Thermische Behaglichkeit
Haustechnik dient dem Menschen, nicht umgekehrt.
Dieser wichtige Grundsatz ist der zentrale Gedanke für alle unsere haustechnischen Systeme.
Was bedeutet "Thermische Behaglichkeit" ?
Der menschliche Organismus versucht ständig, seine Körpertemperatur auf ca. 37°C zu halten, indem er ein Gleichgewicht zwischen Wärmeproduktion und Wärmeabgabe herstellt.
Die Wärmeproduktion des Körpers (v.a. durch Muskeltonus) ist nicht vergleichbar mit der Wärmeproduktion des Kopfes (v.a. durch Gehirnströme).
Bei hoher körperlicher Aktivität wird der Körper und der Kopf stark erwärmt, beide müssen dabei viel Wärme abgeben.
Bei geringer körperlicher Aktivität wird der Körper nur wenig erwärmt, sollte somit auch nur wenig Wärme abgeben (d.h. man friert schneller), hingegen wird der Kopf durch die Gehirnaktivität trotzdem stark erwärmt, muss also weiterhin viel Wärme abgeben (mit zu warmem Kopf wird man matt, müde, konzentrationsschwach, usw.).
Ein modernes Haus muss folglich so gebaut (isoliert) sein und über eine sinnvolle Heizungstechnik verfügen, welche Umgebungsbedingungen erzeugt, damit z.B. ein im Wohnzimmer sitzender Mensch wenig Körperwärme, aber gleichzeitig genügend Wärme am Kopf abgibt.
Wenn dieser Zustand erreicht wird, fühlt sich der Mensch insgesamt thermisch behaglich.
Diesen fundamentalen Grundsatz missachten sehr viele Heizungsbaubetriebe und auch zahlreiche Hersteller heizungstechnischer Anlagen.
Wie kann thermische Behaglichkeit erreicht werden?
Wärmeabgabe erfolgt durch
- Wärmestrahlung an die Umgebungsflächen,
- Konvektion an die Luft,
- Verdunstung,
- Wärmeleitung an Festkörper (z.B. über die Füße an den Boden oder wenn man auf einer kalten Fläche sitzt).
Diese 4 Arten der Wärmeabgabe müssen für ein Gefühl der thermischen Behaglichkeit in einem physiologisch sinnvollen Verhältnis sein.
Da sich die physikalischen Gesetzmäßigkeiten nicht linear zur Temperatur verhalten, ändert sich dieses Verhältnis abhängig der Lufttemperatur und der Temperatur der Umgebungsflächen erheblich.
Kalte Außenwandflächen oder Fensterflächen im Winter verursachen zu hohe Strahlungswärmeverluste bei Personen, welche in der Nähe dieser Flächen sitzen.
Je besser der U-Wert des Hauses und der Fenster, desto erheblich geringer fallen diese Strahlungsverluste aus. Dies ist der Grund dafür, warum gut isolierte Häuser im Winter trotz gleicher oder sogar niedrigerer Raumlufttemperatur als „wärmer“ empfunden werden als schlechter isolierte.
Eine gute Heizungsanlage muss diese Strahlungsverluste ausgleichen, damit der Mensch sich thermisch behaglich fühlt.
Hierzu eignen sich Flächenheizungen am besten, Luftheizungen gar nicht (da Luft nahezu null Strahlung abgibt) und Heizkörper umso besser, je größer deren Oberfläche ist.
Dabei ist für Räume, in welchen die Bewohner längere Zeit an derselben Stelle sitzen, die Richtung zu beachten. Strahlungsverlust und Strahlungsgewinn sollte aus derselben Richtung kommen, d.h. sich amortisieren. Daher sollten Heizkörper, sofern möglich, immer unter oder neben einem Fenster platziert werden.
Je höher die Temperatur eines Festkörpers, desto überproportional stärker ist dessen Wärmestrahlung. Umgekehrt je kälter, desto überproportional stärker der Strahlungsverlust hin zu diesem Festkörper. Dies ist der Grund dafür, warum Kaminöfen/Kachelöfen mit hohen Oberflächentemperaturen als besonders behaglich empfunden werden. Der menschliche Körper braucht diese Wärmestrahlung an einem kalten Wintertag.
Strahlungswärme geht tiefer unter die Haut als Warmluft. Daher erfolgt eine Wärmebehandlung in der Medizin mit Wärmestrahlung und nicht etwa mit einem Warmluftgebläse.
Dies sind die Vorteile der Strahlungsheizung gegenüber einer Warmluftheizung bezogen auf den menschlichen Körper.
Der Kopf hingegen muss infolge seiner dauernd spezifisch höheren Wärmeproduktion ständig spezifisch mehr Wärme abgeben als der Körper.
Da er nur eine begrenzte Oberfläche hat, d.h. nicht beliebig viel Strahlungswärme abgeben kann, benötigt er kühlere Luft, damit er genügend Konvektionswärme abgeben kann.
Aus diesem Grund ist eine zu hohe Raumlufttemperatur für die thermische Behaglichkeit des Kopfes nachteilig, was z.B. bei Luftheizungen auftritt. Ebenso ist für die Wärmeabgabe des Kopfes eine Deckenstrahlungsheizung nachteilig.
Die bestmögliche thermische Behaglichkeit stellt sich somit dann ein, wenn das Haus und die Fenster sehr gut gedämmt sind, d.h. die Oberflächentemperaturen nicht so kalt werden, und die Heizung möglichst viel Strahlungswärme von unten oder von der Außenseite her liefert, dabei aber die Raumlufttemperatur nicht zu stark erwärmt.