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Warmluftheizung

Eine Warmluftheizung (oder Luftheizung) erwärmt Räume, indem sie ihnen direkt warme Luft zuführt. Anders als bei den meisten Zentralheizungen wird hier also Luft und nicht Wasser als Wärmeübertragungsmedium verwendet. Dieses Prinzip ist in Europa nicht sehr verbreitet, wird aber in den Südstaaten der USA häufiger verwendet. Wenn die Beheizung nur über die Luft erfolgt, spricht man auch von einem Nur-Luft-System.

Der Begriff Warmluftheizung wird oft auch etwas weiter gefasst, so dass er Fälle mit einschließt, bei denen die Heizungsanlage warmes Wasser an Lufterhitzer in den Räumen liefert, welche die Wärme auf die Raumluft übertragen. Im Extremfall werden sogar Heizkörper (Konvektoren), die Wärme vorwiegend über Konvektion (und nicht durch Wärmestrahlung) in den Raum bringen, mit eingeschlossen.

In den Bereich der Warmluftheizung fallen auch die mobilen Heizgebläse, die beispielsweise zur temporären Beheizung von Hallen oder Werkstätten benutzt werden. Im Folgenden befasst sich der Artikel allerdings mit permanent genutzten Warmluftheizungen.

Frischluftbetrieb

Eine Warmluftheizung kann mit einer Lüftungsanlage oder auch mit einer Klimaanlage kombiniert werden. Es wird also die angesaugte Frischluft mit Hilfe der Heizungsanlage erwärmt, bevor sie den Räumen zugeführt wird. Die Abluft wird üblicherweise über einen Wärmeübertrager geführt, in dem sie den Großteil der Wärme an die zugeführte Frischluft abgibt (Wärmerückgewinnung). Die Heizungsanlage muss die Zuluft also selbst an Tagen mit starkem Frost nur noch von z. B. 16 °C auf 40 °C nacherwärmen.

Ein Problem des Frischluftbetriebs ist, dass sich so nur eine sehr begrenzte Heizleistung in das Gebäude einbringen lässt, weil die Luftmengen begrenzt sind. Deswegen kommt dieses Prinzip praktisch nur für Passivhäuser in Betracht, bei denen sehr geringe Heizleistungen von maximal ca. 10 W pro m² Wohnfläche benötigt werden. Bei einer Wohnfläche von z. B. 100 m² ergibt sich also eine Heizleistung von maximal 1 kW. Wenn eine Luftwechselrate von 0,6 pro Stunde gewählt wird und die Raumhöhe 2,5 m beträgt, wird eine Luftmenge von 0,6 · 100 m² · 2,5 m = 150 m³ pro Stunde zugeführt. Eine Heizleistung von 1 kW bedeutet dann, dass die Luft mit einer Temperatur von 20 Grad oberhalb der Raumtemperatur (also mit ca. 40 °C) zugeführt wird. Höhere Heizleistungen wären ungünstig:

• Wenn man dafür die Temperatur der Zuluft noch weiter erhöht, kann dies zur Verschwelung von Staub und damit zu Geruchsbildung führen. Außerdem würde die Energieeffizienz einer Wärmepumpe, falls diese zur Beheizung genutzt wird, absinken.
• Wenn man stattdessen die zugeführte Luftmenge erhöht, dürfte dies zu einer zu niedrigen Luftfeuchtigkeit führen.

Nicht ideal an der Warmluftheizung auch im Passivhaus ist, dass die benötigte Heiztemperatur zu hoch ist, um eine Wärmepumpe besonders effizient betreiben zu können. Trotzdem wird oft eine Luft/Luft-Wärmepumpe verwendet; angesichts der geringen Wärmemengen ist eine nicht ideale Leistungszahl auch zu verkraften. Man kann mit diesem Ansatz erhebliche Investitionskosten einsparen, die sonst z. B. für eine Fußbodenheizung anfallen würden; die Luftkanäle werden ja ohnehin für die Lüftungsanlage benötigt. Die Wärmepumpe ist häufig Teil eines Kompaktgeräts, welches außerdem die Belüftung und die Warmwasserbereitung übernimmt.

Umluftbetrieb

Um größere Heizleistungen in Gebäude mit weniger guter Wärmedämmung einbringen zu können, braucht man größere Luftmengen als die für die Belüftung benötigten Frischluftmengen. Hierfür kann man einen Umluftbetrieb realisieren. Hier wird Luft aus dem Raum angesogen, erwärmt und wieder eingeblasen. Dies lässt sich auch mit einer gewissen Frischluftzufuhr kombinieren. Man wählt also die Frischluftzufuhr gemäß dem Lüftungsbedarf und wälzt zusätzliche Raumluft um, um eine ausreichende Heizleistung zuführen zu können. Dies geschieht beispielsweise in Induktionsgeräten, bei denen die Frischluft (Primärluft) zusätzliche Raumluft (Sekundärluft) mitreißt.

Der Nachteil der Warmluftheizung ist, dass das Umwälzen großer Luftmengen leicht zu Zugerscheinungen, zum Aufwirbeln von Staub und zu Strömungsgeräuschen führt. Es kommt also zumindest darauf an, die Luftzufuhr auf ausreichend viele und gut platzierte Lüftungsgitter zu verteilen. Ebenfalls muss eine solche Anlage sorgfältig eingerichtet werden, um keine zu starken Geräusche zu verursachen. Natürlich sind diese Herausforderungen umso größer, je größer die benötigte Heizleistung ist.

Häufig wird die angesaugte Raumluft zunächst durch einen Filter geleitet, der zumindest den gröberen Staub entfernt. Solche Filter müssen dann natürlich regelmäßig gesäubert werden, z. B. mithilfe eines Staubsaugers.

Ein Vorteil der Umluftheizung ist, dass ein Raum (zumindest die Raumluft) damit schnell aufgeheizt werden kann. Dies kommt zum Tragen, wenn ein Raum häufig unbeheizt bleibt, aber bei Bedarf schnell warm werden soll. Dann wird freilich eine relativ hohe Heizleistung benötigt, was tendenziell zu stärkeren Beeinträchtigungen des Komforts durch die Luftumwälzung führt. Dies mag gut tolerierbar sein, wenn beispielsweise ein Seminarraum kurz vor der Belegung mit voller Leistung aufgeheizt wird.

Gegenüber Zentralheizungen mit Wasserkreislauf ist eine Luftheizung in mancher Hinsicht einfacher realisierbar; die Dichtigkeit des Systems ist weniger kritisch, und ein Einfrieren von Leitungen eines zeitweilig unbewohnten und unbeheizten Hauses wird vermieden. Bei Produktions- und Ausstellungshallen sowie Festzelten ist eine Warmluftheizung schnell aufstellbar, da wenig Installationen benötigt werden. Hier hat man allerdings auch das Problem, dass die Warmluft nach oben steigt und dort oft schnell entweicht; insofern wäre eine Infrarotheizung gerade für solche Anwendungen häufig viel effizienter.

Problem der Luftschichtung

Da warme Luft aufgrund ihrer niedrigeren Dichte tendenziell nach oben steigt, kann es durch den Betrieb einer Warmluftheizung zu einer deutlichen Temperaturschichtung kommen: Man hat direkt unter der Raumdecke deutlich höhere Lufttemperaturen als nahe dem Boden. Dieser Effekt ist tendenziell ungünstig, vor allem wenn der darüberliegende Raum unbeheizt oder gar die Decke (etwa in einem Festzelt) undicht ist. Wie stark die Temperaturschichtung ausfällt, hängt von den jeweiligen Umständen ab.

Zur Vermeidung einer allzu starken Temperaturschichtung sollte die erwärmte Luft möglichst nicht nahe der Decke eingebracht werden, oder dann sollte zumindest der Luftstrom eher nach unten gerichtet werden. (Bei Split-Klimageräten, die auch für die Beheizung von Wohnräumen und Büros genutzt werden können, wird dies im Heizbetrieb häufig automatisch so eingestellt.)

Manchmal wird die Luft auch durch Einlassgitter im Fußboden zugeführt; gerade wenn dies verteilt über größere Bereiche des Bodens geschieht, sollte man damit eine Temperaturschichtung relativ schwach halten können. Der Nachteil dieses Verfahrens ist allerdings, dass tendenziell mehr Staub aufgewirbelt wird; die Lufteinlässe müssen dann so umfangreich sein, dass recht geringe Luftgeschwindigkeiten ausreichen. Lufteinlässe im unteren Bereich einer Wand sind tendenziell bezüglich der Aufwirbelung von Staub günstiger.

Wichtige Aspekte beim Entwurf von Luftheizungen

Um störende Effekte zu vermeiden, müssen bei einer Warmluftheizung diverse Dinge beachtet werden:

• Die Zufuhr der Luft soll mit möglichst wenig Geräuschentwicklung erfolgen. Dies ist mit einem groß ausgelegten Wärmeübertrager und Ventilator eher möglich als mit einem sehr kompakten Innengerät.
• Der von den Ausblasventilen erzeugte Luftstrom soll keine Zugerscheinungen verursachen, also vor allem nicht direkt Personen im Raum treffen, und möglichst wenig Staub aufwirbeln.
• Die Temperatur der zugeführten Luft darf immer höchstens 50 °C liegen, um Geruchsbildung durch die Verschwelung von Staub zu vermeiden.
• Bei Anlagen, die mehrere Räume versorgen, sollten keine Luftströmungen von Räumen mit stärkeren Geruchsbelastungen in anderen Räume verursacht werden.
• Die Frischluftmenge sollte so bemessen sein, dass die Luftfeuchtigkeit in einem angenehmen Bereich bleibt (z. B. 40 bis 55 %).
• Die Außenwände sollten nicht zu kalt sein, also gut wärmegedämmt sein. Sonst wird eine hohe Heizleistung benötigt, also tendenziell auch eine höhere um Luftmenge, und die Nachteile der Luftbewegung kommen stärker zum Tragen.
• Die Luftleitungen und andere Komponenten sollten sich gut reinigen lassen.

Probleme durch die Austrocknung der Luft?

Verschiedentlich wird behauptet, Warmluftheizungen würden die Luftfeuchtigkeit zu stark absenken. Wir betrachten zunächst reine Warmluftheizsysteme ohne Belüftungfunktion. Hierzu ist zu sagen, dass die absolute Luftfeuchtigkeit von solchen Heizungen wie auch von anderen Heizsystemen nicht reduziert wird – schließlich wird der Luft ja keinerlei Wasserdampf entzogen (anders als bei einer Klimaanlage im Kühlbetrieb, wo dies auch häufig erwünscht ist). Die relative Luftfeuchtigkeit nimmt durch die Temperaturerhöhung tatsächlich ab, was im Prinzip aber nicht anders ist als z. B. bei einem Heizkörper. Lediglich sinkt die relative Luftfeuchtigkeit direkt am Luftauslass tendenziell stärker ab, da die Luft dort deutlich mehr als die sonstige Raumtemperatur hat.

Somit wird klar, dass die Warmluftheizung einerseits in den direkt angeblasenen Bereichen durchaus eine stark austrocknende Wirkung hat, weswegen man beispielsweise Zimmerpflanzen besser nicht direkt dem Luftstrom aussetzt. Andererseits wird die Luftfeuchtigkeit an entfernteren Stellen im Raum nicht wesentlich tiefer ausfallen als mit einem anderen Heizsystem auch – außer im Vergleich zu einer Infrarotheizung, wenn diese eine deutlich niedrigere Raumtemperatur (Lufttemperatur) möglich macht.

Für Geräte, die auch die Funktion der Belüftung übernehmen, ist die Lage anders. Die Belüftung führt in der kalten Jahreszeit in der Regel zu einer deutlichen Reduktion der Luftfeuchtigkeit – was ein Stück weit auch nötig ist, insbesondere um Schimmelprobleme zu vermeiden. Jedoch kann die Luftfeuchtigkeit durch die Belüftung zu stark absinken, wenn es nur sehr schwache Quellen von Feuchtigkeit gibt und/oder die zugeführte Frischluftmenge zu hoch ist. Unter Umständen muss man dann Luftbefeuchtung einsetzen. Hier handelt es sich freilich um generelle Probleme der Belüftung, die nicht spezifisch für Warmluftheizungen sind.

Kombination mit einem Kachelofen

Es gibt Kachelöfen, welche an ein Luftheizungssystem angeschlossen sind. Hiermit wird ein Teil der Heizleistung in andere Räume des Hauses transportiert. Besonders in gut wärmegedämmten Häusern ist dies sinnvoll, da die Heizleistung eines Ofens (etliche Kilowatt) für einen Raum allein viel zu hoch wäre. Häufig ersetzt ein solches System aber nicht die Zentralheizung, sondern ergänzt sie lediglich.

Siehe auch: Heizgebläse, Heizungsanlage, Zentralheizung, Lüftungsanlage, Kachelofen