Infrarotheizungen: "Theorie und Praxis"

In der Theorie bzw. laut Physik erwärmen bzw. temperieren Infrarotheizungen die Hüllflächen, d.h. Wände,
Decken und Fußböden. Dadurch kann die Raumlufttemperatur um bis zu 3°C oder mehr reduziert werden, was
allein schon dadurch sehr viel Energie und damit Heizkosten einspart.
Wärmestrahlung wird von einem Bauteil z.B. einer Wand gleichzeitig absorbiert (aufgenommen), emittiert (abgegeben) und reflektiert. Die Summe aus aufgenommener, abgegebener und reflektierter Leistung ist dabei immer 100%.

Es ist nun so, dass die Leistung (Wärmestrahlung) einer Strahlplatte mit der Entfernung stark abnimmt. Das heißt, je größer die Entfernung, desto geringer die Wärmestrahlung. Eine Infrarotheizplatte (Strahlplatte) sendet also Wärmestrahlung (Infrarotstrahlung) aus, die z.B. an der gegenüberliegenden Wand teilweise absorbiert, emittiert und reflektiert wird. Die von der Wand wieder reflektierte Wärmestrahlung ist demnach geringer, weil ja ein Anteil absorbiert und ein weiterer Anteil emittiert wird. Diese geringere reflektierte Wärmestrahlung trifft nun wieder auf eine andere Wand usw.

Aus diesem vereinfachten Beispiel erkennt man, dass Wärmestrahlung in einem Zimmer nicht endlos reflektiert werden kann. Das zweite ist, dass ein Anteil von der Wand aborbiert (aufgenommen) wird. Dadurch erwärmt sich
die Wand. Hier kommt es jetzt darauf an, wie gut oder schlecht diese Wand wärmegedämmt ist und aus welchem Material die Wand selbst besteht.
Bei geringer Wärmedämmung geht mehr Wärme durch die Wand verloren. Der verbleibende Anteil erwärmt die Raumluft in Wandnähe. Durch diesen Effekt und der Tatsache, dass auch eine Infrarotheizung einen konvektiven Anteil hat, wird die Raumluft erwärmt. Würde ausschließlich die Infrarotstrahlung existieren, könnte sich die Raumluft ja erst gar nicht erwärmen.

Vielleicht versteht man aufgrund dieser vereinfachten Erläuterungen jetzt besser, warum auch die Platzierung von Infrarotheizungen in einem Zimmer außerordentlich wichtig ist. Denn werden Infrarotheizungen falsch platziert, können sich die Wände nicht oder nur minimal bzw. nur teilweise erwärmen und der wichtigste Vorteil von Infrarotheizungen, nämlich die Temperierung von Wänden, ist dahin.

Ich möchte noch auf einen weiteren wichtigen Aspekt bzgl. Infrarotheizungen hinweisen, der ebenfalls mit der Platzierung von Infrarotheizplatten zu tun hat: Der sogenannten "Strahlungssymmetrie".

Wir haben gehört und gelernt, dass die Leistung von Infrarotstrahlung mit der Entfernung stark abnimmt.
Deshalb muß man zwingend in einem größeren Zimmer, das man regelmäßig und permanent beheizt (Wohnzimmer, Esszimmer, größeres Kinderzimmer etc.) darauf achten, dass das Zimmer gleichmäßig warm werden kann. Dazu muß man planerisch die Voraussetzungen schaffen. Das ist nur möglich, wenn man in solchen Räumen mindestens zwei oder auch mehr Infrarotheizplatten so montiert, dass die Hüllflächen bzw. alle Wände von den Heizplatten auch tatsächlich erwärmt bzw. temperiert werden können.
Vergleichen Sie hierzu Lampen, die man in einem größeren Zimmer anbringt. Bei nur einer Lampe ist der Teil des Zimmers, der weiter von der Lampe entfernt ist, z.T. viel dunkler als der andere Bereich. Wärmestrahlung wird geringer bzw. verliert an Leistung, je weiter man von der Wärmequelle entfernt ist. Diese Tatsache muß unbedingt bzgl. der Dimensionierung und vor allem auch bei der Platzierung von Infrarotheizungen beachtet werden. Dabei gilt:
Zwei kleinere Infrarotheizplatten, die im Zimmer an verschiedenen Wänden montiert werden, sind besser als nur eine größere Infrarotheizplatte, aber natürlich auch teurer.  

Wie jede andere Heizung, muß auch eine Infrarotheizung berechnet und dimensioniert werden. Dazu sagt man "Heizlastberechnung". Da es sich um Einzelöfen (keine Zentralheizung) handelt, müssen die einzelnen
Heizlasten je Zimmer berechnet werden. Anbei einige Erläuterungen und Definitionen von Begriffen.

Definition Heizlast
Berechnung der Leistung (Watt bzw. kW) des Heizkörpers, in diesem Fall der Infrarotheizplatte(n)
für das jeweilige Zimmer.

Definition Heizwärmebedarf
Damit die gewünschte Temperatur im Gebäude bzw. Zimmer aufrecht gehalten werden kann,
muß dem Gebäude bzw. dem jeweiligen Zimmer eine bestimmte Wärmemenge (kWh) durch die Heizkörper zugeführt werden. Der Heizwärmebedarf eines Gebäudes/Zimmer hängt von den Transmissionswärmeverlusten (Wärmeverluste durch Wände, Fenster, Dach etc.), Lüftungsverlusten (undichte Fenster, manuelles Lüften etc.), den solaren Wärmegewinnen (Sonne) und den internen Wärmegewinnen (Beleuchtung, Personen etc.) ab.

Definition U-Wert
Der U-Wert ist abhängig von den jeweiligen Materialien (Poroton, Ziegel, Beton, Glas etc.) und ist ein Maß zur Beurteilung der Wärmedämmeigenschaften von Gebäuden/Zimmern. Je kleiner der U-Wert, desto besser die Wärmedämmung. Der U-Wert (Watt/m²K) bezeichnet die Wärmemenge, die pro Sekunde durch ein Bauteil mit einer Fläche von 1 m² und einer bestimmten Dicke hindurchgeht wenn der Temperatur-Unterschied von Raumluft zur Außenluft 1 Kelvin beträgt.
Die Wärmedämmeigenschaften eines Gebäudes/Zimmers und damit die jeweiligen Heizlasten sowie der Heizwärmebedarf pro Jahr können nur dann korrekt berechnet werden, wenn z.B. die Rohdichte oder Lambdawert des Material z.B. einer Poroton-Außenwand sowie die Dicke des Materials z.B. 30cm bekannt sind. Sind diese nicht bekannt, kann lediglich eine mehr oder weniger genaue Schätzung durchgeführt werden (überschlägige Berechnung). Auch das individuelle Heiz-und Lüftungsverhalten der Bewohner ist ein sehr entscheidender Faktor für den Heizwärmebedarf und damit für die Heizkosten.

Die Berechnungsgrundlagen für die Berechnung von Heizlast / Heizwärmebedarf und U-Werten basieren jedoch auf Formeln der Thermodynamik, d.h. auf den Differenzen von Lufttemperaturen (innen und außen). Da jedoch Infrarotheizungen nach den Gesetzen der Strahlungsphysik und eben nicht nach der Thermodynamik funktionieren, müßten zur Berechnung der Heizlasten und des Heizwärmebedarfs eigentlich Berechnungsmodelle nach der Strahlungsphysik bestehen. Doch leider sind solche Berechnungen in keiner DIN-Norm enthalten.

Das bedeutet also folgendes:
Für die Dimensionierung von Infrarotheizungen, sowie die Berechnung des Heizwärmebedarfs von Infrarotheizungen existieren keinerlei DIN-Normen, Modellrechnungen oder verbindliche Vorgaben.
Infrarotheizungen also Wärmestrahlungsheizungen, werden nach den physikalischen Gesetzen der
Thermodynamik berechnet, was natürlich total falsch ist. Die Heizungsbranche ignoriert Wärmestrahlungs-Heizungen komplett. Und dieses spiegelt sich auch in den diversen Energie-Einspargesetzen wie z.B. EnEV (Energieeinsparverordnung), erneuerbares Wärmegesetz (EWärme) etc. wieder.

Es ist also so, dass die Hersteller von Infrarotheizungen und deren Verkäufer zur Berechnung von
Heizlast und Wärmebedarf vor allem „Erfahrungswerte“ verwenden, die man glauben kann oder auch nicht.

Um das Ganze jetzt noch konfuser und undurchsichtiger zu machen, möchte ich noch folgende Überlegungen bzgl. den U-Werten und Materialen einwerfen:
Um die Vorgaben der EnEV (Energieeinsparverordnung) zu erfüllen, müssen z.B. Außenwände die Mindest-Anforderungen bzgl. Wärmedämmung erfüllen. Das gilt natürlich auch für die Beantragung von Fördermitteln bei der KfW-Bank. Das ist ja allgemein bekannt.
Es ist jedoch so, dass z.B. die Wärmedämmwerte von Styropor etc. unter Laborbedingungen ermittelt werden, d.h. bei 0% Feuchtigkeit (also im trockenen Zustand) und bei 10°C Raumtemperatur. Aber leider hält sich unsere Natur nicht an diese Laborwerte. Wir haben es, wie jeder weiß, mit ständig wechselnden Innen – und vor allem Außentemperaturen sowie mit wechselnder Luftfeuchtigkeit etc. zu tun. Und trotzdem tut man so, als ob ständig Laborbedingen herrschen würden. Höhere Feuchtigkeit z.B. in einer Außenwand bedeutet eine bessere Wärmeleitfähigkeit der Wand und damit eine schlechtere Wärmedämmung.
Das widerum bedeutet, dass die klassischen Berechnungen des jährlichen Wärmebedarfs aufgrund der ständig wechselnden Wetter-und Klimaverhältnisse nicht korrekt sein können, weil man eben von statischen Bedingungen (gleichbleibende U-Werte etc.) ausgeht. Aber Hauptsache die theoretischen Berechnungen stimmen ob diese dann auch so eingehalten werden können oder nicht. Egal. Das ist natürlich ironisch gemeint.

Theorie ist eine Sache. Entscheidend ist jedoch die richtige Umsetzung der Theorie in die Praxis.
Und das ist nicht immer so einfach, wie es auf den ersten Blick aussieht. Aber dazu gibt es ja Fachleute, die über viele Jahre praktische Erfahrung gesammelt haben.

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