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Elektrogebäudeheizung


Dieser Artikel behandelt Elektroheizungen in Gebäuden. Zu industrieller Elektroheizung siehe: Elektrowärme

Eine Elektrogebäudeheizung, umgangssprachlich kurz Elektroheizung genannt, ist eine technische Einrichtung zur Erwärmung von Gebäuden mit Hilfe von Elektrowärme. Ein grundsätzliches Problem aller Elektrogebäudeheizungen mit Ausnahme von Wärmepumpenheizung ist der niedrige Gesamtwirkungsgrad, der unter Einbeziehung der Stromerzeugung in konventionellen Wärmekraftwerken im Vergleich zur direkten Verbrennung von fossilen Energieträgern deutlich schlechter ausfällt.[1] Hieraus ergibt sich für auf dem Widerstandsprinzip basierende Elektroheizungen auch eine schlechtere Umweltbilanz gegenüber fossil betriebenen Gebäudeheizungen. Zudem sind bei allen Systemen, auch bei Nutzung verbilligten Nachtstroms, die Energiekosten in der Regel vergleichsweise hoch, was allerdings bei nur gelegentlich genutzten Räumen weniger ins Gewicht fällt und durch die niedrigen Installations- und die entfallenden Wartungskosten kompensiert werden kann.

Heizungsarten

Infrarotheizung

→ Hauptartikel: Infrarotheizung, Infrarotlampe und Infrarotstrahler

Niedertarif-Speicherheizungen

→ Hauptartikel: Nachtspeicherheizung

Die Nachtspeicherheizung ist eine elektrisch betriebene Heizung, bei dem ein Wärmespeicher in den sogenannten Schwachlastzeiten durch günstig angebotenen elektrischen Strom der Stromversorger aufgeheizt wird. Jedoch braucht diese eine enorme Menge an Strom um arbeiten zu können und ist zudem nicht flexibel einsetzbar. Diese Stromart wird umgangssprachlich auch als Nachtstrom bezeichnet.

Heizgebläse

→ Hauptartikel: Heizlüfter

Ein Ventilator bläst über einen elektrischen Widerstandsdraht, der sich durch den Stromfluss erwärmt.

  • Vorteil: variabel einsetzbar, leicht, spontan
  • Nachteile: Zugluft, Laufgeräusch, teuer im Unterhalt

Teilspeicherheizungen

Ein Wärmespeicher, meist aus Naturstein, wird elektrisch auf ca. 80 bis 90 °C erwärmt. Der Wärmespeicher strahlt verstärkt eine langwellige Strahlung im Infrarotbereich ab. Die Ausführung mit inneren oder äußeren Rippen ist unüblich; die Wärmeverteilung über Konvektion daher untergeordnet.

Teilspeicherheizungen sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich. Neben den einem herkömmlichen Heizkörper stark ähnelnden Modellen mit Speicherkern im Inneren gibt es auch Ausführungen, bei denen der Naturstein-Speicherkörper unverkleidet in Plattenform mit dahinterliegenden Heizelementen Verwendung findet. Letztere werden oft als „Marmorheizung“ oder "Natursteinheizung" vermarktet.

Vorteile:

  • Strahlungswärme ähnlich einem Kachelofen
  • geringer Platzbedarf
  • je nach Anbieter und benötigter Heizkörperzahl geringere Investitionen im Vergleich zu einer kompletten Öl- oder Gaszentralheizung
  • je nach Hersteller keine Folgekosten für Wartung
  • flexibel nutzbar

Nachteile:

  • um ein Vielfaches höhere Verbrauchskosten im Vergleich zu Öl- oder Gaszentralheizungen[2]
  • höherer Schadstoff- und CO2-Ausstoß, selbst im Vergleich zu alten Gas- und Ölheizungsanlagen aufgrund des geringen Wirkungsgrades bei der Erzeugung von Strom[3]
  • durch fehlende Wärmeverteilung in wasserführenden Leitungen kein Umstieg auf alternative Energieformen bzw. andere Heizungsarten möglich
  • durch fehlende zentrale Heizanlage wird eine dezentrale Warmwasserbereitung an allen Verbrauchsstellen nötig
  • die Oberflächentemperatur beträgt je nach Hersteller 80 bis 90 °C, somit erhebliche Gefahr von Verbrennungen, gerade bei Kleinkindern.
  • quasioptische Wärmeübertragung, Objekte im Strahlungsschatten können bei Teilspeicherheizungen nur durch Konvektion erwärmt werden
  • Niedertarifstrom ist bei fast allen Stromanbietern im Laufe eines Tages nur zeitlich begrenzt verfügbar, wenn überhaupt noch.

Radiatoren

Elektroradiatoren

In einem geschlossenen Heizkörper wird Öl erhitzt

  • Vorteil: variabel einsetzbar, da - in Grenzen - mobil, in der Anschaffung relativ preisgünstig
  • Nachteil: vergleichsweise hohe Betriebskosten.

In der DDR waren stattdessen mit Wasser zu befüllende Porzellanheizkörper in unterschiedlicher Größe und Ausführung gebräuchlich.

Zusatzheizung bei Zentralheizsystemen

In einzelne Radiatoren (oder anderen Heizkörpern) einer Zentralheizung wird ein elektrischer Heizstab eingesetzt, um diese in Übergangszeiten auch dann als Heizung benutzen zu können, wenn die Zentralheizung noch nicht an- bzw. bereits abgeschaltet ist.

Flächenheizung

→ Hauptartikel: Flächenheizung

Eine Wand oder ein anderer Baukörper wird erwärmt und gibt die Wärme mit einem verstärkten Infrarotstrahlungsanteil in den Raum ab.

Es wird bei Flächenheizungen zwischen Wand-, Decken- und Fußbodenheizungen unterschieden. Alle Flächenheizungen nutzen das Infrarotprinzip (Wärmestrahlung). Wärmestrahlung ohne Konvektion ist der energietechnische Ausgleich zwischen einem warmen und einem kalten Objekt.

Deckenheizungen haben den Vorteil, dass sie die Objekte im Raum von oben erwärmen.

Wandheizungen arbeiten meist mit einer höheren Temperatur, da die Strahlungsentfernungen größer sind. Bei Wandheizungen ist Konvektion und damit Staubverwirbelung zu erwarten.

Bei der Fußbodenheizung werden die Raumobjekte (Tische, Stühle, Betten usw.) wie bei den anderen Flächenheizungen verstärkt durch Infrarotstrahlung erwärmt. Dies geschieht konstruktionsbedingt von unten.

Vorteile:

  • „unsichtbare“ Heizung
  • die meisten elektrischen Flächenheizsysteme sind in der Anschaffung wegen des Entfalls der Rohrleitungsverlegung und des Kessels in der Installation kostengünstiger als warmwasserbetriebe Heizkörper.
  • die Flüssigkeiten in einer Flächenheizung haben maximale Temperaturen von 35 bis 40 Grad Celsius, was wesentlich geringer ist also bei anderen Systemen, da über eine große Fläche abgestrahlt wird. Die geringeren Temperaturen führen auch zu geringeren Kosten beim Heizen, weil beim Transport durch den geringeren Temperaturunterschied zur Umgebungstemperatur weniger Energie verloren geht.

Nachteile:

  • träges Wärmeverhalten. Kalte Wände mit hoher Wärmekapazität heizen nur langsam auf.
  • großflächig verteilte elektrische Felder beim Betrieb von Elektro-Flächenheizungen.
  • quasioptische Wärmeverteilung, wie bei einer Lampe werden weiter davon entfernte Objekte weniger warm.
  • größerer Energieverbrauch als bei Flächenheizungen, die mit Warmwasser betrieben werden

Wärmepumpenheizung

Hauptartikel: Wärmepumpenheizung

Wärmepumpenheizungen sind heute weit verbreitet. Eine Trägerflüssigkeit bzw. -gas entnimmt über ein Rohrsystem der Außenluft und/oder der Erdwärme Energie. Dabei wird mit der hohen Energieaufnahme bzw. Energieabgabe beim Phasenübergang der Trägersubstanz von flüssig zu gasförmig und umgekehrt mit Hilfe von Drosselung bzw. Kompression der Trägersubstanz gearbeitet. Zur Kompression der Trägersubstanz wird dann elektrische Energie benötigt, die jedoch wesentlich kleiner ist, als wenn man die Heizung allein elektrisch betreiben würde. Die Trägersubstanz entnimmt einen großen Teil der Energie der Außenluft oder der Erdwärme. Somit sind die Kosten für den elektrischen Strom deutlich geringer.

Zum Abstrahlen der Energie in die Innenräume des Gebäudes werden üblicherweise Flächenheizungen verwendet.

Nachfrageverhalten

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Elektroheizungen (und Elektrowärmepumpen) für Heizungszwecke tragen mit einem relativ hohen Anteil ihrer Gesamtleistung zur Jahreshöchstlast bei, da sie vor allem im Winter Strom verbrauchen und insbesondere an den kältesten Tagen (siehe z.B. Kältewelle in Europa Anfang 2012). Sie können zwar via Lastmanagement zu kritischen Zeiten abgeschaltet werden, aber nur für wenige Stunden pro Tag, da die strombeheizten Gebäude sonst zu kalt würden.[4]

Einzelnachweise

  1. Vgl. Matthias Günther, Energieeffizienz durch Erneuerbare Energien. Möglichkeiten, Potenziale, Systeme, Wiesbaden 2014, S. 103-113, insb. 103.
  2. [1]
  3. Verbraucherzentrale kritisiert irreführende Werbung für elektrische Direktheizungen
  4. www.energie-lexikon.info/jahreshöchstlast

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Quelle: Wikipedia - http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrogebäudeheizung (Vollständige Liste der Autoren des Textes [Versionsgeschichte])    Lizenz: CC-by-sa-3.0

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