahlung eines Körpers betrifft nicht nur die heiztechnisch relevanten Wellenlängen
Eine Heizung ist kein "schwarzer Körper"
Eine Heizung ist nicht dreidimensional
Eine Heizung strahlt nicht zielgerichtet eine andere Fläche an
...

Zitat:
"Wenn wir die Temperaturen genau messen, dann finden wir heraus, dass die übertragene Strahlungsleistung proportional
T1^4 - T2^4 (T1 hoch 4 minus T2 hoch 4) ist.
T1 und T2 sind die absoluten Temperaturen der HK
Stellen wir z.B. die Durchflussmenge so ein dass wir bei 25 Grad warmer HK und 20 Grad kalter HK 1 Grad Änderung der RL-Temperaturen bekommen, dann stellt sich bei 50 und 20 Grad eine Änderung von 6,8 Grad ein."

Das ist absoluter Humbug...

Zitat:
"Damit wird also auch klar, dass die effektiv übertragbare Strahlungsleistung von der Temperaturdifferenz der beteiligten Flächen abhängig ist."

Das wiederum ist prinzipiell richtig, aber nicht alleine ausschlaggebend...

Nochmal die Frage:
Was soll das Ganze?

MfG,
sh





ich wollte ja nix mehr schreiben, das ist aber verdammt schwer!

"Die Temperatur der Umgebungsflächen wird für Strahlungsheizungen so lange einen relevanten Einfluss haben, so lange man mit der Temperatur der Strahler nicht weit über die Temperatur der Umgebungsflächen kommt. D.h. bei den wasserbeheizten Deckenstrahlern wird der Einfluss der Temperatur der Umgebungsflächen auf die abgegebene Strahlungsleistung größer sein als bei gasbeheizten Terassenstrahlern oder anderen Hochtemperaturstrahlern."

Nein, nein, nein, das ist eben falsch.

Wenn bei den Deckenheizkörper nach Luft- und Umgebungsflächentemparatur gefragt wird, dann doch aus anderem Grunde!

Man stelle sich Knuth Wuchtig bei VW an der Presse vor und Knuth ist kalt. Also Heizung!
Konvektionsheizung geht nicht, weil Knuth nicht in 7 m Höhe unter der Decke arbeitet, also Strahlungsheizung.
Platz dafür ist auch nur unter der Decke.

Wieviel Energie braucht die Konstruktion? Wenn's in der Halle schon 15° sind friert Knuth nicht so leicht, als wenns nur 8° sind (z.B. im Lager). Und wenn Knuth sogar in der Gießerei abeitet, wo links die Motorblöcke gemacht werden, ist ihm schon lauwarm.

Die Frage, wie warm Luft und Oberflächen in der Nähe von Knuth sind, bedeutet doch nicht dass diese Wärmequellen auf die Stahlungsheizung an der Decke Einfluss haben, sie sind aber wichtig für die Frage, wieviel die Deckenheizkörper zusätzlich Strahlen müssen, damit Knuth keinen kalten Hintern bekommt.

In Formeln kann ich das leider nicht ausdrücken, sorry.





@GEhlerding

Da stimme ich für die industriellen Deckenstrahler durchaus zu. Man findet viele Einsatzfälle, da macht es gar keinen Sinn Wände und Luft des Objekts zu temperieren, weil das Objekt vielleicht nur dünne Blechwände hat und nicht ansatzweise luftdicht ist. Man will dann einfach nur dafür sorgen, dass sich die Menschen halbwegs wohl fühlen. Man spielt dann quasi Sonne, die es dem Menschen auch in einer kalten zugigen Halle warm machen kann.
Auslegungstechnisch wird man da auf eine Strahlungsenergiedichte in W/qm für die Aufenthaltsebene der Personen hinarbeiten. Allerdings wird man auch dabei die Körpertemperatur des Menschen berücksichtigen müssen, wenn man keine sehr heißen Strahler zur Verfügung hat.

In den Zehnder Unterlagen wird davon ausgegangen, dass das Objekt temperiert werden soll. D.h. die Strahlungsheizung soll eine bestimmte Lufttemperatur und eine bestimmte Wandtemperatur sicherstellen. Für diese Temperaturen hat man die Heizlast des Objekts bestimmt und die muss durch die Deckenstrahler effektiv abgestrahlt werden. Da eine Strahlungsheizung einer Wand nur soviel Leistung effektiv zustrahlen kann wie es der Temperaturdifferenz zwischen Wand und Strahler entspricht, geht die gewünschte Wandtemperatur in die Auslegung der Strahlungsheizung ein. Dies wirkt sich um so mehr auf die Dimensionierung der Heizung aus, je geringer die Temperaturdifferenz ist.

@sh
Warum sollte ich mich selbst widerlegt haben.
Wir waren hier ja bei der Leistungsbetrachtung einer Heizung. Aus diesem Blickwinkel wäre für mich eine Heizung eine Strahlungsheizung, wenn sie mehr als 50% der zugeführten Energie per Strahlung abgibt.

Dass dies für eine Niedertemperaturheizung nicht möglich ist, habe ich versucht an Hand einiger theoretischer Überlegungen zu belegen.

Es mag ja niemanden stören, wenn sich Leute in gut gedämmten Häusern mit Niedertemperatur Flächenheizungen einreden, dass sie eine Strahlungsheizung haben, weil sie keine störenden Konvektionsströmungen feststellen können. Allerdings führt die Übertragung dieser Fehleinschätzung auf ungedämmte Häuser leider oft zu folgenschweren Fehlern.



Du hast...



... doch gerade eine 100%-Niedertemperatur-Strahlungs-Heizung mit (allerdings) falscher Theorie vorgeturnt!? ... Und dann auch auch noch mutig und ebenso falsch quantifiziert!? ... Und dann das Modell auf eine reale Fußbodenheizung übertragen!?

... jetzt bin ich endgültig weg...

MfG,
sh





Hm ja, im luftleeren Raum kann man tatsächlich Niedertemperatur-Heizungen bauen, die ausschließlich Strahlungsenergie abgeben. Man benötigt zwar eher sehr große Flächen um nennenswert Energie übertragen zu können, aber niemand kann behaupten, dass Konvektion im Spiel wäre.

Wie ich die "falsche" Quantifizierung berechnet habe, kann man oben nachlesen.

Weiß jemand, wie das Beispiel "richtig" quantifiziert werden kann?