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Heizung

[202] Heizung. I. Der Zweck der H. im Allgemeinen ist, einen hohen Temperaturgrad hervorzubringen, sei es, um dadurch unmittelbar einen Körper zu erwärmen, wie bei den Röst- u. Schmelzöfen bei hüttenmännischen Processen; od. mittelbar eine örtlich erzeugte hohe Temperatur zur Erwärmung anderer Körper od. Räume bis auf einen bestimmten Grad anzuwenden, wie bei der Heizung von Zimmern, Fabrikanlagen, Gewächshäusern etc. Dieser Zweck wird durch die Verbrennung der Brennmaterialien (s.d.) erreicht. Da der Verbrauch an Brennmaterialien einen fortwährenden Kostenaufwand verursacht, so ist zunächst die Wahl derselben an sich, dann aber auch die Art u. Weise, wie diese verbrannt werden u. wie die erzeugte Hitze zu bestimmten Zwecken weiter geführt u. verwendet werden soll, also die Construction der Feuerungsanlagen, von besonderer Wichtigkeit; gleichzeitig ist die Feuergefährlichkeit, dann aber auch der Einfluß der H. auf die Gesundheit der zu heizenden bewohnten Räume od. der Vorlauf der metallurgischen Processe u.s.w. zu berücksichtigen. A) Welches Brennmaterial in einem bestimmten Falle zu wählen sei, entscheidet zunächst der relative Preis, d.h. die Beziehung des Kaufpreises zu der Heizkraft. Holz, Braunkohlen, Torf u. Steinkohlen sind die am häufigsten angewendeten Brennmalerlallen; zu manchen technischen Processen wird Holzkohle gebraucht; Coaks benutzt man bes. zur H. von Locomotiven, auch zur Zimmerheizung, zu Schmiedefeuern etc. Die aus dem Hochofen entwikeln, hat man zur H. von Dampfkesseln verbrannt, zuweilen führt man sie in Flammenösen zum Pudeln des Eisens. Manche Brennstoffe, welche sich vemöge ihrer geringen Güte nicht zur directen Verweidung eignen, hat man in neuerer Zeit in besonderen Öfen (Generatoren) erhitzt u. die abziehenden Gase (Generatorgase) zur H. verwendet. Immer ausgedehnter wird die Anwendung des Leuchtgases zur H. Soll die Verbrennung vollständig vor sich eben, so muß dem brennenden Körper die erforderliche Menge Sauerstoff zugeführt u. die gasförmigen Producte der Verbrennung beständig sortirt werden. Die Zufuhr von Sauerstoff geschieht durch die atmosphärische Luft, es ist also Luftzug unerläßliche Bedingung, u. dieser kann auf doppeltem Wege, entweder durch natürliche Luftcirculation od. durch künstliche Mittel, wie durch Gebläse od. Shaustoren, hergestellt werden. Fast alle H-en gehn bei natürlichem Luftzuge vor sich. Der Grund desselben liegt darin, daß alle Körper, u. besonders die gasförmigen, beim Erwärmen ihr Volumen vergrößern u. daher an specifischem Gewichte abnehmen. Bei einer Lichtflamme z.B. sind d. brennenden Gase, aus welchen die Flamme besteht stark erhitzt u. steigen deshalb in der umgebenden schwereren Luft in die Höhe während zu gleicher Zeit neue Antheile Luft aus der Umgebung in den leergewordenen Raum dringen, sich ebenfalls erhitzen, in die Höhe steigen u. s. f. Befindet sich das Feuer in einer senkrechten, an beiden Enden offenen Röhre, so ist die Luftbewegung u. Luftströmung stärker, weil die aufsteigende erhitzte Luft durch die Wand der Röhre vor der Abkühlung durch die äußere Luft geschützt ist, ferner der Zufluß der frischen Luft sich auf die untere Mündung der Röhre beschränkt. Auf diesem Umstande beruht die Wirkung der Schornsteine od. Essen (s. unten). Auch werden künstliche Mittel, wie Gebläse, angewendet bei denen man dem Luftstrom jede beliebige Geschwindigkeit ertheilen kann; indem der gepreßte Luftstrom das Brennmaterial durchdringt, entsteht dadurch daß in einem kleinen Raume viel brennbare Theile sich gleichzeitig mit dem Sauerstoffe verbinden, eine weit höhere Temperatur als durch Zugluft, wo das Brennmaterial nur oberflächlich zur Verbrennung kommt,[202] Der Gebläseapparat findet fast nur bei metallurgischen Processen Anwendung. Bei den Locomotiven, deren kurzer Schornstein keinen hinlänglichen Zug bedingen würde, läßt man den aus den Cylindern austretenden stark gespannten Dampf aus einem senkrecht aufsteigenden Rohre ausströmen, welches in der Mitte des Schornsteins bis zu einer geringen Höhe sich erhebt; der schnell ausströmende Dampf reißt die Luft im Schornstein mit sich fort u. verursacht so in dem niedrigen Schornsteine einen gewaltigen Zug.

B) So verschieden auch die Vorrichtungen zur H. (die Heizungsanlagen) sind, so lassen sich doch bei allen drei wesentliche Theile unterscheiden: a) der Herd (Feuerherd, Feuerraum), der Ort, wo die Verbrennung vor sich geht; b) der Heizraum, der Raum, in welchem die erzeugte Wärme zunächst ihre Wirkung äußern u. ihre Benutzung finden soll, u. c) der Schornstein (Rauchfang, Esse, Schlot), ein verticaler Kanal, in welchem mittelst eines kleinen engen Kanals (Fuchs) die gasförmigen Producte der Verbrennung abgeleitet werden u. welcher zugleich zur Hervorbringung des erforderlichen Zuges dient. Die roheste u. unvollkommenste Einrichtung, die auch nur bei Holz u. Torf möglich ist, besteht darin, das Brennmaterial flach auf dem Herd auszubreiten u. einen Luftstrom durch eine Öffnung in der Ofenthür hinzuzuleiten. Weil aber so eine große Menge Luft, ohne mit den Brennmateralien in Berührung zu kommen od. zur Unterhaltung des Feuers beizutragen, durch den Ofenraum hindurchzieht u. einen großen Theil der Wärme mit sich fortführt, so führt man lieber die Luft durch das Brennmaterial hindurch, daher auch fast bei allen Heizungsanlagen Roste angebracht sind, auf denen das Material ausgebreitet wird. Der Raum unterhalb des Rostes heißt Aschenraum od. Aschenfall, obgleich seine Hauptbestimnung nicht sowohl die ist, die Asche aufzunehmen, als vielmehr dem Roste u. dem Feuerherde List zuzuführen. Bei Öfen, die einen lebhaften Zur erfordern u. die nicht wohl mit hohen Schlöten versehen werden können, wie z.B. bei Glasöfen, vebindet man den Aschenraum mit geräumigen unterirdischen Kanälen, die sich nach den vier Himmelsgegenden erstrecken, damit man sie der Richtung des Windes nach benutzen u. zwar den dem Winde zugekehrten öffnen, die übrigen schließen kann. Längst schon haben sich die Pyrotechniker mit der Aufgabe bechäftigt, den Rauch der Steinkohlenfeuerung zu beseitigen, welcher einestheils einen größern Verlust an Brennmaterial mit sich bringt, anderntheils aber auch häufig für die Nachbarschaft lästig, u. bes. für die umliegenden Felder nachtheilig ist. Wirft man auf ein in voller Gluth begriffenes Steinkohlenfeuer heiße Steinkohlen, so entwickeln sich plötzlich brennbare Gase u. Dämpfe flüssiger Kohlenwasserstoffe in so großer Menge, daß der Sauerstoff der im Feuerraume vorhandenen Luft nicht ausreicht, diese Gase u. Dämpfe zu verbrennen. Befinden, ich diese Gase in der Nähe der kühlen Wände eins Dampfkessels, so verbrennt nur der Wasserstoff dieser Verbindungen theilweise, u. der in Gestalt von Ruß ausgeschiedne Kohlenstoff gelangt nicht ur Verbrennung. Die verschiedenen zu diesem Zwecke construirten Anlagen (Rauchverzehrende Feuerungen) beruhen auf verschiedenen Principien. Bei einigen leitet man durch einen besonderen Luftkanal, welcher unmittelbar hinter dem Roste ausmündet, der Flamme einen Strom kalter u. heißer Luft zu; bei andern wirst man die frischen Kohlen auf das Vordertheil des Rostes u. läßt den Rauch über das auf den hinteren Theil des Rostes brennende Feuer streifen; oder man bringt zwei Feuerungen, die neben einander liegen u. abwechselnd mit frischen Kohlen gespeist werden, in solche Verbindung, daß der Rauch der einen Feuerung mit der hell brennenden zweiten Feuerung in Berührung tritt u. dadurch verbrannt wird; bei noch anderen ist das Aufwerfen der frischen Kohlen einem Mechanismus übertragen, welcher allmälig, aber in ununterbrochener Wirkung, zerkleinerte Kohlen auf das im hellen Brennen begriffene Feuer wirst; vergl. Rauchverzehrende Feuerungen.

II. Zimmerheizung. Dabei kommt es außer der zweckmäßigen Construction der Zimmer od. sonstigen zu heizenden Räume, bes. auf die Einrichtung der Heizapparate an. A) Directe Heizapparate. Diese H. der Zimmer durch Anzünden eines Feuers in einer Vertiefung auf dem Boden od. in Kohlenpfannen u. kleine Öfen ohne Schornsteine war die älteste H. auch für Wohnungen. Bei den Hebräern, Griechen u. Römern war sie üblich, bei welchen Letzteren die Kohlenbecken auf niedrigen Herden (Camini) standen. In Spanien ist sie noch jetzt allgemein. Diese H. verschlechtert aber die Luft u. macht dieselbe zum Athmen unbrauchbar, ja gefährlich, da unter andern bei der Verbrennung der Kohlen sich große Mengen von Kohlenoxydgas bilden, welches nicht allein den Athmungsproceß nicht unterhalten kann, sondern als Gift auf den thierischen Organismus wirkt, u. die tödtliche Wirkung, welche in geschlossenen Räumen brennende Kohlen ausüben (Erstickung durch Kohlendunst), scheint vorzüglich auf Rechnung des Kohlenoxydgases geschrieben werden zu müssen. B) Kaminheizung, seit langer Zeit im Gebrauch, unterscheidet sich von allen anderen Heizungsmethoden dadurch, daß die Erhitzung allein durch Strahlung erfolgt. Sie ist die unvollkommenste Heizungsmethode u. eignet sich in ihrer ursprünglichen Gestalt nur für Länder, die entweder überflüssige Brennstoffe od. ein mildes Klima haben. Die Kaminheizung hat in der einfachsten Form folgende Einrichtung: Am untern Theile der Mauerwand, in welcher der Schornstein in die Höhe geht, u. unmittelbar unter dem Schornstein ist eine Nische ausgehöhlt, in welcher das Feuer brennend erhalten wird. Der Rauch zieht durch den Schornstein ab, während aus dem unteren Zimmerraume die kältere Luft zu dem Feuer u. in den Kamin tritt. Die Kaminöfen sind so eingerichtet, daß der unmittelbare Abzug der Luft in den Schornstein gehindert wird, indem man, wie bei Zimmeröfen, eine Circulation desselben einleitet, s. Kamin. C) Die Ofenheizung. Dabei brennt das Feuer in einem verschlossenen Raume od. hohlen Körper, dem Ofen, u. erhitzt die Wände dieses Körpers, welche dann der Luft des Zimmers die Wärme abgeben. Der Ofen steht im Zimmer u. erwärmt unmittelbar die an heißen Flächen erhitzte u. circulirende Luft; s.u. Ofen. Eine besondere Art der Ofenheizung ist die Gasheizung. Dieselbe wurde zuerst allgemeiner in englischen Fabriken u. ging allmälig in Badeanstalten, Gasthöfe, ja selbst in die [203] Hauswirthschaft über. Die Gasheizung zeichnet sich durch sichere u. schnelle H., Reinlichkeit. Bequemlichkeit u. Wohlfeilheit aus. Dazu kommt, daß dabei das Feueranmachen, der Ruß u. die Asche, Schornsteinbrände u. Feuersbrünste, die dicken Rauchwolken, die über den Städten schweben, alles verschwindet. Die Gasöfen zur H. der Zimmer lassen sich in jeder beliebigen Größe anfertigen, sind beweglich u. daher überall anzubringen; sie entbehren des Schornsteines, aus dem sonst der größte Theil der Wärme abzog. Die Zimmer werden sehr schnell warm, wodurch sich diese Einrichtung bes. für große öffentliche Locale eignet, bei denen eine schnelle, aber nur kurze Erwärmung erforderlich ist; vgl. Gasbeleuchtung L). D) Kanal- u. Röhrenheizung. Bei dieser Heizmethode stehen die Heizapparate außerhalb des Zimmerraumes, gewöhnlich in einem durch Kanäle mit dem Zimmer in Verbindung stehenden Raume, aus welchem dann die erwärmte Luft in den Zimmerraum strömt u. sich in demselben vertheilt. a) Diese Heizungsmethode führt gewöhnlich den Namen Luftheizung. In der Form der Kanalheizung ist sie die älteste Heizungsmethode für Wohnungen, eignet sich für Zimmer u. Gewächshäuser, u. ist zweckmäßig, weil besonders der Fußboden dadurch erwärmt wird. Bei den Römern war diese H. bes. für Badezimmer häufig im Gebrauch, wovon noch mehrere Beispiele in Pompeji vorkommen, auch ist sie schon seit langer Zeit die gewöhnliche Heizungsart der Chinesen für ihre Wohngebäude. b) Die Heißwasserheizung beruht auf der Benutzung einer langen, durch die zu heizenden Räume geführten Röhrenleitung, welche durch einen Strom heißes Wasser erhitzt wird. Wenn warmes Wasser in einem verschlossenen Gefäße enthalten ist, so kühlt es sich ab u. erwärmt die umgebende Luft. Es liegt also nahe, diese Wärmemittheilung zur H. zu benutzen, bes. auch deshalb, weil das Wasser eine bedeutende specifische Wärme besitzt, u. daher ein geringes Gewicht desselben ein großes Volumen Luft zu erwärmen vermag. Ähnlich wie bei der Heißwasserheizung kann man die Heizflächen mittelst Wasserdampf erwärmen, so entsteht c) die Dampfheizung. In einem gewöhnlichen Dampfkessel wird eine hinreichende Menge Dampf entwickelt, welcher sich in die von dem Kessel auslaufende Röhre verbreitet, von welcher aus er durch Röhren in die zu erwärmenden Räume geleitet wird. Die bewegende Kraft, welche den Dampf in den Röhren auf unbestimmte Entfernung hin forttreibt, ist die in dem Kessel stattfindende Spannung, welche dem Dampfe vermöge seiner Temperatur angehört. In den Röhren, welche mit der zu erwärmenden Luft umgeben sind, verdichtet sich der Wasserdampf, indem er die Wärme, die ihm die Dampfgestalt verschaffte, an die kühleren Wände der Röhren absetzt u. in Wasser übergeht, das aus den Röhren wieder in den Kessel zur neuen Verdampfung zurückgeführt wird. Die Dampfleitungsröhren fertigt man aus Eisen od. Kupfer, die Verdichtungsröhren aus Gußeisen od. Eisen- od. Kupferblech. Bei Beginn der H. müssen die Röhren zum Ausströmen der Luft geöffnet sein, deshalb sind an den Enden der Heizröhren Hähne angebracht. Die Röhren, in denen das condensirte Wasser zurückfließt, leitet man entweder direct zu einer Röhre vereint zum Kessel od. in einen besondern Condensator u. speist dann den Kessel mit dem hier gesammelten Wasser. Die Dampfheizung ist hauptsächlich da von Vortheil, wo von einem Feuerherde aus die H. auf große Entfernungen u. nach allen möglichen Richtungen ausgeführt werden soll, indem der Dampf bei dem nöthigen Druckwasser der Leitungsröhren sich bei mäßigem Dampfdruck des Kessels auf unbestimmte Enfernungen fortleiten läßt. Hierher gehören Fabrikgebäude mit großen Arbeitssälen, Spinnereien u. dergl. Vor der Luftheizung hat sie den Vortheil, daß die Leitungsröhren unter hölzernen Fußböden u. Wänden hingehen u. Gegenstände aller Art berühren können, ohne daß Gefahr einer Entzündung vorhanden ist; vor der Wasserheizung hat sie voraus, daß der Dampf bis zu großen Höhen aufwärts, z.B. 6 bis 7 Stockwerk hoch, geleitet werden kann, ohne bedeutende Vermehrung des Drucks im Kessel. Zimmer lassen sich mit Dampf durch beliebig verzierte Gefäße, welche die Stelle der Öfen vertreten, od. durch Röhren, welche unter dem Fußboden hin- u. hergehen, erwärmen; in Sälen u. Hallen, die mit Säulen verziert sind, können einige dieser Säulen die Heizöfen für dm Dampf abgeben. Seitdem in neuerer Zeit die Gasbeleuchtung so große Ausdehnung gewonnen hot u. der Preis der Leuchtgase bedeutend herunter gegangen ist, lag die Idee sehr nahe, sich des Gases auch als Heizmittel zu bedienen; s. oben.

III. Wärmeerregung ohne die gewöhnlichen Brennmaterialien. a) Eine unerschöpfliche Quelle von Wärme findet sich in der latenten Wärme aller Körner, die durch Reibung od. Stoß freigemacht werden kann. Sollte es nun praktisch ausführbar sein, eine hierzu hinreichende Kraft billig genug herzustellen, so wäre dadurch die Möglichkeit gegeben, ein unbegrenztes Quantum von Wärme zu erzeugen. In Nordamerika soll schon vor längerer Zeit eine Maschine construirt worden sein, mittelst deren Fabrik- u. große öffentliche Gebäude täglich durch Reibung geheizt werden sollten. Dese Maschine besteht aus zwei großen horizontalen gußeisernen Scheiben von vier Fuß Durchmesser u. 1600 Pfund Gewicht. Die beiden Platten, welche sich in einem gemauerten Ofen befinden, arbeiten wie Mühlsteine, mit dem Unterschiede jedoch, daß sich hier die untere Platte dreht, während die obere still steht. Die Geschwindigkeit, die man den Platten gibt, beträgt gewöhnlich 80 Umdrehungen in der Minute, u. diese Geschwindigkeit reicht hin, die Temperatur des Ofens binnen zwei Stunden beträchlich zu erhöhen. Auch hat der Mechaniker Progin schon mehrere Maschinen nach diesem Princip gebaut u. will sogar Dampfboote damit heizen, Speisen kochen, in wenigen Minuten Eier hart sieden etc. b) Ein anderer Apparat, der ohne Brennmaterial Wärme verbreitet, beruht auf der Wärmeentwicklung durch die Compression der Luft mittelst einer Verdichtungspumpe u. ist von Arzbecher vorgeschlagen worden; es könnte dazu irgend eine mechanische Kraft, die eine Nebenbenutzung gestattet, verwendet werden. c) Die Wärme, welche durch die Gährung von Stallmist entwickelt wird, findet bei der Erwärmung von Gewächshäusern punktische Anwendung. An der hohen Wand desselben wird ein 5–6 Fuß hoher Düngerhaufen, der mit abgefallenem Laube etc. vermengt ist, aufgeschichtet, indem man durch den unteren Theil desselben einige,[204] an beiden Enden offene Röhren von Blech etwas schief einlegt. Diese Röhren erwärmen sich u. die Luft circulirt durch dieselben, indem sie an dem einen Ende erwärmt auftritt. Eine andere, unerschöpfliche, bis jetzt nur fast unzugängliche Wärmequelle findet sich d) in dem Centralfeuer (s.d.) der Erde. Könnte man an den zu erwärmenden Räumen tiefe Bohrlöcher anlegen, so könnte die wärmere Luft aus der Tiefe derselben fortwährend in den oberen kälteren Raum aufsteigen, u. dagegen die kältere Luft aus diesem in die Bohrlöcher dringen, sich dort erwärmen u. wieder in die Höhe steigen. Man könnte vielleicht auf diese Weise im Winter Räumen, die keiner hohen Temperatur bedürfen, durch ein Bohrloch von 600 Fuß Tiefe schon eine Wärme von 14–16° geben. Auch ist es denkbar, daß es gelingen werde, e) mittelst chemischer od. elektrischer Mittel Wärme zu erzeugen, so z.B. durch Verbrennung des aus dem Wasser ausgeschiedenen Wasserstoffgases, s. unt. Wasserstoff.