Schwerkraftheizungen sind Heizsysteme, die ohne Pumpe auskommen und die natürliche Konvektion von erwärmtem Wasser oder Luft nutzen, um Räume zu beheizen. Sie basieren auf dem Prinzip, das warme Flüssigkeiten oder Gase eine geringere Dichte haben als kalte und daher nach oben steigen, während kalte Flüssigkeiten oder Gase nach unten sinken. Dies erzeugt einen Kreislauf, der die Wärme vom Wärmeerzeuger zu den Heizkörpern oder Lüftungsöffnungen transportiert. Schwerkraftheizungen wurden vor allem in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts verbreitet eingesetzt, als die elektrische Pumpe noch nicht erfunden oder zu teuer war.
Wie funktionieren Schwerkraftheizungen?
Schwerkraftheizungen können mit Wasser oder Luft als Wärmeträgermedium arbeiten. Bei Wasserheizungen wird das Wasser im Kessel oder Ofen erhitzt und steigt durch ein Steigrohr zu den Heizkörpern in den oberen Etagen. Dort gibt es die Wärme an die Raumluft ab und kühlt ab. Das abgekühlte Wasser fließt durch ein Fallrohr zurück zum Kessel oder Ofen, wo es wieder erwärmt wird. Der Kreislauf wird durch den Höhenunterschied zwischen Steig- und Fallrohr sowie durch die Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf angetrieben. Die Rohre müssen einen großen Durchmesser haben, um einen ausreichenden Volumenstrom zu gewährleisten. Außerdem müssen sie ein kontinuierliches Gefälle aufweisen, um Luftblasen zu vermeiden, die den Kreislauf behindern könnten.
Bei Luftheizungen wird die Luft im Ofen oder in der Feuerstätte erhitzt und steigt durch ein zentrales Luftrohr zu den Lüftungsöffnungen in den oberen Räumen. Dort strömt die Luft aus und verteilt sich im Raum. Die abgekühlte Luft sinkt zu den Bodenöffnungen, die mit dem Keller oder dem Heizraum verbunden sind. Dort wird die Luft wieder angesaugt und zum Ofen oder zur Feuerstätte geleitet, wo sie erneut erwärmt wird. Der Kreislauf wird durch den Höhenunterschied zwischen Luftrohr und Bodenöffnungen sowie durch die Temperaturdifferenz zwischen Zuluft und Abluft angetrieben. Die Luftrohre müssen einen großen Querschnitt haben, um einen ausreichenden Luftstrom zu gewährleisten. Außerdem müssen sie gut isoliert sein, um Wärmeverluste zu minimieren.
Welche Vor- und Nachteile haben Schwerkraftheizungen?
Schwerkraftheizungen haben einige Vorteile, die sie für bestimmte Anwendungen attraktiv machen. Zum einen sind sie unabhängig vom Stromnetz, da sie keine Pumpe benötigen. Dies kann in Gebieten, die häufig von Stromausfällen betroffen sind, oder in Notfallsituationen von Vorteil sein. Zum anderen sind sie relativ einfach und wartungsarm, da sie aus wenigen Komponenten bestehen. Dies kann die Betriebs- und Instandhaltungskosten senken. Außerdem sind sie geräuscharm, da sie keine beweglichen Teile haben, die vibrieren oder klappern könnten.
Schwerkraftheizungen haben jedoch auch einige Nachteile, die ihre Verwendung einschränken oder unattraktiv machen. Zum einen sind sie ineffizient, da sie viel Energie verlieren, bevor sie die Räume erreichen. Dies liegt an den langen Rohrleitungen, die einen hohen Wärmewiderstand haben, und an den großen Temperaturdifferenzen, die einen hohen Wärmeübergang erfordern. Zum anderen sind sie schwer zu regeln, da sie keine Möglichkeit haben, den Volumenstrom oder die Temperatur des Wärmeträgermediums anzupassen. Dies führt zu einer ungleichmäßigen und unkomfortablen Raumtemperatur, die je nach Außentemperatur, Sonneneinstrahlung oder Nutzerverhalten schwanken kann. Außerdem sind sie unflexibel, da sie keine Möglichkeit haben, einzelne Räume oder Zonen zu beheizen oder abzuschalten. Dies kann zu einer unnötigen Energieverschwendung führen, wenn Räume nicht genutzt werden oder unterschiedliche Heizbedürfnisse haben.
Warum sind Schwerkraftheizungen nicht mehr die erste Wahl?
Schwerkraftheizungen sind nicht mehr die erste Wahl, weil sie den heutigen Anforderungen an Energieeffizienz, Komfort und Flexibilität nicht mehr gerecht werden. Die steigenden Energiepreise, die wachsende Umweltbewusstsein und die strengeren gesetzlichen Vorgaben machen es notwendig, Heizsysteme zu verwenden, die weniger Energie verbrauchen, weniger Emissionen verursachen und eine bessere Raumklimaqualität bieten. Schwerkraftheizungen können diese Anforderungen nicht erfüllen, da sie zu viel Energie verschwenden, zu viel CO2 ausstoßen und zu wenig Komfort bieten. Moderne Heizsysteme, die mit einer Pumpe, einer Regelung und einer Dämmung ausgestattet sind, können diese Anforderungen viel besser erfüllen, da sie den Volumenstrom und die Temperatur des Wärmeträgermediums an den tatsächlichen Heizbedarf anpassen, die Wärmeverluste minimieren und die Raumtemperatur individuell einstellen können.
Welche Anwendungsmöglichkeiten gibt es noch für Schwerkraftheizungen?
Schwerkraftheizungen sind nicht völlig veraltet, sondern haben noch einige Anwendungsmöglichkeiten, die ihre Vorteile nutzen. Zum Beispiel können sie als Not- oder Zusatzheizung in Gebäuden eingesetzt werden, die normalerweise mit einer anderen Heizquelle versorgt werden, aber bei einem Stromausfall oder einer Störung eine alternative Wärmequelle benötigen. Dies kann zum Beispiel in Krankenhäusern, Schulen oder Altenheimen der Fall sein, wo eine kontinuierliche Heizung für die Gesundheit und Sicherheit der Bewohner wichtig ist. Eine andere Anwendungsmöglichkeit ist die Nutzung von Schwerkraftheizungen in Kombination mit erneuerbaren Energien, wie zum Beispiel Solarthermie oder Biomasse. Dies kann in Gebieten sinnvoll sein, die keinen oder einen schlechten Zugang zum Stromnetz haben, aber über ausreichend Sonnenlicht oder Biomasse verfügen. Eine Schwerkraftheizung kann dann die erzeugte Wärme speichern und verteilen, ohne auf eine Pumpe angewiesen zu sein. Eine dritte Anwendungsmöglichkeit ist die Nutzung von Schwerkraftheizungen in historischen Gebäuden, die unter Denkmalschutz stehen oder einen besonderen architektonischen Wert haben. Eine Schwerkraftheizung kann dann die ursprüngliche Heiztechnik erhalten oder wiederherstellen, ohne das Erscheinungsbild oder die Bausubstanz des Gebäudes zu beeinträchtigen.
Fazit
Schwerkraftheizungen sind Heizsysteme, die die natürliche Konvektion von erwärmtem Wasser oder Luft nutzen, um Räume zu beheizen. Sie haben einige Vorteile, wie zum Beispiel die Unabhängigkeit vom Stromnetz, die Einfachheit und die Geräuscharmut, aber auch einige Nachteile, wie zum Beispiel die Ineffizienz, die schlechte Regelbarkeit und die Inflexibilität. Schwerkraftheizungen sind daher nicht mehr die erste Wahl für moderne Heizsysteme, die Energieeffizienz, Komfort und Flexibilität bieten müssen. Schwerkraftheizungen haben jedoch noch einige Anwendungsmöglichkeiten, die ihre Vorteile nutzen, wie zum Beispiel als Not- oder Zusatzheizung, als Kombination mit erneuerbaren Energien oder als Erhaltung von historischen Gebäuden.