Haustech 5/2017

Heiztechnik im Wandel der Zeit

Badeeinheit der Junkers & Co. Warmwasser-Apparatefabrik aus Dessau. Gas-Heizöfen von Junkers waren bereits Anfang des 20. Jahrhunderts insbesondere für Badezimmer gefragt. Abbildung aus einem JunkersKatalog um 1905. (Bild: Junkers)
Das Buderus-Zentralheizungsmuseum in Lollar, Hessen, zeigt auch die erste Generation der Zentralheizungskessel. (Foto: Buderus)
Ein besonderes Ausstellungsstück ist eine Kupferbadewanne mit zugehörigem Badeofen aus dem Jahr 1880. (Foto: Buderus)
Antonio Suárez /

Über lange Zeit veränderte sich die Heiztechnik kaum. Die Geschichte zeigt, dass die Entwicklung der Wärmeerzeugung schubweise erfolgte. Nach dem Durchbruch einer Technik folgten meist lange Phasen der Stabilität. Letztlich setzte sich in Europa die Warmwasser-Zentralheizung durch. Breiter ist die Vielfalt heute bei den Energieträgern. Trotzdem sind noch immer Öl und Gas marktbeherrschend.

Ein Blick in die Statistik verrät, welche Heizungsart und welche Energieträger sich bei der Wärmeerzeugung in Gebäuden mit Wohnnutzung durchgesetzt haben. Wie Zahlen des Bundesamts für Statistik für das Jahr 2015 belegen, erreichen Zentralheizungen national einen Anteil von 87,2 Prozent. Mit grossem Abstand folgen Einzelöfen (8,0 Prozent), öffentliche Fernwärmesysteme (2,0 Prozent) und Etagenheizungen (1,8 Prozent).

Bei den Energieträgern machen die fossilen Ressourcen mit fast zwei Dritteln den Löwenanteil aus, werden doch 47,3 Prozent der Wohngebäude in der Eidgenossenschaft mit Heizöl und 16,0 Prozent mit Gas beheizt. An dritter Stelle steht Holz (12,0 Prozent), dicht gefolgt von den Wärmepumpen mit einem Anteil von 11,9 und der Elektrizität mit 9,5 Prozent. Fernwärme ist mit 2 Prozent schon ziemlich abgeschlagen, und der  Sonnenkollektor fristet mit 0,2 Prozent unter den Heizwärmeträgern noch immer ein Schattendasein.

Durchbruch der Zentralheizung

Die Zentralheizung, wie wir sie heute kennen, ist geschichtlich betrachtet eine eher neuere Erscheinung. Im Markt eingeführt kurz vor Ausbruch des Ersten Weltkrieges, setzte sie sich in weiten Teilen Europas erst während des Nachkriegsbooms in breiten Gesellschaftsschichten durch. Anfänglich konkurrierten drei Systeme miteinander: die Wasser-, die Luft- und die Dampfheizung. Auf breiter Linie durchgesetzt hat sich auf dem Kontinent die Warmwasserheizung. In den Vereinigten Staaten hingegen dominiert traditionell noch die Warmluftheizung, vor allem in den wärmeren Südstaaten.

Streng genommen waren Zentralheizungen nicht gänzlich neu. Mit den Hypokausten hatten ja bereits die Römer erste Urformen erfunden. Doch geriet diese technische Errungenschaft später fast komplett in Vergessenheit. Und so kam es, dass zu Beginn des 20. Jahrhunderts der Bedarf nach umfassenden Heizsystemen in den wachsenden Metropolen wieder verstärkt aufkam.

«Um 1900 wanderte die Landbevölkerung in die Stadt aus», erklärt Heiztechnikfachmann Markus Hohmann. «Nicht nur die Städte, auch die Häuser wurden immer grösser. Und in jedem Raum stand ein Ofen. Ein Mehrfamilienhaus mit 20 oder 30 Öfen zu beheizen, ist natürlich eine Riesensache. Und so kam man wieder auf den Gedanken der Zentralheizung zurück.» Hohmann ist technischer Fachreferent und seit der Jahrtausendwende verantwortlich für das Zentralheizungsmuseum von Buderus in der mittelhessischen Kleinstadt Lollar, das rund hundert Exponate aus firmeneigenen und Fremdbeständen umfasst. 1973 gegründet, gilt es als erstes speziell auf die Geschichte der Zentralheizungstechnik ausgerichtetes Museum. Dort macht Hohmann regelmässig Führungen für das interessierte Fachpublikum, das vornehmlich aus Heizungsbauern, Planern, Meisterschülern und Studenten besteht.

Er begann seine Laufbahn mit einer Lehre im Zentralheizungs- und Lüftungsbauhandwerk. Heute widmet er einen Teil seiner Arbeit den Mitarbeiterschulungen in der hauseigenen Akademie. Dazu gehört auch die Auseinandersetzung mit der Geschichte. Buderus – heute eine Marke der Bosch Thermotechnik GmbH – blickt als Hersteller heizungstechnischer Produkte auf eine fast dreihundertjährige Firmenhistorie zurück.

Viel Staub und Russ

Zu Beginn des letzten Jahrhunderts war Heizen eine zeitraubende und schmutzige Angelegenheit. Für Wärme in der Wohnung sorgten Einzelöfen, die mit Koks oder Kohle befeuert wurden. Dies bedeutete Ascheschleppen, tiefschwarze Vorratskeller und verrusste Zimmer. Alternativen gab es kaum. Beachtliche Fortschritte erzielte zuerst die nordamerikanische Heizungsindustrie. In den Jahren von 1908 bis 1910 kamen dann auch in Deutschland erste kombinierte Kohle- und Gas-Heizkessel auf den Markt.

Ein führender Anbieter war damals das Gasgerätewerk Junkers & Co. aus Dessau in Anhalt. Als es beauftragt wurde, eine Etagenwarmwasserheizung auf Gasbasis für Privatwohnungen zu entwickeln, initiierte Firmeninhaber Hugo Junkers 1911 ein Projekt namens «GasZentralheizung». Nach zwei Monaten lagen erste Ergebnisse vor. Die Versuche ergaben, dass auch bei einer Belastung von lediglich 20 bis 25 Prozent der normalen Leistung ein Wirkungsgrad von 90 Prozent erzielt werden konnte. Für grosse Leistungsbereiche wandte man eine Kaskadenlösung an. Dazu wurde eine Reguliereinrichtung entwickelt, dank der es möglich war, die Gesamtanlage durch automatisches An- und Abstellen der Einzel kessel flexibel zu betreiben. Die Warmwasserheizung mit Gasfeuerung hatte gegenüber dem Betrieb mit festen Brennstoffen entscheidende Vorteile.

Zwar waren die reinen Betriebskosten höher, doch entfielen stattdessen die Kosten für Brennstoffversorgung und -lagerung, Rückstandsentsorgung sowie Bedienung. Weitere Vorzüge waren der Wegfall von Staub- und Schmutzbildung, Platzersparnisse und Arbeitsentlastung sowie erhöhter Wohnkomfort. Zum allmählichen Durchbruch der Flüssigbrennstoffe trugen auch Ölheizungen bei.

«Erste Versuche mit Ölbrennern fanden um 1900 statt. Systematischere Untersuchungen über die Ölfeuerung in Heizkesseln erfolgten noch vor dem Ersten Weltkrieg. Und auf dem Feld der Einzelöfen liefen erste Versuche in den 1920er-Jahren. Etwa zur selben Zeit zogen Ölfeuerungen in die Zentralheizungen privater Kleinverbraucher ein», erklärt Heiztechnikexperte Manfred Seifert, Professor am Institut für Europäische Ethnologie und Kulturwissenschaft an der Philipps-Universität Marburg.

Kulturanthropologisches Interesse

Bevor sich die Warmwasser-Zentralheizung durchzusetzen begann, gab es zwar auch schon zentral gesteuerte Gebäudeheizanlagen, allerdings waren diese auf besondere Raumgegebenheiten beschränkt. «Die ersten Zentralheizungen entstanden nicht für den Wohnbereich, sondern für Palmhäuser, Orangerien, Treibhäuser, Manufakturen und Fabriken sowie für Gebäudetypen, in denen sich grosse Menschenmengen versammelten, wie Gefängnisse, Krankenhäuser, Schulen, Sitzungs- und Verwaltungsgebäude sowie Theater-, Konzert- und Opernhäuser», berichtet Heiztechnikexperte Seifert.

Manfred Seifert verfügt als gelernter Heizungshandwerker mit Expertise im Kachelofen- und Luftheizungsbau sowie als Kulturwissenschaftler über das ideale Doppelwissen, um das Thema Heizung sowohl aus technischer wie auch aus anthropologischer Perspektive zu betrachten. Mit dem Zentralheizungsmuseum und der angegliederten Fachbibliothek in Lollar steht er als wissenschaftlicher Partner im Austausch. Zurzeit leitet er ein Lehrprojekt zur besseren Erforschung der Heiztechnikgeschichte. Gemeinsam mit der Bosch Thermotechnik GmbH und der Universitätsbibliothek Marburg sind eine Ausstellung und eine Broschüre zum Thema geplant.

Die erste Maschine im Haus

Die Zurückdrängung der Kohle zugunsten von Gas und Öl war das Ergebnis ökonomischer Logik, bewirkte aber auch gesellschaftliche Veränderungen. Es brauchte keine Heizer mehr. Im Zentralheizungsmuseum von Buderus versinnbildlicht eine Puppe die ausgestorbene Berufsgattung. Es handelt sich sozusagen um eines der ersten Opfer der frühen «Automation». «Zentralheizung hiess damals grundsätzlich Schaufeln. Dafür gab es ja bei grossen Anlagen die Heizer, die sich im Schichtbetrieb abwechselten. Bevor Zentralheizungen in Wohngebäuden eingebaut wurden, sassen die Herrschaften üblicherweise in ihren beheizten Räumen, und dann kam alle Stunde jemand, klopfte an die Türe, sagte ‹Entschuldigung› und gab dem Ofen wieder etwas Futter. Und das war ja Kohle und Koks», umreisst Heizungsbauer Markus Hohmann die Lebenswelt um die Jahrhundertwende.

Wichtig sei den Leuten damals auch ein Zugewinn an Privatsphäre gewesen. «Mit den neuen Heizungsanlagen war dies auf einmal möglich, da man nicht mehr dauernd durch das Personal gestört wurde und der Wohnraum rauchfrei blieb.» Wie Hohmann im Gespräch darlegt, besassen Zentralheizungen einen ähnlich hohen Stellenwert wie heute ein Privatflugzeug. Normale Leute hätten sich um 1900 noch keine leisten können. Ihr Stellenwert erschliesse sich aus einer weiteren Tatsache, die man heute leicht übersehe, handelte es sich doch um nichts weniger als die erste technische Anlage, die im Haus eingebaut wurde – noch vor dem elektrischen Kühlschrank, der Waschmaschine oder dem Geschirrspüler.

Wegmarken der Entwicklung

In der langen Reihe bautechnischer Innovationen lassen sich für die letzten beiden Jahrhunderte einige Wegmarken ausmachen. Eine erste war mit Sicherheit der sogenannte «russische» Schornstein, der die Rauchgaswege verbesserte. Weitere bedeutende Neuerungen waren der Feuerungsrost, eine neue Feuerraumgeometrie der Öfen und die Entwicklung des amerikanischen Unterbrandofens sowie des irischen Dauerbrandofens. In den Achtzigerjahren des 19. Jahrhunderts kamen die automatischen Dampfdruck- und Verbrennungsluftregelungen auf.

Ein weiterer Schritt nach vorne bedeutete später die Erfindung des gusseisernen Gliederkessels durch Joseph Strebel (1893). Kurz nach der Jahrhundertwende existierten erste Radiatoren mit je eigenen automatischen Raumtemperaturreglern. Und in den Dreissigerjahren erreichte die elektrische Umwälzpumpe ihre technische Reife. Der Museumsbeauftragte Markus Hohmann streicht indes zwei technische Neuerungen besonders hervor: zum einen den russischen Schlot. «Heute weiss keiner mehr, dass ein so einfacher Schacht eine Riesenhilfe sein würde bei der Besänftigung des Feuers und der Abführung des Abgases.»

Die zweite technische Errungenschaft, die der Heizungsfachmann als wegweisend erachtet, ist die Einführung der Öl- und Gasfeuerung bei Zentralheizungen. Durch diese Flüssigbrennstoffe und eine neue Feuerungstechnik sei ein automatischer Betrieb ohne ständiges Brennstoffnachlegen und morgendliches Anzünden möglich geworden.Ein weiterer Meilenstein folgte in den Siebzigern mit der Niedertemperaturtechnik, dank der man die Vorlauftemperatur auf gegen 30 Grad Celsius senken konnte. Sie ermöglichte es, die Kessel in Abhängigkeit der Aussentemperatur gleitend laufen zu lassen.

In den frühen Achtzigern kam es mit der bahnbrechenden Entwicklung der Brennwerttechnik für Gas und Öl zu einer weiteren bis heute gültigen technischen Erneuerung. Brennwertkessel gehören seit den Neunzigerjahren zum Standard. Durch Abkühlen des Abgases nutzen sie die Kondensationswärme des im Rauchgas enthaltenen Wasserdampfes praktisch vollständig zur Wärmebereitstellung aus. Schliesslich erfolgten in den letzten Jahren auf dem Gebiet der Heiztechnik die jüngsten Innovationsschritte mit der Einführung der bedarfsgerecht modulierenden Brenner und den Computersteuerungen.

Vom Hypokaustum zum Heizkessel

Wenn man das Rad der Zeit noch einmal weit zurückdreht, dann landet man – auch beim Thema Heizung – unweigerlich bei den erfindungsreichen Römern. Das klassische Hypokaustum der spätantiken Phase war den mittelalterlichen Heizungen deutlich überlegen. Der Einsatz dieser mit Heissluft betriebenen Fussbodenheizung blieb aber auf wenige Anwendungen beschränkt. Nur in grosser Ausführung zur Beheizung von Wandelhallen in Villen und Thermen übertraf es andere Heizformen. In den kleineren mittelalterlichen und frühneuzeitlichen Privathäusern dagegen waren solche Lösungen kaum praktikabel.

«Die griechisch-römische Hypokaustenheizung hat sich in Form der Kanal- und der Steinofenheizung zwar ins Mittelalter hinübergerettet», erläutert Kulturwissenschaftler Seifert, «jedoch ist sie dabei immer klobiger und schwerfälliger geworden – ganz abgesehen von der weiter bestehenden sozialen Exklusivität dieser Heizungsform.» Ein weiterer bedeutender Entwicklungsschritt erfolgte im Hoch- und Spätmittelalter. Damals verbreitete sich der Kachelofen – für Seifert die grosse Innovation jener Zeit.

Mit leichten Optimierungen hielt sich dieser Ofentypus einschliesslich der ab dem 16. Jahrhundert aufkommenden Eisenguss-Plattenöfen bis ins 19. Jahrhundert unverändert. «Die frühe zuglose Form des Kachelofens war technisch einwandfrei und von der Funktionsstruktur her kaum verbesserungsfähig. Abgelöst wurde er erst ab Ende des 18. Jahrhunderts durch neue Formen des Eisenofens, die aufgrund des im Vergleich zur Keramik deutlich höheren Wärmedurchgangskoeffizienten von Eisen als wärmeeffektiver galten und deutlich platzsparender waren.»

Vormoderne Abhandlungen

Die Buderus-Fachbibliothek in Lollar wurde zuletzt um eine bedeutende externe Sammlung auf gegen 5000 Bücher erweitert. Das älteste Werk stammt aus dem Jahr 1618. Es handelt sich um eines der frühesten Druckwerke zur Heiztechnik und trägt den Titel «Holzsparkunst». Darin beschäftigt sich der Wetzlarer Alchemist und Gelehrte Franz Kessler mit der Verbesserung der Heizleistung von Kachelöfen. Dem Verfasser ging es darum, die Konstruktionen von Wohnraumöfen zu verbessern, um den Brennstoff effektiver in Wärme umzuwandeln, und zwar nach den damaligen vorwissenschaftlichen Überzeugungen zu Abbrandqualität und Wärmespeicherung. Wie Manfred Seifert ausführt, hätten die Holzsparkunstautoren generell Optimierungen angestrebt, auch wegen des steigenden gewerblichen und industriellen Wirtschaftsholzbedarfs, der mancherorts eine regelrechte Holzsparhysterie entfachte.

Aus der Zeit vor 1800 sind eine ganze Reihe weiterer Traktate überliefert. Diese trugen Titel wie «Holzkunst» (1564), «Furnologia» (1666), «Utilitas Physicae» (1720), «Vulcanus Famulans» (1735) oder «Vorschlag einer nützlichen Zimmeranlage» (1752). Die alten Abhandlungen seien zwar für die Erschliessung der Technikgeschichte durchaus denkwürdig, gibt der Uniprofessor aus Marburg zu. Gemein sei ihnen jedoch das Fehlen modernen naturwissenschaftlichen Wissens über die Physik und Chemie der Energieumwandlung durch Verbrennung und über die Luftzusammensetzung.

Zahlreiche Holzsparkunstschriften fussten auf der Phlogistontheorie der frühen Alchemisten. Man vermutete, dass eine hypothetische Substanz – das sogenannte Phlogiston – allen brennbaren Körpern bei der Verbrennung entweicht sowie bei Erwärmung in sie eindringt. Mit den massgeblichen Entdeckungen in der Luftanalyse und der Entschlüsselung der Verbrennung als Oxidationsvorgang während der Aufklärung wurden diese und andere Irrlehren endgültig widerlegt. Der Traktatliteratur aus dem 16. und 17. Jahrhundert kann Heiztechnikexperte Seifert inhaltlich daher wenig abgewinnen. Viele Entwürfe und Beschreibungen daraus seien aus heutiger Sicht Nonsens. Wie die Konstruktionszeichnungen zeigten, seien die Entwürfe heiztechnisch ineffektiv oder gar nicht funktionsfähig gewesen.

«Nachweisbare Fortschritte hinsichtlich Effizienz und Sparsamkeit erzielte man – abgesehen von einzelnen Details, die im damaligen feuerungstechnischen Kontext relativ folgenlos blieben – beispielsweise in der wärmetechnischen Wirkung der Nachheizzüge, in der Vergrösserung der Abstrahlfläche durch leiterartige Aufbauten des Ofenkörpers über dem Feuerraum oder in der Bedeutung der Frischluftzufuhr zum Feuerraum. Derlei Fortschritte kamen freilich vielfach aufgrund heute irriger Annahmen zustande», ergänzt der Kulturanthropologe.

Ökologie und Komfort

Wie steht es eigentlich um das Umweltbewusstsein unserer Ahnen? Sparten sie nur des Geldes wegen oder auch der Natur zuliebe? Die Antwort des Experten hierauf ist apodiktisch: «Ein Umweltbewusstsein im heutigen Sinne gab es vor 1900 nicht.» Seifert lässt allerdings gelten, dass die Menschen in älterer Zeit durch genaue und fortwährende Naturbeobachtung sehr wohl imstande gewesen seien, ein für den gewünschten Umgang mit der Natur ausgeprägtes Verständnis aufzubringen, das unsereins heute völlig abhandengekommen sei. «Es ging also um ein angemessenes Haushalten, das unter Abwägung der eigenen Kräfte den Mitteleinsatz – sprich: die Brennstoffmenge – und die Umgangspraxis – also das Was und Wie des Heizens – regulierte.»

Im Gegensatz zu früher ist der Verbraucher heute wohl generell umweltbewusster. Es gilt, dem globalen Klimawandel entgegenzutreten. Deshalb steht die Energiewende auf der politischen Agenda nahezu aller Industrienationen. Der Energieverbrauch soll möglichst sparsam und effizient sein. «Heute sind wir wesentlich breiter aufgestellt als früher», sagt dazu Buderus-Fachreferent Markus Hohmann. «Wir verfügen über Öl- und Gasgeräte, haben Wärmepumpen, Solarthermie sowie Wärmeerzeuger für die Holzverbrennung.»

Die heutige Technik erlaubt enorme Einsparungen beim Verbrauch fossiler Brennstoffe und bindet regenerative Energien ein, ohne dass der Konsument auf Komfort verzichten müsste. Und da spielt ein weiteres Thema eine Rolle – die Behaglichkeit. Die sei heute von zentraler Bedeutung, unterstreicht Hohmann. «Und hier hat die Heizung im Grunde genommen einen ganz wichtigen Stellenwert. Leider merkt man das meist erst, wenn sie nicht mehr funktioniert.»