Im Zusammenhang mit Heizungen bedeutet Konvektion den Wärmeübergang durch die Luftzirkulation im Raum. Eine Heizung, die auf Konvektion basiert, erwärmt die Luft um das Heizgerät herum, wodurch diese warme Luft aufsteigt. Die kältere Luft im Raum sinkt gleichzeitig ab und wird in der Nähe der Heizung wieder erwärmt, wodurch ein ständiger Kreislauf entsteht.

Diese Luftzirkulation sorgt dafür, dass die Wärme gleichmäßig im Raum verteilt wird. Konvektionsheizungen sind daher besonders effektiv, um einen Raum schnell und gleichmäßig zu erwärmen. Typische Beispiele für Konvektionsheizungen sind Heizkörper.

3 Arten der Wärmeverteilung

Was die Übertragung von Wärme angeht, lassen sich neben Konvektion zwei weitere Arten unterscheiden. Hier ein Überblick:

• Konvektion: Bei der Konvektion wird Wärme durch die Bewegung von Flüssigkeiten oder Gasen, wie Luft oder Wasser, transportiert. Ein Heizkörper erwärmt beispielsweise die Luft um sich herum, die dann aufsteigt, während kältere Luft nachströmt und ebenfalls erwärmt wird. Dadurch entsteht eine Luftzirkulation, die den Raum gleichmäßig erwärmt. Konvektion ist typisch für Heizsysteme wie Radiatoren.
• Strahlungswärme: Strahlungswärme erfolgt durch elektromagnetische Wellen, meist im Infrarotbereich. Im Gegensatz zur Konvektion wird bei Strahlungswärme nicht die Luft erwärmt, sondern die Wärme wird direkt auf Objekte und Personen übertragen, die sich im Strahlungsbereich befinden. Dies führt zu einem unmittelbaren Wärmegefühl, ähnlich wie bei Sonneneinstrahlung. Strahlungswärme wird häufig bei Infrarotheizungen genutzt.
• Wärmeleitung: Wärmeleitung beschreibt den direkten Transfer von Wärmeenergie durch ein festes Material, von einem wärmeren Bereich zu einem kälteren. Bei Heizungen ist dies relevant, wenn sich die Wärme von der Heizquelle durch die Wände oder Böden des Gebäudes ausbreitet. Ein Beispiel ist die Wärmeleitung in einem Heizkörper selbst, wo das heiße Wasser die Metalloberfläche erwärmt, die dann die Wärme an die Luft abgibt.

Wichtige Begriffe und Zusammenhänge

• Eine der häufigsten Ursachen für die Konvektionen ist ein vorhandener Temperaturunterschied. Die natürliche Konvektion ist ein Beispiel hierfür. Warme Luft steigt auf, während kalte Luft nachzieht. Dieses Prinzip kann für das Heizsystem nutzbar gemacht werden. Der Wärmeerzeuger erwärmt die Luft, welche nun aufsteigt. Kalte Luft wird nachgezogen und kann erwärmt werden. Die zuvor aufgestiegene warme Luft kühlt ab und sinkt dadurch nach unten.
• Konvektionsströme sind Bewegungen eines Gases oder einer Flüssigkeit. Konvektion kann in unterschiedlichen Medien, beispielsweise in der Luft, stattfinden.

Konvektion in der Gebäudetechnik.

Konvektionsheizung

Unter dem Begriff der Konvektionsheizungen werden spezielle Heizkörper-Bauformen verstanden. Die Wärmeübertragung an die Raumluft erfolgt über das Konvektionsprinzip. Der Konvektor erwärmt zunächst die Luft, welche anschließend nach oben steigt. Es entsteht nun aufgrund der Auftriebsbewegungen eine Luftzirkulation und die kalte Raumluft strömt nach unten.

Der Konvektionsofen

Konvektionsöfen sind in verschiedenen Ausführungen verfügbar, vom Gastro/Küchenofen bis hin zum Werkstattofen. Beim Gastro-Ofen sorgt ein Ventilator für die Zirkulation der Wärme. Gastro-Öfen sind für Preise ab rund 440 Euro erhältlich. Ein Werkstattofen kostet rund 1.600 Euro aufwärts.

Vor- und Nachteile von Konvektionsheizungen

Vorteile

• Schnelle Erwärmung des Raumes: Konvektionsheizungen erwärmen die Luft im Raum schnell, wodurch die Raumtemperatur zügig ansteigt. Dies ist besonders vorteilhaft in Situationen, in denen schnelle Wärme gewünscht wird.
• Gleichmäßige Wärmeverteilung: Durch die Luftzirkulation wird die Wärme relativ gleichmäßig im Raum verteilt. Dies verhindert kalte Zonen und sorgt für ein komfortables Raumklima.
• Einfach zu installieren: Viele Konvektionsheizungen, wie z.B. elektrische Konvektoren oder Heizlüfter, sind einfach zu installieren und können flexibel in verschiedenen Räumen eingesetzt werden.
• Breite Anwendbarkeit: Konvektionsheizungen können in nahezu jedem Raum eingesetzt werden und sind für verschiedene Raumgrößen geeignet.

Nachteile

• Höherer Energieverbrauch: Da Konvektionsheizungen die Luft direkt erwärmen, benötigen sie oft mehr Energie, um den Raum auf die gewünschte Temperatur zu bringen, insbesondere in schlecht isolierten Gebäuden.
• Ungünstig für Allergiker: Die durch Konvektion entstehende Luftzirkulation kann Staub und Allergene im Raum aufwirbeln, was für Allergiker problematisch sein kann.
• Wärmeverlust durch Luftzirkulation: Bei geöffneten Fenstern oder Türen kann die warme Luft schnell entweichen, was zu einem erheblichen Wärmeverlust führt. Dies macht Konvektionsheizungen ineffizient, wenn Räume oft gelüftet werden müssen.
• Ungleichmäßige Erwärmung von Objekten: Während die Luft schnell erwärmt wird, bleiben Oberflächen und Möbel im Raum oft kühler, was zu einem subjektiven Gefühl von Kälte führen kann, obwohl die Raumluft warm ist.

Die Praxis: Vielfältige Kombinationen existieren

In der Praxis muss eine Heizung nicht zwangsläufig nach nur einem Prinzip funktionieren. Es können auch zwei Mechanismen gleichzeitig zur Geltung kommen. Ein Heizkörper überträgt zunächst einmal Energie auf die Luftteilchen. Aufgrund der Luftzirkulation verteilen sich die Luftteilchen im Raum. Die Wärme aus der Konvektion verteilt sich somit im Raum. Der Heizkörper selbst erwärmt sich und gibt Wärme in Form von Strahlung ab.

Die alternativen Heizformen

Die Infrarotheizung ist eine Alternative zur Heizen mit Konvektion. Diese Heizungsart erwärmt nicht die Luft, sondern Decken, Möbel oder Wände werden angestrahlt. Diese verteilen die aufgenommene Energie gleichmäßig im Wohnraum. Das Prinzip ist von sonnigen Wintertagen bekannt. Obgleich die Luft kalt ist, entsteht durch die Sonnenstrahlung ein warmes Gefühl.