Konvektion: Wärmeübertragung der Heizung
Die Konvektion (auch Wärmeströmung oder Wärmemitführung) ist eine Art der Wärmeübertragung, die an strömende Medien gebunden ist. Sie findet zum Beispiel an Fenstern oder Heizkörpern statt und beeinflusst die Behaglichkeit in einem Raum. Da der Energietransport über bewegliche Teilchen erfolgt, findet in festen Körpern und in luftleeren Räumen (Vakuen) keine Konvektion statt.
Funktion der Konvektion einfach erklärt
Bei der Konvektion geht es um die Strömung beweglicher Teile. Diese findet in Flüssigkeiten oder Gasen statt und führt Stoffe, physikalische Zustände oder Wärme mit sich. Geht es um die Heizungstechnik, sprechen Experten vor allem von der thermischen Konvektion oder der Wärmemitführung. Gemeint ist damit der Transport von Wärme, der zum Beispiel mit der Luft im Raum oder mit dem Heizungswasser einer Heizungsanlage erfolgt.
Den nötigen Antrieb bekommt die Strömung dabei auf ganz unterschiedliche Weise. Bewegen sich die Teilchen der Luft oder des Wassers allein durch Temperatur- und Dichteunterschiede, sprechen Experten von der freien Konvektion. Neben konventionellen Heizkörpern findet diese auch in Schwerkraftheizungen statt. Dabei erwärmt ein Kessel das Heizungswasser.
Die Dichte des Mediums sinkt mit zunehmender Temperatur und es steigt in der Anlage nach oben. Gibt das Heizungswasser Wärme über die Heizkörper ab, sinkt seine Temperatur. Infolgedessen steigt die Dichte und das Wasser sinkt im System nach unten. Im Ergebnis zirkuliert das Heizungswasser auch ohne Heizungspumpe durch die Anlage.
Eine Alternative ist die erzwungene Konvektion. Hier sorgen Pumpen oder Ventilatoren für die Umwälzung von Gasen und Flüssigkeiten. Ein Beispiel ist die Heizungspumpe einer modernen Zentralheizung .
Konvektion an Heizkörpern und Fenstern
In Wohnräumen kann sich die Konvektion sehr stark auf unsere Behaglichkeit auswirken. Denn hier findet sie in der Regel in zwei Richtungen statt. Einmal am Fenster. Haben die Glasflächen im Winter eine niedrige Oberflächentemperatur, kühlt sich die Raumluft daran ab. Ihre Dichte steigt und sie strömt nach unten. Die Folge sind Zugerscheinungen, die das Wärmewohlbefinden in einem Raum stark beeinträchtigen können. Um das zu verhindern, befinden sich unter den Fenstern Heizkörper mit einem hohen Konvektionsanteil. Diese erwärmen die Raumluft. Ihre Dichte nimmt ab und die leichteren Luftmassen strömen im Raum auf. Sie wirken der kalten Fallluft entgegen und gleichen diese im besten Falle komplett aus.
Wie viel Wärme Heizkörper in Form von Konvektion an den Raum übertragen, hängt übrigens von ihrer Bauart und der Heizwassertemperatur ab. So nimmt die Wärmeströmung zu, wenn die Oberflächen groß und möglichst warm sind. Spezielle Niedertemperaturheizkörper sind außerdem auch mit kleinen Ventilatoren ausgestattet. Diese blasen Raumluft durch die Heizflächen und sorgen auch bei geringen Vorlauftemperaturen für eine höhere Wärmeübertragung. Günstig ist das vor allem für den Betrieb einer Brennwert - oder Umweltheizung.
Weitere Formen der Wärmeübertragung
Neben der Konvektion lässt sich Wärme auch in Form von Strahlung oder Leitung übertragen. Bei der Strahlung gelangt thermische Energie in Form elektromagnetischer Wellen durch den Raum. Das funktioniert wie bei der Sonne und ist unabhängig von Gasen, Flüssigkeiten oder Feststoffen.
Die Wärmeleitung (auch Konduktion) beschreibt hingegen den Energietransport durch feste Körper. Nehmen diese an einer Stelle thermische Energie auf, geraten ihre Moleküle in Schwingung. Sie stoßen benachbarte Teilchen an, versetzen auch diese in Schwingung und transportieren Wärme auf diese Weise Schritt für Schritt durch den gesamten Körper.