Wärmelehre oder auch Thermodynamik

Es wird immer davon gesprochen ein Haus zu beheizen. Der Wärmebedarf des Hauses, des Raums etc. Im Ansatz richtig und doch falsch! Dem Haus ist es ganz egal wie warm oder kalt die Umgebung ist, ein Haus muss nicht beheizt werden. Menschen im Übrigen auch nicht. Der Mensch ist selbst Wärmeproduzent. Wenn Sie es so wollen, ist der Mensch selbst ein Heizungskessel. Es wird Energie in Form von Lebensmitteln zugeführt und diese verbrannt mit dem Ergebnis der Wärmefreisetzung. Das Problem ist, dass wir Wärme abgeben müssen, um keine Veränderung der Körperkerntemperatur zu provozieren. Und hier kommt jetzt die Physik ins Spiel. Wir stehen in einem permanenten Strahlungsaustausch mit unserer Umgebung. Was bedeutet „Strahlungsaustausch“ Über die Strahlung geben Lebewesen und Materialien Wärme an die Umgebung ab oder nehmen Sie auf und dies immer in Richtung der niedrigeren Temperatur. Der Wärmeübergang ist nicht von der Energiemenge abhängig, sondern nur von der Temperaturdifferenz. Dies ergibt sich aus dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik.

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik in der Formulierung von Clausius lautet:

„Es gibt keine Zustandsänderung, deren einziges Ergebnis die Übertragung von Wärme von einem Körper niederer auf einen Körper höherer Temperatur ist.“

Einfacher ausgedrückt: Wärme kann nicht von selbst von einem Körper niedriger Temperatur auf einen Körper höherer Temperatur übergehen. Diese Aussage scheint zunächst überflüssig zu sein, denn sie entspricht der alltäglichen Erfahrung. Dennoch ist sie gleichbedeutend zu allen weiteren, weniger „selbstverständlichen“ Aussagen, denn alle Widersprüche zu den anderen Aussagen lassen sich auf einen Widerspruch zu dieser zurückführen.

Und hier beginnt das Problem für uns Menschen wie schon zu Anfang aufgeführt. Wir produzieren selbst Wärme (sind selbst Wärmeerzeuger) und müssen die erzeugte Wärme abführen. Die Bilanz Wärmerzeugung und Abgabe sollte immer Null sein. Führen wir zu wenig Wärme ab steigt unsere Körperkerntemperatur geben wir zu viel ab sinkt diese. Eine gravierende Veränderung der Körperkerntemperatur sollte unterbleiben.

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik hat in unserer Welt immer Gültigkeit. Ein Temperaturunterschied zwischen Atomen führt immer zu einer Verschiebung von Energie vom wärmeren zum kälteren, bis die Temperatur identisch ist.

Unter diesem Hintergrund ist auch eine Isolierung zu sehen. Eine Isolierung mag gut sein aber sie verändert nur die wegfliesende Energiemenge nicht aber den Energiefluss als solchen.

Aus diesem Grund beheizen wir auch nicht ein Haus, sondern gleichen in der letzten Konsequenz nur die Wärmeverluste zwischen dem inneren des Gebäudes und der Aussenluft und Erdreich aus um die eigentliche gewünschte Raumtemperatur zu halten die erforderlich ist Behaglichkeit herzustellen.

Und damit hätten wir die Brücke zwischen Behaglichkeit und Heizlast, Wärmebedarf geschlossen. Der Wärmebedarf beinhaltet die rechnerische Energiemenge, ohne Berücksichtigung von im Haus befindlichen Wärmequellen bzw. äußeren Wärmequellen die benötigt wird eine definierte Rauminnentemperatur bei einer in der Norm festgelegten Außentemperatur zu erreichen. Nach der Wärmebedarfsberechnung erfolgt die Auslegung der Heizflächen. Der Wärmeerzeuger wird entsprechend der Heizlast und etwaiger Verbräuche der Warmwasserbereitung ausgelegt. Der Unterschied zwischen Wärmebedarf und Heizlast kann erheblich sein.  In der Wärmebedarfsberechnung erfolgt ein Lüftungszuschlag pro Raum in Form eines rechnerischen 0,5 -fachen Raumluftwechsel. Dieser Zuschlag wird in der Heizlast um 50% reduziert. Grund hierfür ist, dass die Anströmung eines Hauses durch Winddruck immer nur über max. 2 Seiten des Hauses erfolgen kann die dem Winddruck gegenüberliegende Seite ist im Unterdruck, sodass kein natürlicher Luftwechsel im Bereich der Räume stattfinden kann.