Infrarotheizungen im Hybridsystem: Ein innovativer Ansatz für effizientere Wärmeversorgung
In Zeiten des Klimawandels und steigender Anforderungen an die Energieeffizienz suchen viele nach innovativen Lösungen zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen, insbesondere im Gebäudesektor. Ein Projekt der Hochschule Niederrhein, durchgeführt von den Studenten Kristin Batke, Adrian Kauertz und Pascal Zurmahr, beleuchtet die Vorteile und Herausforderungen von Infrarotheizungen als Ergänzung zu bestehenden Heizsystemen.
Darstellung der Heizungsmethoden Links Konvektion und Rechts IR-Strahlung.Die meisten Gebäude in Deutschland sind mit konventionellen Heizsystemen mit herkömmlichen Konvektionsheizkörpern ausgestattet. Einsparungen können hier z.B. durch eine Absenkung des Heizwärmebedarfs erzielt werden. Niedrigere Temperaturen sind jedoch weder behaglich noch gesundheitsfördernd. In diesem Projekt wurde daher untersucht, wie bestehende Heizsysteme durch Infrarotheizungen in einem Hybridsystem ergänzt werden können, um Energie zu sparen und den Wohnkomfort zu erhöhen.
Die Kernfrage dieser hybriden Heizlösung ist, ob es möglich ist, die Grundtemperatur der konventionellen Heizung abzusenken, während die Infrarotheizung den restlichen Wärmebedarf deckt. Das Konzept sieht vor, die bestehende Heizung auf eine reduzierte Grundtemperatur (16°C) einzustellen, während die Infrarotheizung punktuell bei Raumnutzung zusätzliche Strahlungswärme liefert, ohne dass die Raumtemperatur erhöht werden muss. Hintergrund ist hier, dass die Infrarotheizung im Gegensatz zur Konvektionsheizung die Personen und die Umgebung direkt erwärmt und somit trotz der reduzierten Raumtemperatur ein potentielles Wohlbefinden ermöglicht. Dies soll insbesondere in den Wintermonaten und bei wenig und sporadisch genutzten Räumen zur Senkung der Energiekosten beitragen und die Heizleistung effizienter gestalten.
Vorgehensweise
Die Projektgruppe hat sich aufgeteilt, um die verschiedenen Aspekte zu untersuchen und im Austausch schrittweise die Fragen zu beantworten. Folgende Aspekte standen dabei im Vordergrund:
- Thermische Behaglichkeit
- Vergleich der Infrarot-Heiztechnologien
- Energiebilanz im Einsatz
- Prüfung der Wirtschaftlichkeit
Zu jedem Aspekt gibt es einen Beitrag, der die Vorgehensweise und die Ergebnisse näher beleuchtet. Ziel war es, realitätsnahe Szenarien mit Potenzial auszuwählen. Letztlich wurden drei Nutzungsszenarien untersucht: Szenario 1 – Büroraum; Szenario 2 – Wohnzimmer; Szenario 3- Konferenzraum Niederrhein im TZN.
Für jedes Szenario wurde ein eigenes Modell entwickelt und verglichen. Insgesamt umfasst die Arbeit umfangreiche Recherchen der Gruppenmitglieder und eine gründliche Untersuchung der verfügbaren Technologien, des Wohlbefindens mit Infrarot als Wärmequelle und des tatsächlichen Energiebedarfs.
Fazit: Eine flexible Lösung mit Potenzial
Die Ergebnisse zeigen, dass durch den gezielten Einsatz von Infrarotheizungen in Kombination mit bestehenden Heizsystemen sowohl die Energieeffizienz als auch der Komfort für die Nutzer verbessert werden kann.
Thermische Behaglichkeit kann durch den Einsatz von Infrarotheizungen auch bei niedrigeren Raumtemperaturen erreicht werden, ohne dass die Nutzer sich dabei unwohl fühlen. Insbesondere Dunkelstrahler bieten hier ein mögliches Potenzial, wobei jedoch auf Aspekte wie Brandsicherheit geachtet werden muss. Es wurde ein gutes Modell gefunden, um die Energiebilanz der Räume abzubilden und genauere Berechnungen durchzuführen. Es ist jedoch zu beachten, dass eine wirtschaftliche Nutzung nur für Räume mit sehr sporadischer Nutzung oder für Räume, in denen ein anderer Nutzen erzielt werden kann, möglich ist. In den untersuchten Szenarien war nur der Konferenzraum Niederrhein im Technologie- und Gründerzentrum kostenneutral.
Dem Projektteam um Kristin Batke, Adrian Kauertz und Pascal Zurmahr von der Hochschule NIderrhein ist damit ein wichtiger Schritt in Richtung einer nachhaltigen Wärmeversorgung gelungen, der auch für andere Kommunen und Gebäudeeigentümer von Interesse sein könnte. Dank der Zusammenarbeit mit dem TZN konnte hier ein realitätsnahes Szenario getestet werden, mit dem spannenden Ergebnis, dass sich hier der Einsatz im Hybridsystem lohnt.
Weiterführende Einträge
Für eine detailliertere Betrachtung der einzelnen Themen haben wir jeweils einzelne Einträge erstellt. Alle Beiträge laufen hierbei unter den Namen Infrarotheizungen im Hybridsystem darunter:
- Infrarot-Heiztechnologien im Vergleich In diesem Artikel vergleichen wir die verschiedenen Infrarot-Heiztechnologien und erklären, warum sich die Gruppe für Dunkelstrahler als bevorzugte Technologie entschieden hat.
- Thermische Behaglichkeit – Wie wird Wärme empfunden? Eine wichtige Frage im Projekt war die thermische Behaglichkeit.Wie empfinden Testpersonen Strahlungswärme und wie viel Leistung ist notwendig?
- Modellierung des Raumes und die Energiebilanz Die Modellierung der Energieeffizienz des Raumes und der daraus resultierenden Einsparungen war eine Kernfrage dieses Projekts. Dieser Artikel beschreibt die Modellierung und die Ergebnisse.
- Prüfen der Wirtschaftlichkeit Dieser Artikel beschreibt die grundlegenden Kosten- und Amortisationsberechnungen und wie diese von der Projektgruppe durchgeführt wurden.
Fragen? Die Betreuer dieses Projekts waren Prof. Dr. Joachim Schettel und Thomas Leidenbach vom SWK E² – Institut für Energietechnik und Energiemanagement der Hochschule Niederrhein (https://www.hs-niederrhein.de/swk-e2) . Nehmen Sie hier gerne Kontakt auf, um mehr Informationen zu erhalten.