Infrarotheizung: Theorie und Praxis – was stimmt wirklich

Infrarotheizung „Theorie und Praxis“
In der Theorie erwärmen bzw. temperieren Infrarotheizungen die Hüllflächen, d.h. Wände,
Decken und Fußböden. Dadurch kann die Raumlufttemperatur um 1-3°C reduziert werden, was
allein schon dadurch sehr viel Energie 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 immer 100%.

Es ist nun so, dass die Leistung einer Wärmestrahlung mit der Entfernung abnimmt.
Eine Infrarotheizplatte sendet also Wärmestrahlung 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 ist das eine.
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.
Bei geringer Wärmedämmung geht viel 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.
Werden Infrarotheizungen falsch platziert, können sich die Wände nicht oder nur minimal 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 Strahlungssymmetrie.

Wir haben gehört und gelernt, dass die Leistung von Infrarotstrahlung mit der Entfernung 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 drei Infrarotheizplatten so montiert, dass
die Hüllflächen bzw. alle Wände von den Heizplatten 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.

Wie jede andere Heizung, muß auch eine Infrarotheizung berechnet und dimensioniert werden.
Dazu sagt man Heizlastberechnung. Da es sich um Einzelöfen 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).

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 also
Wärmestrahlungsheizungen komplett. Und dieses spiegel sich auch in den diversen Energie-
Spargesetzen wie z.B. EnEV (Energieeinsparverordnung), erneuerbares Wärmegesetz (EWärme) etc.

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 Mindestanforderungen 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 die Natur nicht nach diesen Laborwerten. Wir haben es, wie jeder weiß, mit
ständig wechselnden Innen – und vor allem Außentemperaturen sowie mit wechselnder Luftfeuchtigkeit zu tun. Und trotzdem tut man so, als ob ständig Laborbedingen herrschen würden.
Höhere Feuchtigkeit z.B. in einer Außenwand bedeutet eine besserer Wärmeleitfähigkeit der Wand und damit eine schlechtere Wärmedämmung.

Das widerum bedeutet, dass die klassischen Berechnungen des jährlichen Wärmebedarfs aufgrund
der 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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