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Infrarot Energie-Experten AbegSun

Deutsches Spitzenprodukt direkt vom Hersteller

Hersteller: ABEG Anlagen GmbH

Falkensteinstr. 13A • 34132 Kasssel

Telefon Verwaltung: +49 561 50811

Heizungswissen

Es gibt zwei grundlegend unterschiedliche Methoden der Wärmeerzeugung in Gebäuden

  • die Konvektionsheizung nach den Regeln der Thermodynamik
  • die Strahlungsheizung nach den Regeln der Quantenphysik


In den letzten Jahren hat die Infrarot-Strahlungsheizung einen wahren Quantensprung in ihrer technischen Entwicklung vollzogen. Der Energieverbrauch konnte durch neue Materialien und Konstruktionen der Heizelemente drastisch gesenkt werden.

Das kann gegenüber anderen Heizungsformen durch ein DIN-Messverfahren nachgewiesen werden. Ein solches Verfahren gibt es nicht für andere Heizungen, auch nicht für Wärmepumpen.

Der bei der Prüfung ermittelte Wirkungsgrad der Nutzenergie bestimmt zusammen mit dem eigenen Heizverhalten den Energieverbrauch.

Die Technik der Infrarotheizung

  • Infrarotstrahlung ist Lichtstrahlung einer bestimmten Frequenz, ähnlich der Sonnenstrahlung. Sie wird von einem Heizelement als Wärme direkt in den Raum abgestrahlt, ohne die Luft zu erwärmen.
  • Sie bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit durch den Raum und wird von Personen, Gegenständen, Wänden und Decken zum Teil absorbiert und solange reflektiert, bis die Energie komplett verbraucht ist.
  • Sie trifft dabei jeden Bereich oftmals mehrfach, so dass sich eine gleichmäßige Aufwärmung des Raums einstellt. Wird eine Person mehrmals getroffen, wird sie jedes Mal von der gleichen, schon bezahlten Energie erwärmt – einmalig und nur mit Strahlungsenergie möglich!
  • Die Raumtemperatur einer Infrarotheizung kann gegenüber einer Konvektionsheizung 2° C niedriger als gewohnt eingestellt werden, weil Konvektionswärme durch die Bewegung kühlend wirkt.  Auch das spart Energie.
  • Eine Infrarotheizung ist eine Direktheizung, die keinen Brenner, keinen Kompressor, keine Pumpen, Ventile oder meterlange Warmwasserleitungen benötigt.
  • Dadurch ist eine Infrarotheizung langlebig, wartungsfrei und kostengünstig bei denkbar einfachster Montage.
  • Es müssen keine Temperaturen aus Erde oder Luft an ein anderes Medium durch Wärmetausch übertragen werden.
  • Es wird simpel die Raumtemperatur des Vortages auf die Wohlfühltemperatur erhöht. Da muss keine Wärme aus der Außenluft oder  60-120 Meter tief aus der Erde geholt werden und verlustreich durch Wärmetausch an das Heizwasser übertragen werden.
  • Tags und nachts, wenn niemand im Raum ist, ist alles aus. – Der Verbrauch ist NULL.
 
Zusammenfassung
  • Der Energieträger Strom wird unmittelbar ohne Zwischenstufen direkt beim Bedarf in reine Nutzenergie umgewandelt.
  • Außer der vorhandenen Stromversorgung der Wohneinheit ist keine spezielle Infrastruktur erforderlich.
  • Das Heizsystem kann mit minimalem Aufwand verändert, verkleinert, erweitert, ersetzt oder rückgebaut werden.
  • Das Infrarot-System kann präsenz- und zeitorientiert eingesetzt werden. Es ermöglicht eine sehr flexible raum- und zonenweise Kontrolle des Nutzers.
  • Ein Vorheizen ist nicht erforderlich, weil die Anheizzeit extrem kurz ist.
  • Der Energieverbrauch eines Infrarotheizelementes richtet sich nach der vom Hersteller angegebenen Wattzahl. Ein Heizkörper mit 1000 Watt Leistung verbraucht in der Stunde 1 Kilowattstunde Strom. Bezahlt man dafür 32 ct, dann sind das die Kosten des Heizens für eine Stunde.
  • Allerdings ist der Heizkörper nur den Bruchteil einer Stunde eingeschaltet; denn wenn die eingestellte Solltemperatur erreicht ist, schaltet er aus. Eingeschaltet wird er  vom Thermostaten erst wieder, wenn die Temperatur um 0,2°C gesunken ist. Dieses ist die vorgegebenen Verzögerungszeit (Hysterese).
  • Da die Raumtemperatur mit der Heizdauer zunimmt, werden die Ausschaltzeiten nach und nach immer größer. – Der Energieverbrauch nimmt ab.
  • Die Leistung in Watt gibt also keine Auskunft über die Verbrauchskosten einer Infrarotheizung. Diese sind maßgeblich vom Wirkungsgrad und dem Heizverhalten der Bewohner abhängig.
  • Grundlage für eine Aussage über die Verbrauchskosten von Infrarotheizelementen ist immer der nach DIN geprüfte Wirkungsgrad. Wissenschaftlicher Konsens ist, dass nur Heizelemente, die einen Wirkungsgrad von mindestens 40% haben, als Infrarotheizkörper bezeichnet werden sollten. Liegt er darunter, ist die Strahlungsleistung so gering, dass überwiegend uneffiziente Konvektionswärme erzeugt wird.
  • Die angegebene Leistung in Watt gibt keine Auskunft über den Verbrauch eines IR-Heizkörpers, da die Temperatur durch sogenanntes Intermittieren, d. h. Ein- und Ausschalten geregelt wird. Immer wenn die eingestellte Solltemperatur (auch Wohlfühltemperatur des Benutzers) erreicht ist, schaltet der Heizkörper ab und nach dem Absinken der Temperatur um mehr als 0.2°C wieder ein. Ist die elektrische Leistung eines Heizelementes hoch, bedeutet dieses nicht, dass insgesamt mehr Energie verbraucht wird; denn, ist die Leistung höher, wird früher abgeschaltet. Die Verbrauchskosten bleiben gleich.
  • Ein groß gewählter Heizkörper schadet also nicht. Es wird im Raum nur schneller warm, und man ist bei niedrigen Außentemperaturen und schlechter Gebäudedämmung immer auf der sicheren Seite.
  • Durch eine Wärmebedarfsberechnung oder durch Verbrauchsmessungen kann vor der Anschaffung der Heizung die Größe der Heizelemente ermittelt werden. Hierfür kann auch der Service von ABEG genutzt werden. Wenn der Verbrauch durch Stromabrechnungen bekannt ist, kann ermittelt werden, wie hoch die Verbrauchskosten sein werden. Dann können die  Mehrkosten bei einem schlechten Wirkungsgrad errechnet werden.
  • Ganz klar – die Heizung mit dem höchsten Wirkungsgrad.
  • Die Unterschiede bei den Produkten sind immens und können bei einem 1-Familienhaus mehrere hundert Euro Mehrkosten im Jahr erzeugen.
  • Bemerkenswert – für eine Wärmepumpenheizung gibt es keine Wirkungsgradmessungen nach DIN. Die Jahresarbeitszahl JAZ sagt nichts über den Wirkungsgrad der gesamten Heizung aus.
  • Zur Tabelle der Energieverluste durch schlechten Wirkungsgrad →
  • Wissenschaftlich gesichert (Aussage der TU Dresden) beträgt der Wirkungsgrad von Infrarot-Heizelementen wegen der Verluste bei der Umwandlung von elektrischer Energie in Wärme maximal 70% (± 2,8%).  AbegSun hat 69.5% erreicht und ist damit eines der Infrarot-Heizelemente mit den niedrigsten Verbrauchskosten.
  • Wir haben es Herrn Dr. Kosack mit seiner Arbeit als Professor an der Universität Kaiserslautern zu verdanken, dass es eine DIN-Norm für die Messung des Wirkungsgrads eines Infrarotheizelementes gibt.
  • In der DIN EN IEC 60675-3, gültig ab dem 1. Januar 2023, ist festgelegt, welche Kriterien mit welchen Messverfahren bei der Prüfung der Effizienz von Infrarotheizkörpern angewendet werden müssen. Die Technische Universität Dresden hat einen Messraum nach diesen Kriterien eingerichtet und führt Wirkungsgradprüfungen gemäß der DIN durch.

Als Kriterien gelten u.a.:

  1. die Oberflächentemperatur der Heizfläche (AbegSun: im Mittel 145°C)
  2. der Abstrahlwinkel der Wärmestrahlen       (AbegSun: ca. 147°)
  3. die Anheizzeit des Heizelementes              (AbegSun: ca. 100°C in 120 Sekunden)
  4. die Wärmeverluste nach hinten                   (AbegSun: ca. 5°C über Umgebungstemperatur)

  • Hierbei werden die Wärmeverluste nach hinten nicht besonders gemessen, sondern wirken sich auf die vordere Oberflächentemperatur in voller Höhe als verlustbringend aus. Der Wirkungsgrad wird dadurch geringer.
  • Da Verluste bei der Umwandlung von elektrischer Energie in Wärme physikalisch immer entstehen, ist ein maximaler Wirkungsgrad von ca. 70% (± 2,8%) zu erreichen. Manchmal werden nahezu 100% als Wirkungsgrad von Infrarotheizungen angegeben. Das ist falsch. Es wird dabei die Primärenergie mit der Nutzenergie verwechselt.
  • In wissenschaftlicher Literatur wird ab einer Strahlungstemperatur von 60-70°C  aufwärts eine Heizung als Infrarotheizung bezeichnet. Unsere Erfahrung, Aussagen von Kunden und Messungen mit der Infrarot-Kamera haben allerdings ergeben, dass bei diesen niedrigen Temperaturen schon in einem geringen Abstand keine Wärme mehr zu spüren ist. Das ist auch logisch, da die Strahlungstemperatur mit dem Quadrat der Entfernung abnimmt und die Wärme bereits in der Nähe des Heizelementes als Konvektionswärme nach oben verloren geht. Der Anteil an Konvektionswärme ist bei diesen Heizelementen höher als der Strahlungsanteil. Folgerichtig sollte man erst bei höheren Temperaturen ab mindestens 90°C von Infrarot-Heizkörpern sprechen.
  • Für einen hohen Wirkungsgrad sollte die vordere Oberflächentemperatur so hoch wie möglich sein, da die Strahlungsleistung um den Faktor 16 zunimmt, wenn man die Temperatur verdoppelt (Stefan-Boltzmann-Gesetz).
  • AbegSun hat laut TU Dresden eine mittlere Strahlungstemperatur von 145°C. Dieses ist ein auschlaggebender Faktor für einen hohen Wirkungsgrad mit einem niedrigen Verbrauch.
  • Infrarot ist Lichtstrahlung.
  • Diese hat von einer waagerechten Fläche ausgehend einen Strahlungswinkel von 120°. Hat eine Infrarotheizung wie AbegSun den größeren Strahlungswinkel von 147°, bewirkt dieser eine schnellere, großflächige Verteilung der Wärmestrahlung im Raum.
  • Der Raum wird durch großflächigere Reflektion und Absorbtion schneller und gleichmäßiger warm.
  • Die von einer Strahlung mit einem Winkel von 147° erwärmte Grundfläche beträgt bei einer Montage in 2,5 m Entfernung 33 m².
  • Da die Wärmestrahlung mit dem Quadrat der Entfernung abnimmt, ist es für die Effizienz eines Infrarot-Heizelementes wichtig, dass die vordere Strahlungstemperatur hoch ist. Sie kann sich dann über die große Fläche spürbar im Raum verteilen. Bei AbegSun ist sie im Mittel 145°C. Das wirkt sich besonders effizienzsteigernd aus. Der Wirkungsgrad erhöht sich.
  • Nach dem Einschalten eines Infrarot-Heizkörpers wird sofort der maximale Strom entsprechend der Leistung des Heizkörpers verbraucht.  Die Wärme entwickelt sich aber erst nach und nach.
  • Je länger diese Anheizzeit ist, um so höher ist der Energieverlust in dieser Zeit – der Wirkungsgrad sinkt. Außerdem wird während der Anheizzeit bis zum Erreichen von ca. 90°C nur Konvektionswärme erzeugt, was sich zusätzlich negativ auswirkt.
  • Bei AbegSun erreichen wir bereits nach 120 Sekunden 100°C Strahlungstemperatur. Auch dieses fließt positiv in die Wirkungsgradberechnungen ein.
  • Hocheffiziente Heizelemente haben keine vordere Verkleidung aus Blech, Schiefer, Marmor, Glas o. ä., auch keine Lackierung, wenn die höchste Effizienz erreicht werden soll.
  • Eine Wärmeübertragung von einem Material auf das andere würde den Stromverbrauch erhöhen, der Wirkungsgrad würde drastisch sinken.
  • Ein hoher, nach DIN gemessener und mit Zertifikat nachgewiesener Wirkungsgrad ist der einzige Garant für geringste Heizkosten.
  • Hält man sich  absehbar nur für kurze Zeit im Raum auf, z. B. morgens zum Frühstück, wird mit dem Tischthermostaten die direkte und schnelle Erwärmung innerhalb des Strahlungswinkels eingeschaltet.
  • Es wird dabei von AbegSun-Heizelementen eine Strahlungstemperatur von 100° C in 120 Sekunden erreicht.
  • Danach wird wieder ausgeschaltet bis der Raum wieder betreten wird.
  • Der höchste Energiespareffekt wird hierbei erreicht, da zu allen anderen Zeiten, auch nachts, alle Heizkörper ausgeschaltet sind und NULL Strom verbraucht wird.
  • Bei diesem Heizkonzept wird eine Grundtemperatur von z.B. 16-18°C  voreingestellt.
  • Der Thermostat regelt sie morgens auf die gewünschte Wohlfühl-Temperatur hoch, z.B. 21,5°C.
  • Dieses kann mit dem Wochenprogramm des mitgelieferten Thermostaten eingestellt werden oder von Hand, wenn man seine Wohlfühltemperatur haben will.
  • Der Thermostat befindet sich bei diesem Heizkonzept außerhalb des Strahlungskegels und überwacht so den gesamten Raum.
  • Bei diesem Konzept muss der Heizkörper ausreichend groß sein, da der gesamte Raum erwärmt werden soll. Bei größeren Räumen müssen mehrere Heizkörper über die Fläche verteilt werden. Bei mehreren Heizelementen ist der Verbrauch nicht höher, weil sie entsprechend früher abschalten.
  • Infrarot-Heizelemente haben wegen des geringen Materialaufwands und der geringen Anzahl an mechanischen Komponenten bei der Herstellung einen geringen Co²-Abdruck.
  • Es werden keine mechanischen Teile wie Pumpen, Regler, Ventile, Kompressoren oder endlos lange wasserführenden Leitungssysteme benötigt.
  • Infrarotheizungen lassen sich effektiv mit grünem Strom betreiben, sind leicht austausch- und receycelbar.
  • Schon im ersten Quartal 2024 waren im deutschen Stromnetz 52% Anteile an regenerativem Strom enthalten. Das Ziel von 62% ab Mitte 2028 für Neubauten wird bei der Verwendung von Infrarot-Heizungen leicht zu erreichen sein.

Bei der TU Dresden wurde in einem standardisierten Muster-Wohngebäude untersucht, wie sich die Kombination einer Wärmepumpenheizung für die Grundlastversorgung mit einer Infrarotheizung zur Spitzenlastabdeckung auswirkt.

  • Es gibt Untersuchungen u.a. von der Technischen Universität Dresden, die von dem Konzept einer sog. Hybridheizung ausgehen, nämlich einer Kombination von Infrarot und Wärmepumpe.
  • Hierbei ist jedoch zu beachten, dass die diesbezüglichen Untersuchungen nicht mit den effizientesten Heizelementen gemacht wurden. Die Berechnungen basieren auf Heizelementen mit einem Wirkungsgrad von 50%.
  • Werden Infrarot-Heizelemente mit dem maximal möglichen Wirkungsgrad verwendet, macht eine Hybridlösung als Kombination von Infrarot und Wärmepumpe keinen Sinn mehr, da sich die Effizienz der Infrarotheizung bei 70% Wirkungsgrad um 28,57% erhöht gegenüber den bei der Untersuchung der TU Dresden verwendeten IR-Heizelementen.
  • Die Heizkosteneinsparung beträgt auf Grund der höheren Effizienz pro Jahr 548,54 € (32 ct/kWh – 6000 kWh Jahresverbrauch). Die Energieeinsparungen sind dabei konservativ linear zur Erhöhung des Wirkungsgrades gerechnet. 
  • Bei dem in der Studie angenommenen Lebenszyklus von 40 Jahren würde sich bei der Infrarotheizung eine zusätzliche Einsparung von 21.941,60 € ergeben.
  • Dadurch wird eine Hybridlösung als Kombination mit einer Wärmepumpe wirtschaftlich unsinnig.
  • Bei der Untersuchung der TU Dresden ist man von einem Lebenszyklus der beiden Heizungen von 40 Jahren ausgegangen. Da die Wärmepumpe maximal eine Lebensdauer von 15-18 Jahren hat, wurden die Investitionen dafür zweimal gerechnet.


Die Ergebnisse zeigten, dass dieses durchaus ein Konzept für die Sanierung von Altbauten sein kann. Hier wurden allerdings Heizkörper mit 50% Wirkungsgrad eingesetzt, die heute nicht mehr den technischen Möglichkeiten entsprechen. Inzwischen gibt es Infrarot-Heizelemente mit nahezu dem physikalisch maximal machbaren 70% Wirkungsgrad. Diese hohe Effizienz macht den Einsatz eines weiteren Heizsystems, z. B. einer Wärmepumpe, überflüssig und unwirtschaftlich.

Zur Tabelle der Energieverluste durch schlechten Wirkungsgrad →

Wenn man sich für eine neue Heizung entscheiden will oder muss, sollte man informiert sein über die unterschiedlichen Heiztechniken. Wir berichten über

• Alte Technik – Öl und Gas
• den Hipe der Wärmepumpen
• die Infrarotheizung
• Nachhaltigkeit der Pelletheizung
• Wasserstoff
• Kern- und Laserfusion
• Aktuelle Forschung

Strom ist teuer – jedenfalls in Deutschland. Alle Möglichkeiten, den Verbrauch zu reduzieren, müssen genutzt werden. Wir zeigen wie dieses gelingt.

• Grundlagen der Wärmerzeugung
• Energieeinsparpotential von Infrarotheizungen
• Bedeutung des Strahlungswinkels
• die Anheizzeit eines Heizelementes
• Auswirkungen von Materialwechsel bei Verkleidungen
• Automatische Themperaturregelung
• Energetische Gebäudedämmung
• Gesundheitliche Auswirkungen

Den Heizungswirkungsgrad von Heizelementen zu vergleichen, ist die einzige sichere Methode, um den geringstmöglichen Energieverbrauch zu erreichen. Das eigene Heizverhalten ist mindestens eben so wichtig.   AbegSun Infrarot-Heizelemente sind an der TU Dresden geprüft worden und haben eines der höchsten Ergebnisse erzielt. 

Wir berichten über

• Optimaler Wirkungsgrad
• Definition Wirkungsgrad
• Arten der Energie
• Wirkungsgrad-Prüfung TU Dresden

Bevor man sich für eine Ausgabe von 25-35.000 Euro entscheidet, sollte man alle Heiztechniken vergleichen. Da sowohl technisch als auch finanziell die größten Unterschiede zwischen einer Infrarot- und einer Wärmepumpenheizung bestehen, haben wir diese Heizungen gegenübergestellt.

Wir berichten über

• Konvektionswärme (Grundlage Thermodynamik)
• Strahlungswärme (Grundlage Quantenmechanik)
• Wärmepumpe vs. Infrarotheizung

Bevor es DIN-Prüfungen für die Effizienz von Infrarotheizungen gab, war jeder Entscheider auf wissenschaftliche Auswertungen von Vergleichsobjekten  angewiesen. Heute sind diese jedoch durch neue Techniken überholt.

Wir berichten über

• Thermostatregelung zur Verbrauchskostensenkung
• Amortisation einer Infrarotheizung
• Heizkostenabrechnung bei Mietwohnungen
• Verbrauchskosten Infrarot mit Photovoltaik
• Demontage Öl-Heizung – 1. Erfahrungen mit Infrarot
• 3 Jahre tägliche Verbrauchsmessung Infrarot

Bei Infrarotheizungen lässt sich durch die Umwandlung von Elektrizität in Wärme physikalisch bedingt ein maximaler DIN-Wirkungsgrad von 70% (±2.8%) erreichen. Die Tabelle zeigt die Mehrkosten an, die entstehen, wenn der DIN-geprüfte Wirkungsgrad niedriger  als 70%  ist.  Es wurde ein Strompreis von 32 ct pro Kilowattstunde angenommen. 

Man erkennt mit Hilfe der Tabelle, dass nicht der Einkaufspreis eines Heizelementes entscheidend ist, sondern der Wirkungsgrad, weil dieser den Energieverbrauch über Jahrzehnte hinweg bestimmt.

Wir berichten über

• Tabelle Jahresenergiebedarf
• Mehrkostenberechnung bei schlechtem Wirkungsgrad

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