Infrarotheizungen im Hybridsystem: Ein Vergleich von Infrarot-Heiztechnologien

Die Grundlagen

Wie funktionieren Infrarotheizungen?

Infrarotheizungen geben elektromagnetische Strahlung ab, die direkt auf Personen und Oberflächen trifft und diese erwärmt. Im Gegensatz zu konventionellen Konvektionsheizungen, die die gesamte Raumluft aufheizen, erzeugen Infrarotheizungen eine gezielte, schnell spürbare Wärme, was zu einer effizienteren Energienutzung führen kann.

Es gibt zwei Haupttypen strombetriebener Infrarotheizungen: Infrarot-Strahler und Infrarot-Paneele. Diese Technologien unterscheiden sich in ihrer Funktionsweise und ihrem Einsatzbereich.

1. Infrarot-Strahler:
   • Hellstrahler: Diese Hochtemperaturstrahler, deren Oberflächentemperatur zwischen 800 °C und 1200 °C liegt, sind an ihrer rot glühenden Strahlungsquelle erkennbar. Sie eignen sich besonders für Außenbereiche oder große Hallen, da sie eine starke und gezielte Wärmeabgabe ermöglichen. Allerdings besteht durch ihre hohe Temperatur Verbrennungsgefahr, weshalb Mindestabstände einzuhalten sind. Eine Sonderform der Hellstrahler sind Quarzstrahler, die durch ihre hohe Strahlungsintensität und besonders hellrot leuchtende Strahlungsquelle auffallen.
   • Dunkelstrahler: Diese Niedertemperaturstrahler erreichen Temperaturen zwischen 40 °C und 200 °C. Da ihre Strahlungsquelle im Inneren verborgen ist, wirkt ihre Wärme angenehmer und weniger intensiv als bei Hellstrahlern. Sie sind ideal für Innenräume, wo eine sanfte und gleichmäßige Wärme bevorzugt wird, jedoch weniger geeignet für den Außenbereich.
2. Infrarot-Paneele: Diese spezielle Form der Dunkelstrahler besteht aus flachen Strahlungsquellen, die Infrarotstrahlung diffus abgeben. Mit einer Oberflächentemperatur unter 150 °C erzeugen sie überwiegend langwellige IR-C-Strahlung und sind ideal für Wohnräume, Büros oder Badezimmer. Sie kommen in verschiedenen Designs wie Wand-, Decken- oder Spiegelheizungen vor und fügen sich nahtlos in die Raumgestaltung ein.

Die Kurzfassung

Die Gruppe entschied sich für Dunkelstrahler, da diese einige Vorteile gegenüber Hellstrahlern und Infrarotpaneelen bieten. Dunkelstrahler erzeugen Infrarotwärme ohne sichtbares Licht, wodurch die Raumatmosphäre natürlicher wirkt und Blendeffekte vermieden werden – ein wichtiger Aspekt in Wohn- und Arbeitsbereichen. Im Gegensatz zu Hellstrahlern, die höhere Oberflächentemperaturen erreichen, arbeiten Dunkelstrahler mit moderateren Temperaturen, was die Verbrennungsgefahr bei direktem Kontakt verringert. Es ist jedoch zu beachten, dass trotz der niedrigeren Temperaturen die Brandgefahr im Gebäude durch ihren Einsatz sorgfältig geprüft werden sollte. Im Gegensatz zu Infrarotpaneelen bieten sie eine gleichmäßigere Wärmeverteilung über eine große Fläche, ohne dass viel Energie durch Konvektion verloren geht. Dunkelstrahler sind daher ideal, um große Flächen gleichmäßig und sicher zu erwärmen, ohne störende Lichteffekte oder extreme Temperaturkontraste.

Anforderungen an die Installation von Infrarotheizungen

Nachdem nun die theoretischen Grundlagen zur Infrarotstrahlung sowie die verschiedenen Arten von Infrarotheizungen besprochen wurden, stellt sich nun die Frage: Was ist bei der Integration von Infrarotheizungen in bestehende Heizsysteme zu beachten? Grundsätzlich lassen sich zwei Szenarien unterscheiden:

1. Infrarotheizung als Hauptheizung
   In diesem Fall muss der komplette Wärmebedarf eines Gebäudes durch Infrarotheizungen gedeckt werden. Aufgrund der Vielzahl an gesetzlichen Vorgaben und technischen Anforderungen sollte die Installation unbedingt von Fachbetrieben durchgeführt werden.
2. Infrarotheizung als Zusatzheizung
   Bei dieser Option wird die Infrarotheizung in ein bestehendes Heizungssystem integriert. Dies kann in bestimmten Räumen zur Beheizung von kalten Zonen oder als temporäre Zusatzheizung in selten genutzten Bereichen sinnvoll sein. Hier besteht die Möglichkeit, die Installation auch selbst durchzuführen.

Wahl der passenden Infrarottechnologie

Der erste Schritt zur Integration einer Infrarotheizung ist die Wahl der richtigen Technologie. Für Außenbereiche eignen sich Hellstrahler aufgrund ihrer hohen Strahlungsintensität. In Innenräumen hingegen kommen bevorzugt Dunkelstrahler oder Infrarot-Paneele zum Einsatz. Dunkelstrahler bieten eine gezieltere Abstrahlung und höhere Oberflächentemperaturen, weshalb sie häufig als technisch überlegen gelten.

Dimensionierung der Infrarotheizung

Die richtige Dimensionierung der Heizung ist entscheidend für einen effizienten Betrieb. Wichtige Parameter sind hierbei die zu bestrahlende Fläche, die Isolationsqualität der Oberflächen, die Reichweite der Strahlungsquelle und die benötigte Heizleistung. Zudem ist die elektrische Anschlussleistung zu berücksichtigen: In Deutschland kann eine normale Steckdose maximal 3680 W liefern. Bei höheren Leistungsanforderungen müssen möglicherweise Anpassungen an der Stromversorgung vorgenommen werden, was den Einsatz eines Elektrikers erfordert.

Platzierung der Infrarotheizung

Die Platzierung der Infrarotheizung ist ein entscheidender Faktor für ihre Effizienz. Es gibt drei Hauptoptionen:

1. Wandmontage
   Hierbei sollte die Heizung auf eine Außenwand gerichtet werden, um diese aufzuwärmen und Kältebrücken zu minimieren. Allerdings dürfen keine Möbel oder Vorhänge den Strahlungsbereich blockieren, da dies die Effizienz mindern kann.
2. Deckenmontage
   Diese Platzierung sorgt für eine gleichmäßige Erwärmung der Raumoberflächen und vermeidet Schattenbildung. Vor der Montage sollte geprüft werden, ob die Decke die Traglast der Heizung halten kann.
3. Standmontage
   Diese mobile Option bietet Flexibilität, da die Heizung leicht an verschiedene Orte verschoben werden kann. Wichtig ist jedoch, dass sie frei steht und keine Objekte ihre Strahlung blockieren.

Steuerung und Regelung

Die Steuerung der Infrarotheizung kann über herkömmliche Thermostate erfolgen. Ein programmierbares Thermostat ermöglicht die Definition von Heizzeiten, um Energie zu sparen. Smart-Home-Schnittstellen ermöglichen zudem, die Heizung per App zu steuern.

Wartung und Betriebskosten

Infrarotheizungen erfordern in der Regel wenig Wartung, insbesondere Niedrigtemperaturmodelle. Hochtemperaturstrahler hingegen sind anfälliger und sollten regelmäßig überprüft werden. Was die Betriebskosten betrifft, so sind Infrarotheizungen in der Anschaffung günstiger als andere Systeme, jedoch fallen die laufenden Kosten höher aus, da sie Strom direkt in Wärme umwandeln. Dies kann durch die Nutzung von Ökostrom oder Photovoltaik kompensiert werden.

Zusammenfassung

Infrarotheizungen bieten eine flexible und effiziente Möglichkeit zur Beheizung von Innenräumen, vornehmlich als Zusatzheizung. Sie haben den Vorteil einer schnellen und gezielten Wärmestrahlung, wobei nicht der gesamte Raum aufgeheizt werden muss. Durch ihre einfache Installation und Wartung eignen sie sich für viele Anwendungsbereiche, jedoch sollten bei der Wahl der Technologie und der Platzierung bestimmte Aspekte beachtet werden, um die Heizleistung zu optimieren. Aufgrund der höheren Betriebskosten im Vergleich zu anderen Heizsystemen, wie z. B. Wärmepumpen, ist es sinnvoll, den Einsatz von Infrarotheizungen sorgfältig abzuwägen. Bei einer Kombination mit Photovoltaikanlagen kann diese Technologie jedoch eine nachhaltige und umweltfreundliche Alternative darstellen.

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:

• Infrarotheizungen im Hybridsystem: Ein innovativer Ansatz für effizientere Wärmeversorgung Dieser Eintrag fasst die Kernpunkte der Thematik zusammen.
• 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.