Infrarotheizung
Infrarotheizungen, auch Hellstrahlersysteme und Dunkelstrahlersysteme genannt, gehören zu den Strahlungs- oder Wärmewellenheizungen und finden heute auf Grund ihrer Energieeffizienz, ihrer angenehmen Wärme und ihrer Flexibilität ein breites Einsatzspektrum in allen Hallentypen. Typische Anwendungsfälle sind Fertigungs- und Lagerhallen, Ausstellungs- und Veranstaltungsgebäude, Waschhallen, Sport- und Reithallen, Flugzeughangars, der Agrarbereich mit Ställen oder Gewächshäusern, aber auch Fussballstadien.
Ihre besondere Wirtschaftlichkeit basiert auf dem Infrarot-Wärmeprinzip, ein Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Ähnlich wie das natürliche Wärmeprinzip der Sonne haben Infrarotstrahlen die Eigenschaft, nur die Körper zu erwärmen, auf die sie treffen (oder: nur jene Körper, die Infrarotstrahlung absorbieren, werden erwärmt: Luft gehört nicht dazu). Die Wärmeübertragung erfolgt damit direkt und unterscheidet sich deutlich von der so genannten Konvektion, d. h. der Erwärmung der Umgebungsluft, was sich gerade in hohen Räumen verhältnismäßig unrentabel erweist. Das Verhältnis von Konvektion zu Infrarot gibt Auskunft über die Qualität und die Effizienz eines Infrarotsystems. Ziel ist es, den konvektiven Verlust (aufsteigende Warmluft) so gering wie möglich zu halten. Da der Infrarotanteil abhängig von der Temperatur der Wärmequelle ist, sind hohe Rohrtemperaturen ein Kennzeichen effizienter Infrarotsysteme.
Foto: Morgenrot Südlicht
Foto: Morgenrot Südlicht
Obige Formel (Stefan-Boltzmann-Gesetz) verdeutlicht diesen Zusammenhang. Es ist hier die insgesamt abgegebene Strahlungsleistung eines Körpers mit der Oberfläche A, dem Emissionsgrad und der absoluten (!) Temperatur T angegeben. Dies bewirkt bereits bei der Verdoppelung der Temperatur eine 16-fache Strahlungsleistung.
Die Effizienz einer Infrarotheizung wird durch den Strahlungswirkungsgrad nach der DIN EN 416-2 bestimmt und sagt aus, wie viel Prozent der in das Gerät gesteckten Energie tatsächlich im Aufenthaltsbereich des Menschen ankommt. Die Methode des Strahlungswirkungsgrades ist in dieser Norm als Methode B verankert. Man findet auf dem Markt Dunkelstrahler mit Strahlungswirkungsgraden von 45-70%; Hellstrahler können sogar noch höhere Werte aufweisen und gelten damit als moderner. Moderne Infrarotheizungssysteme sind heute konstruktiv so optimiert, dass gegenüber konventionellen Warmluftheizungen Einsparungen beim Primärenergieverbrauch von bis zu 70% realisierbar sind.
Aufbau und Funktion
Der Name „Dunkelstrahler“ ist an sich aus Sicht einiger Hersteller überholt, da er einst für eine nicht-glühende Heizfläche im Vergleich zum Hellstrahler steht. Heute finden sich jedoch bei einigen Importprodukten auch glühende Rohre. Der wesentliche Unterschied zwischen Hell- und Dunkelstrahlern ist, dass der Dunkelstrahler eine geschlossene Verbrennung realisiert. Eine Abführung der Abgase durch Schornsteine ist möglich. Da Hellstrahler keine Schornsteine benötigen entfallen auch die Kosten für jährliche Kontrollen sowie deren Installationskosten.
Dunkelstrahler bestehen im Wesentlichen aus einem mit Erdgas- oder Flüssiggas befeuerten Brenner, aus Ventilator, Rohren, Reflektoren und Abgasabführung. Die Oberfläche der Rohre wird durch die bei der Verbrennung entstehenden Abgase auf ca. 300-850°C erhitzt und die Wärme wird aufgrund der dort vorherrschenden hohen Temperaturen überwiegend in Form von Strahlung abgegeben. Der Ventilator, der sich am Ende bzw. am Anfang des linearen oder U-förmig gebogenen Strahlungsrohres befindet, erzeugt den für die Verbrennung benötigten Druck, und dient auch als treibende Kraft beim Abtransport der Abgase. Da die Wärmestrahlung der Strahlrohre in alle Richtungen ausgesendet wird, werden auf der oberen Seite Reflektoren eingebaut, um die Infrarotstrahlung in den Aufenthaltsbereich des Menschen zu lenken. Die Reflektoren können wärmegedämmt sein, wodurch konvektive Verluste minimiert und die Effizienz des Infrarotstrahlers gesteigert wird.
Moderne elektrische Infrarotheizungen können an der Gebäudedecke oder an den Wänden installiert werden und inzwischen gibt es verschiedene Varianten als Fläche, Spiegel, Bild oder Kugel zur Installation im Wohnbereich sowie mobile Kleingeräte. Es können mehrere Geräte zu einem Gesamtsystem kombiniert oder auch ein bzw. wenige Geräte für eine Teil- bzw. Einzelplatzbeheizung genutzt werden.
Planung und Auslegung
Für die Planung und Auslegung von Dunkelstrahleranlagen muss die zu installierende Leistung mittels einer Heizlastberechnung nach der DIN 12831 ermittelt werden. Die ermittelte Heizlast kann wegen der physikalischen Besonderheiten einer Strahlungsheizung mit der Heizlastberechnung nach dem DVGW-Arbeitsblatt G 638/II reduziert werden.
Bei der Wahl der Geräteanzahl und -positionierung ist bei einer Vollbeheizung darauf zu achten, dass der Aufenthaltsbereich komplett ausgeleuchtet ist. Die Geräte werden so positioniert, dass sich die Strahlungskegel der Geräte in den Randbereichen überschneiden. Der Strahlungskegel eines Gerätes ist je nach Hersteller verschieden – für eine Abschätzung kann ein Abstrahlwinkel von 90° angenommen werden. Die Infrarotheizungen sollen so hoch wie möglich im Gebäude montiert werden. Bei der Auswahl der Geräte ist die Mindestaufhängehöhe (siehe Herstellerangaben) zu beachten.
Bei einer Teil- bzw. Arbeitsplatzbeheizung ist darauf zu achten, dass der zu beheizende Bereich ausgeleuchtet wird. Die Geräte sollen dabei nur so hoch wie nötig installiert werden. Die Mindestaufhängehöhen sind zu beachten (siehe Herstellerangaben).
Regelung der Raumtemperatur
Infrarotstrahleranlagen werden mit Temperaturregelsystemen gesteuert. Moderne Steuerungen der Systeme machen es möglich das Gebäude in unterschiedliche Temperaturzonen einzuteilen und somit in jedem Bereich nur so viel zu heizen, wie es notwendig ist.
siehe auch:
- Infrarotstrahler
- Infrarotlampe
- Strahlungsheizung
externe Quellen
- Kalkulationstool für benötigte Heizleistung pro Raum
- Technik und Wirkungsweise einer Infrarotheizung
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