Heutzutage sorgen wir im Winter für Wärmekomfort, indem wir das gesamte Luftvolumen eines Raums oder Gebäudes heizen. In früheren Zeiten war das Heizkonzept unserer Vorfahren eher räumlich begrenzt: Sie heizten Menschen, nicht Räume.

Sie nutzten Strahlungswärmequellen, die nur bestimmte Teile eines Raums erwärmten und so ein Mikroklima der Behaglichkeit schufen. Den großen Temperaturunterschieden begegneten diese Menschen mit isolierenden Einrichtungsgegenständen wie Haubenstühlen und Wandschirmen, und sie nutzten zusätzliche, lokale Wärmequellen, die bestimmte Körperteile erwärmten.

Es wäre sehr sinnvoll, diese alte Art des Heizens wieder einzuführen, zumal sie durch die moderne Technik viel praktischer, sicherer und effizienter geworden ist.

Konduktion, Konvektion, Strahlung

Die meisten modernen Heizsysteme basieren in erster Linie auf der Erwärmung von Luft. Das scheint naheliegend, aber es gibt weitaus sinnvollere Alternativen. Es gibt drei Arten der (spürbaren) Wärmeübertragung: Konvektion (Erwärmung der Luft), Konduktion (Erwärmung durch Körperkontakt) und Strahlung (Erwärmung durch elektromagnetische Strahlung).

Die traditionelle Art zu heizen beruhte auf Strahlung und Wärmeleitung, die energieeffizienter sind als Konvektion. Während bei der Konvektion jeder Kubikzentimeter Luft in einem Raum erwärmt werden muss, um das Wohlbefinden der Menschen zu gewährleisten, können Strahlung und Wärmeleitung die Wärme direkt auf die Menschen übertragen, wodurch der Energieverbrauch unabhängig von der Größe eines Raums oder Gebäudes ist.

Schauen wir uns zunächst die verschiedenen Methoden der Wärmeübertragung etwas genauer an. Konduktion und Konvektion sind eng miteinander verwandt. Bei der Konduktion handelt es sich um die Übertragung von Energie aufgrund des physischen Kontakts zwischen zwei Objekten: Die Wärme fließt vom wärmeren zum kühleren Objekt. Die Geschwindigkeit, mit der dies geschieht, hängt vom Wärmewiderstand des Materials ab.

So wird beispielsweise Wärme durch Metall viel schneller übertragen als durch Holz, weil Metall einen geringeren Wärmewiderstand hat. Das erklärt, warum sich beispielsweise ein Metallgegenstand viel kälter anfühlt als ein Holzgegenstand, obwohl beide die gleiche Temperatur haben.

Konduktion findet nicht nur zwischen physischen Objekten statt, sondern auch zwischen physischen Objekten und Gasen (wie Luft) sowie zwischen Gasen untereinander. Jedes physische Objekt, das wärmer ist als die Luft, die es umgibt, erwärmt durch Wärmeleitung die Luft in seiner unmittelbaren Umgebung. Doch dieser Effekt ist begrenzt, da Luft einen hohen Wärmewiderstand hat, weshalb sie die Basis für die meisten Wärmedämmstoffe bildet.

Die durch Wärmeleitung erwärmte Luft dehnt sich jedoch aus und steigt nach oben. An ihre Stelle tritt kalte Luft, die ihrerseits erwärmt wird, sich ausdehnt, aufsteigt und so weiter. Dieser Strom warmer Luft, der von jedem Objekt aufsteigt, das wärmer ist als die Umgebungsluft, wird als Konvektion bezeichnet.

Strahlung, die dritte Form der Wärmeübertragung, funktioniert auf ganz andere Weise als Konduktion und Konvektion. Strahlungsenergie wird durch elektromagnetische Wellen übertragen, ähnlich wie Licht. Genauer gesagt handelt es sich um den Teil des elektromagnetischen Spektrums, der als Infrarotstrahlung bezeichnet wird. Strahlung braucht kein Medium (wie Luft oder Wasser) für die Wärmeübertragung.

Sie funktioniert auch in einem Vakuum und ist die wichtigste Form der Wärmeübertragung im Weltall. Die Hauptquelle der Strahlungsenergie ist die Sonne, aber jedes Objekt auf der Erde strahlt Infrarotenergie ab, solange es eine Masse und eine Temperatur über dem absoluten Nullpunkt hat. Diese Energie kann von anderen Objekten mit einer niedrigeren Temperatur absorbiert werden. Strahlungsenergie hat keine Temperatur. Erst wenn sie auf die Oberfläche eines Objekts mit Masse trifft, kann die Energie absorbiert und in Wärme umgewandelt werden.

Wärmekomfort bei niedrigen Lufttemperaturen

Aufgrund der allgemeinen Verwendung von zentralen Luftheizungs- (und Kühlungs-) Systemen sind wir zu der Überzeugung gelangt, dass unser Wärmekomfort in Innenräumen hauptsächlich von der Lufttemperatur abhängt. Der menschliche Körper tauscht jedoch Wärme mit seiner Umgebung durch Konvektion, Strahlung, Wärmeleitung und Verdunstung (eine Form der “latenten” Wärmeübertragung) aus.

Konvektion bezieht sich auf den Wärmeaustausch zwischen der Haut und der Umgebungsluft, Strahlung auf den Wärmeaustausch zwischen der Haut und nahe gelegenen Oberflächen, Verdunstung auf den Feuchtigkeitsverlust der Haut und Konduktion auf den Wärmeaustausch, der zwischen einem Körperteil und einem berührenden Objekt stattfindet.

Wenn der Anteil der Wärmestrahlung oder der Wärmeleitung an der gesamten Wärmeübertragung steigt, können sich die Menschen während der Heizperiode bei einer niedrigeren Lufttemperatur durchaus wohl fühlen.

Im Winter können wir uns bei niedrigeren Lufttemperaturen wohlfühlen, wenn wir den Anteil der Wärmestrahlung oder der Wärmeleitung am gesamten Wärmetransport in einem Raum erhöhen. Auch das Gegenteil ist der Fall: Wärmeleitung und -strahlung können dazu führen, dass sich Menschen trotz einer hohen Lufttemperatur unwohl fühlen. Wer zum Beispiel mit nackten Füßen auf einem kalten Fußboden steht, wird sich kalt fühlen, auch wenn die Lufttemperatur angenehme 21ºC beträgt. Das liegt daran, dass der Körper durch Wärmeleitung Wärme an den Boden abgibt. Eine heiße Tasse Suppe in der Hand, eine Fußbodenheizung oder eine beheizte Sitzbank haben den gegenteiligen Effekt, da die Wärme vom warmen Gegenstand durch Wärmeleitung auf den Körper übertragen wird.

Strahlungswärme kann dazu führen, dass sich Menschen auch bei einer niedrigeren Lufttemperatur wohl fühlen. Das naheliegendste Beispiel ist die direkte Sonneneinstrahlung. Im Frühling oder Herbst können wir uns nur mit einem T-Shirt bekleidet bequem in die Sonne setzen, auch wenn die Lufttemperatur relativ niedrig ist. Einen Meter weiter, im Schatten, kann es so kalt sein, dass man eine Jacke braucht, obwohl die Lufttemperatur mehr oder weniger die gleiche ist. Im Sommer ziehen wir den Schatten vor. Der Unterschied erklärt sich durch die Strahlungsenergie der Sonne, die den Körper direkt erwärmt, wenn er dem Sonnenlicht ausgesetzt ist. Diese höhere “Strahlungstemperatur”, die mit einem Schwarzkugelthermometer gemessen werden kann, ermöglicht im Winter Wärmekomfort bei kälteren Lufttemperaturen.

Es sei darauf hingewiesen, dass auf der Erde die Strahlung immer mit Konvektion einhergeht. Da Luft wenig Masse hat, erwärmt die Strahlungsenergie der Sonne die Luft nicht direkt. Sie tut dies jedoch indirekt. Die Strahlungsenergie der Sonne wird von der Erdoberfläche absorbiert und dort in Wärme umgewandelt. Die wärmere Erdoberfläche gibt diese Wärme dann langsam über die bereits beschriebenen Mechanismen der Wärmeleitung und Konvektion an die Luft ab. Mit anderen Worten: Nicht die Sonne, sondern die Erdoberfläche erwärmt die Luft auf unserem Planeten.

Die Strahlungstemperatur ist für die Beheizung eines Gebäudes ebenso wichtig, unabhängig davon, welches Heizsystem verwendet wird. In Innenräumen entspricht die Strahlungstemperatur der gesamten Infrarotstrahlung, die zwischen den Oberflächen in einem Raum ausgetauscht wird. Strahlungsheizungen, auf die wir später noch eingehen werden, funktionieren ähnlich wie die Sonne: Sie erwärmen nicht die Luft, sondern die Oberflächen in einem Raum, einschließlich der menschlichen Haut, wodurch sich die Strahlungstemperatur erhöht und sich thermische Behaglichkeit bei einer kälteren Lufttemperatur einstellt. Die Verwendung von Strahlungsheizungen ist in Innenräumen praktischer, wo die Umweltfaktoren unter Kontrolle sind. Wenn zum Beispiel draußen ein Wind aufkommt, verschwindet die wärmende Wirkung der Sonne schnell.

Nicht die Sonne, sondern die Erdoberfläche erwärmt die Luft auf unserem Planeten

Eine 100%ige Strahlungsheizung gibt es nicht, denn sowohl die strahlende Heizfläche als auch die bestrahlten Flächen kommen mit der Luft in Kontakt und erwärmen sie durch Konduktion und Konvektion. Diese Erwärmung der Luft setzt jedoch verzögert ein und ist begrenzter als bei einem direkten Luftheizungssystem. Ebenso erhöht ein Luftheizungssystem die Strahlungstemperatur in einem Raum, da die warme Luft die Oberflächen des Gebäudes durch Konduktion erwärmt. Aber auch hier ist der Anstieg der Strahlungstemperatur im Vergleich zu einem Strahlungsheizungssystem langsam und begrenzt.

Wie Wärmeleitung kann auch Strahlung dazu führen, dass wir es trotz einer hohen Lufttemperatur kühl empfinden. Wenn wir an einem kalten Fenster sitzen, strahlt unser Körper Wärme an diese kalte Oberfläche ab, so dass uns kalt ist, selbst wenn die Lufttemperatur angenehme 21ºC beträgt. Kurz gesagt: weder eine hohe Lufttemperatur noch eine hohe Strahlungstemperatur sind eine Garantie für Behaglichkeit. Das beste Verständnis der Wärmebedingungen in einem Raum wird durch die “operative Temperatur” vermittelt, die einen gewichteten Durchschnitt aus beidem darstellt.

Die traditionelle Art zu heizen

Vor dem Aufkommen der Zentralheizungen im zwanzigsten Jahrhundert wurden Gebäude hauptsächlich durch eine einzige Strahlungswärmequelle wie einen offenen Kamin oder einen Holz-, Kohle- oder Gasofen beheizt. In der Regel wurde nur einer der Räume eines Gebäudes beheizt. Aber selbst innerhalb dieses Raumes gab es große Komfortunterschiede, je nachdem, wo man sich gerade befand. Während eine Luftheizung die Wärme relativ gleichmäßig in einem Raum verteilt, schafft eine Strahlungsheizung ein lokales Mikroklima, das sich erheblich vom Rest des Raums unterscheiden kann.

Das liegt daran, dass die Energiedichte einer Strahlungswärmequelle mit der Entfernung abnimmt. Es geht nicht darum, dass die Infrarotstrahlen schwächer werden, sondern darum, dass sie sich bei der Ausbreitung von der Quelle immer weiter auffächern. Dies wird in den beiden folgenden Abbildungen aus Richard Watsons “Radiant Heating and Cooling Handbook” gezeigt. Die Zeichnung oben zeigt die Strahlungswärmeverteilung (oder “Strahlungslandschaft”) in einem Raum, von oben gesehen, der durch ein Zwangsluft-Heizungssystem erwärmt wird. Die durchschnittliche Strahlungstemperatur im Raum beträgt 20ºC. Abgesehen vom Einfluss einer kalten Fensterfläche (oben in der Abbildung) ist die Strahlungstemperatur im gesamten Raum relativ konstant.

Die nachstehende Abbildung zeigt denselben Raum, wiederum mit einer mittleren Strahlungstemperatur von 20ºC, aber jetzt beheizt mit einer Strahlungswärmequelle, die sich in der Mitte der Decke befindet. Es handelt sich um ein elektrisches Langwellen-Infrarot-Panel, eine neue Technologie, die wir im zweiten Teil dieses Artikels erläutern werden, aber ein Kaminofen in der Mitte des Raumes würde ein ähnliches Ergebnis liefern. Die Strahlungslandschaft ist nun sehr unterschiedlich. Die höchste Strahlungstemperatur wird in der Mitte des Raums, direkt unter der Heizplatte, gemessen. Die Strahlungstemperatur nimmt dann in konzentrischen Kreisen zu den Seiten des Raumes hin schnell ab. Der Unterschied zwischen minimaler und maximaler Strahlungstemperatur ist viel größer als bei einem Luftheizungssystem.

In einem luftbeheizten Raum spielt es keine große Rolle, wo man sich befindet. In einem Raum, der durch eine Strahlungsheizung beheizt wird, ist der Aufenthaltsort entscheidend.

Natürlich würde ein anderer Standort der Strahlungsheizfläche oder eine Kombination von zwei oder mehr Strahlungsheizflächen wieder eine ganz andere Strahlungslandschaft ergeben. Außerdem können, wie bei der Sonnenstrahlung, andere Gegenstände Schatten werfen, was bedeutet, dass selbst die Position der Möbel einen Einfluss auf die Wärmeverteilung in einem Raum haben kann. Zu beachten ist außerdem, dass die heterogene Verteilung der Strahlungstemperatur durch den homogenen Charakter der Lufttemperatur etwas abgemildert wird, unabhängig davon, welches Heizsystem verwendet wird.

Energie-Effizienz

In einem luftbeheizten Raum spielt es keine große Rolle, wo Sie sich befinden. In einem Raum, der durch eine zentrale Strahlungsheizung beheizt wird, ist der Aufenthaltsort entscheidend. Die mittlere Strahlungstemperatur kann zwar optimal sein, aber die Strahlungstemperatur in Teilen des Raums kann zu niedrig sein. Aber auch das Gegenteil ist möglich: Die mittlere Strahlungstemperatur kann zu niedrig sein, während der Raum an bestimmten Stellen perfekt behaglich ist. Dies ist das uralte Prinzip der Punkt- oder Zonenheizung, das sich mit einer Luftheizung nicht realisieren lässt. Anstatt den gesamten Raum zu beheizen, haben unsere Vorfahren nur die bewohnten Teile eines Gebäudes beheizt.

Ähnlich verhält es sich mit der vertikalen Ebene. Warme Luft steigt nach oben, so dass die meiste Wärme unter der Decke landet, wo sie wenig nützt. Mit einer Strahlungsheizung ist es durchaus möglich, nur den unteren Teil eines Raumes zu beheizen, unabhängig davon, wie hoch die Decke ist. Strahlungswärme steigt nicht nach oben, es sei denn, die Strahlungsheizfläche ist nach oben gerichtet. Anstatt das gesamte Luftvolumen eines Raumes zu erwärmen, kann ein Strahlungsheizungssystem also nur den Teil eines Raumes erwärmen, der genutzt wird, was natürlich viel energieeffizienter ist.

Sofern der Raum nicht sehr klein oder sehr bevölkert ist, kommt nur ein sehr kleiner Teil der von einem Luftheizungssystem verbrauchten Energie den Menschen zugute. Dagegen wird fast die gesamte Energie, die ein Strahlungsheizungssystem verbraucht, tatsächlich für die Beheizung von Menschen verwendet.

Lokale Wärmeisolierung

Ein Problem des ungleichmäßigen Raumklimas früherer Zeiten war die Strahlungsasymmetrie—der Unterschied in der Strahlungstemperatur zwischen verschiedenen Körperregionen. Eine Person, die vor einem offenen Feuer sitzt, erhält auf einer Seite ihres Körpers ausreichend Strahlungswärme, während die andere Seite Wärme an die kalte Luft und die Oberflächen der gegenüberliegenden Raumhälfte verliert. Der Körper kann sich im thermischen Gleichgewicht befinden—der Wärmeverlust auf der einen Seite ist gleich dem Wärmegewinn auf der anderen—aber wenn die Temperaturunterschiede zu groß sind, ist kein thermischer Komfort gegeben.

Das Problem ist auf der obigen Abbildung dargestellt. Die Rückenlehne der Bank konnte von einer Seite zur anderen geschwenkt werden. Durch regelmäßiges Drehen des Körpers zum Feuer hin und wieder weg, konnten Vorder- und Rückseite des Körpers abwechselnd erwärmt werden. Obwohl die Strahlungsasymmetrie auch ein Problem bei Zwangsluftheizungen sein kann, tritt sie viel eher in Räumen auf, die durch eine Strahlungswärmequelle erwärmt werden. In historischen Gebäuden wurde der Unterschied in den Oberflächentemperaturen durch die Tatsache verschärft, dass die Außenwände nicht gedämmt waren. Zugluft, eine weitere Ursache für lokales thermisches Unbehagen, war ebenfalls ein Problem in diesen Gebäuden, die nicht gerade gut abgedichtet waren.

Um ein angenehmes Mikroklima ohne Strahlungsasymmetrie und Zugluft zu schaffen, ergänzten unsere Vorfahren die lokale Strahlungsheizung mit lokaler Wärmeisolierung.

Um ein angenehmes Mikroklima ohne Strahlungsasymmetrie oder Zugluft zu schaffen, ergänzten unsere Vorfahren die lokale Strahlungsheizung mit lokaler Wärmeisolierung. Ein Beispiel dafür war der Haubenstuhl. Dieser Stuhl, der gepolstert oder mit Leder oder Wollstoff überzogen sein konnte, setzte die Menschen vollständig einer Strahlungswärmequelle aus und schützte gleichzeitig ihren Rücken vor Zugluft und den niedrigen Oberflächentemperaturen hinter ihnen.

Gleichzeitig sorgte die Form des Möbels dafür, dass ein größerer Teil der vom Feuer abgegebenen Strahlungswärme effektiv genutzt wurde: Der Stuhl wurde direkt vom Feuer durch Strahlung erwärmt, und diese Wärme wurde auf die Person übertragen, die darin saß. Neuere Untersuchungen haben ergeben, dass der Isolationswert dieser Art von Stühlen mindestens 0,4 clo beträgt, was dem Isolationswert eines dicken Pullovers oder Mantels entspricht. Einige Haubenstühle konnten mehr als eine Person beherbergen.

Eine weitere Lösung, die auch allein verwendet werden konnte, war der Paravent. Die als Wintermöbel verwendeten Faltschirme waren mit Stoffen isoliert oder aus schweren Holzplatten gebaut. Sie konnten z. B. hinter einem isolierten Stuhl oder hinter einem Tisch aufgestellt werden. Wie der Haubenstuhl schützte auch der Paravent den Rücken des Menschen vor Zugluft und Kälte und schuf so ein angenehmes Mikroklima.

Ein drittes Beispiel für die lokale Isolierung waren spezielle Sitzgelegenheiten in der Nähe des Kamins. Dabei konnte es sich um Bänke handeln, die zwischen dem Feuer und den Seitenwänden der Feuerstelle aufgestellt wurden, oder um eine Wandnische mit einer eingebauten Sitzfläche. In beiden Fällen lehnte man sich an eine Wand, die vom Feuer gewärmt und vor Zugluft geschützt war. In einigen Fällen befand sich die Feuerstelle noch in einem getrennten Raum innerhalb des Zimmers. Im Schlafzimmer, das oft ungeheizt blieb, sorgte ein weiteres Möbelstück für ein Mikroklima: das Himmelbett mit Baldachin und dicken Vorhängen. Wenn die Vorhänge geschlossen waren, gab es keine Zugluft und die Körperwärme wurde im Inneren gehalten.

Tragbare Heizsysteme

Der offensichtliche Nachteil von punktuellen Strahlungsheizungen ist, dass man sich an einem bestimmten Ort aufhalten muss, um sich wohl zu fühlen. Früher versammelte sich die Familie um den Kamin oder den Ofen, wenn keine körperliche Arbeit verrichtet werden musste oder wenn der Körper nach einem langen Aufenthalt in einer kalten Umgebung aufgewärmt werden sollte. Andere Orte im Raum sowie ungeheizte Zimmer waren besser für Tätigkeiten geeignet, die einen höheren Stoffwechsel erforderten. Die Menschen “wanderten” durch den Raum und das ganze Haus auf der Suche nach dem Klima, das ihren momentanen Bedürfnissen am besten entsprach.

Die Nutzung von Strahlungswärmequellen und die lokale Isolierung wurden aber auch durch tragbare Heizquellen ergänzt, die Wärme durch Strahlung, Konvektion und/oder Konduktion übertrugen. Mit ihnen konnte der thermische Komfort bei Vorhandensein einer zentralen Wärmequelle noch weiter erhöht werden. Außerdem waren sie hilfreich, um die Wärme an andere Orte mitnehmen zu können. Tragbare Heizsysteme wurden speziell für die Erwärmung von Füßen und Händen entwickelt – den Körperteilen, die am empfindlichsten auf Kälte reagieren.

Persönliche Wärmequellen ermöglichten es den Menschen, die Wärme der zentralen Feuerstelle in unbeheizten Räumen oder sogar außerhalb des Hauses zu genießen.

Ein Beispiel ist der Fußofen, ein Kasten mit einer oder mehreren perforierten Trennwänden, in dem sich ein Metall- oder Tonbehälter befand, der mit der Glut der Feuerstelle gefüllt war. Die Füße wurden oben auf den Ofen gestellt, und die damals üblichen langen Gewänder verstärkten die Wirkung des kleinen Heizgeräts: Die Wärme wurde durch einen Rock oder Hausmantel entlang der Beine zum Oberkörper geleitet. Der obere Teil des Ofens war aus Holz oder Stein mit geringer Wärmeleitfähigkeit gefertigt, um Verbrennungen zu vermeiden.

Weltweit wurden in vielen Kulturen ähnliche Heizgeräte zum Wärmen der Hände verwendet. Sie bestanden aus Metall oder Keramik und wurden mit Glut aus dem Kamin oder mit Kohle oder Torf gefüllt. Diese persönlichen Wärmequellen ermöglichten es den Menschen auch, die Wärme des zentralen Kamins oder Ofens außerhalb des Hauses zu genießen. Sie wurden in ungeheizten Kutschen und Waggons oder zur Sonntagsmesse mitgenommen. Arme Leute benutzten beheizte Steine oder Ziegelsteine oder sogar beheizte Kartoffeln in ihren Manteltaschen.

Zum Beheizen des Bettes benutzte man Bettpfannen aus Messing mit einem langen Griff, die man unter die Matratze schob. Manche Betten waren mit einem Bettwagen ausgestattet, einem großen Holzrahmen, der einen Topf mit glühendem Brennmaterial in der Mitte des Bettes aufnahm. Im 19. Jahrhundert, nach der Einführung der öffentlichen Wasserversorgung, wurde die Verwendung von Wärmflaschen aus Keramik üblich – Wasser ist ein viel sichereres Heizmittel als glimmendes Feuer. Sie waren oft durch eine Stoffhülle geschützt und wurden als Fußwärmer, Handwärmer oder Bettwärmer verwendet.

Einige Kulturen haben das Konzept des Fußofens noch weiter entwickelt. Die Japaner hatten ihren “Kotatsu”, einen beweglichen niedrigen Tisch mit einem Holzkohleofen darunter. Ein dickes Laken oder eine Steppdecke wurde über den Tisch gelegt, um die Wärme einzuschließen, und die ganze Familie schob ihre Beine unter den Tisch und saß auf dem Boden. Wie bei den europäischen und amerikanischen Fußöfen verstärkte die zeitgenössische Kleidung die Wirkung des Geräts. Die Hitze des Holzkohlebrenners wurde durch den traditionellen japanischen Kimono übertragen und wärmte den ganzen Körper. Ähnliche Heizgeräte wurden in Afghanistan (z. B. der “Korsi”), im Iran, in Spanien und Portugal verwendet.

Konduktive Heizsysteme

Einige historische Strahlungsheizungen übertrugen die Wärme auch durch Konduktion, was Effizienz und Komfort weiter verbesserte. Vor mehr als 3.000 Jahren bauten die Chinesen und Koreaner Heizsysteme, die auf der Durchleitung von Rauchgasen durch eine thermische Masse beruhten. Das nordchinesische “Kang” (“beheiztes Bett”) war eine erhöhte Plattform aus Stein, Ziegeln oder Lehm, die etwa die Hälfte des Raumes einnahm. Wie der Name schon sagt, war das Kang in erster Linie ein beheiztes Bett, aber die Plattform wurde auch tagsüber als beheizter Arbeits- und Wohnbereich genutzt. Der für Nordostchina typische “Dikang” (“beheizter Boden”) funktionierte auf die gleiche Weise wie der Kang, hatte aber eine größere Bodenfläche.

Die Koreaner benutzten den “Ondol” (“beheizter Stein”), der eine von Wand zu Wand reichende Plattform war. Ein ähnliches Heizsystem in Afghanistan, der “Tawakhaneh” (“heißer Raum”), ist möglicherweise das älteste dieser Systeme: seine Verwendung könnte bis zu 4.000 Jahre zurückliegen. Bei all diesen Systemen wurde die Wärme eines offenen Feuers unter der Plattform zu einem Schornstein auf der anderen Seite des Raums geleitet. Die Feuerstelle und der Schornstein konnten sich im selben oder in angrenzenden Räumen befinden. Die Wärme der Rauchgase wurde auf die thermische Masse der Plattform übertragen und allmählich wieder an die Luft im Raum abgegeben. Die Wärmeleitung war für die gesamte Wärmeübertragung ebenso wichtig wie Strahlung und Konvektion.

Diese alten fernöstlichen Heizsysteme erinnern ein wenig an die europäischen Kachelöfen, die im Mittelalter aufkamen. Kachelöfen (oder “masonry heaters”, wie sie in den USA genannt werden) sind wärmespeichernde Holzöfen, die eine hohe thermische Masse nutzen, um Holz bei sehr hohen Temperaturen zu verbrennen, was sauberer und effizienter ist. Die Rauchgase werden durch ein Labyrinth von Rauchkanälen geleitet, wodurch ein Großteil der Wärme an das Mauerwerk abgegeben wird, bevor sie den Schornstein verlassen.

Kachelöfen erzeugen größtenteils Strahlungswärme, ermöglichen aber auch die Wärmeübertragung durch Konduktion, da viele Kachelöfen über eingebaute Bänke zum Sitzen oder Schlafen verfügten. Selbst wenn solche Flächen nicht vorhanden waren, wurden Holzbänke neben dem Ofen aufgestellt, damit man sich an die warme (aber nicht zu heiße) Oberfläche anlehnen konnte.

Warum wir auch moderne Technik benötigen

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass alle historischen Heizsysteme Strahlung und/oder Wärmeleitung als primäre Wärmeübertragungsarten nutzten, während Konvektion lediglich ein Nebenprodukt war. Es ist sinnvoll, zu diesem Heizkonzept zurückzukehren, aber das bedeutet nicht, dass wir wieder Feuerstellen benutzen und brennende Glut durch das Haus tragen müssen. Während das alte Heizkonzept an sich zwar energieeffizienter ist, kann man das von den meisten alten Heizgeräten nicht unbedingt behaupten.

Während das alte Heizkonzept energieeffizienter ist, kann man das von den meisten alten Heizgeräten nicht behaupten.

Offene Kamine sind zum Beispiel sehr ineffizient, weil die meiste Wärme durch den Schornstein entweicht. Außerdem saugen sie große Mengen kalter Luft durch Ritzen und Spalten in der Gebäudehülle an, wodurch die Luft in den Innenräumen abkühlt und starke Zugerscheinungen auftreten. Aus diesem Grund können Kamine in Bezug auf die Lufttemperatur sogar einen negativen Wirkungsgrad haben: Sie können den Raum kälter machen, anstatt ihn zu erwärmen. Kaminöfen sind zwar besser, aber sie bleiben relativ ineffizient und müssen wie ein Kamin ständig befeuert werden. Und bei beiden Varianten kann die Luftverschmutzung erheblich sein.

Der (verbesserte) Kachelofen ist das einzige alte Heizsystem, das noch empfohlen werden kann, aber wir haben heute viel mehr Möglichkeiten, wie elektrische und hydronische (flüssigkeitsbasierte) Strahlungsheizungen und konduktive Heizsysteme. Diese sind effizienter, praktischer und ungefährlicher als die Heizquellen von früher. In den nächsten beiden Artikeln untersuchen wir wie die alte Art zu heizen durch moderne Technologie verbessert werden kann, und wie viel Energie eingespart werden kann.

Quellen (in der Reihenfolge ihrer Relevanz):

• Stralingsverwarming: Gezonde Warmte met Minder Energie, Kris De Decker, 2015
• Keeping Warm in a Cooler House. Creating Comfort with Background Heating and Local Supplementary Warmth (PDF). Historical Scotland Technical Paper 14, Michael Humphreys, Historic Scotland, 2011
• Radiant Heating and Cooling Handbook (Mcgraw-Hill Handbooks), Richard Watson, 2008
• Human Thermal Environments: The Effects of Hot, Moderate, and Cold Environments on Human Health, Comfort, and Performance, Third Edition, Ken Parsons, 2014
• The Book of Masonry Stoves: Rediscovering an Old Way of Warming, David Lyle, 1984
• History of radiant heating and cooling systems, part one. Robert Bean, Bjarne W. Olesen, Kwang Woo Kim, in “ASHRAE Journal”, January 2010, pp. 40-47
• Adaptive Thermal Comfort: Principles and Practice, Fergus Nicol, Michael Humphreys & Susan Roaf, 2012
• Dictionnaire de l’Ameublement et de la Décoration depuis le XIII siècle, Henry Havard, 1887-1890.
• Foot warmers: hot coals, hot water. Home Things Past.
• Bed warmers. Old & Interesting.
• Muff warmers & other antique hand warmers. Home Things Past.
• Körperwärmespender (Website)