Infrarotwärme ist eine elektromagnetische Strahlung in einem bestimmten Wellenlängenbereich. Je nach Frequenz bilden die dabei entstehenden Lichtteilchen (Photonen) eine unsichtbare bis weißglühende Wärmestrahlung.
Wird die Strahlung von der Sonne erzeugt, bewegt sie sich mit Lichtgeschwindigkeit durch den Weltraum und bei einer Infrarotheizung mit gleicher Geschwindigkeit durch den Raum eines Gebäudes. Dieses geschieht völlig verlustfrei.
Trifft die Strahlung auf Personen, Gegenstände, Wände oder Decken, werden diese erwärmt und absorbieren einen Teil der Strahlung. Der Rest wird gebrochen und reflektiert und bewegt sich so lange durch den Raum, bis die gesamte Energie durch Absorbtion aufgebraucht ist.
Das Einmalige dabei ist, dass die sich im Raum bewegenden Strahlen mehrfach aus verschiedenen Richtungen auf einen Körper oder Gegenstand treffen können, um ihn zu erwärmen. Mehr Energie wird dabei nicht verbraucht. Bei Deckenheizkörpern mit hoher Oberflächentemperatur strahlen diese bis auf den Fußboden hinunter und erwärmen diesen. Hierbei wird der Effekt einer Fußbodenheizung erzielt.
Auf diese Weise wird jede Person, jeder Gegenstand und jede Ecke eines Raums erreicht und von der gleichen, einmal bezahlten Energie günstigsten Falls mehrfach erwärmt! Diese ungewöhnliche Kombination von Eigenschaften bedeuten einen Paradigmenwechsel für die Heiztechnik der Zukunft.
Eine Infrarotheizung erzeugt vornehmlich Strahlungs- und nur zu einem sehr geringen Teil Konvektionswärme mit Thermik. Es gelten dabei die Berechnungsformeln der Quantenphysik. Entdecker und Namensgeber ist der Physiker Max Plank.
Dieser berechnete um 1900, dass sich Infrarotstrahlen nicht als kontinuierlicher Strahl, sondern in Portionen (quantum) aufgeteilt durch den Raum bewegen. Damit war die Ära der Quantenphysik mit neuen physikalischen Grundlagen, Wirkungen und Berechnungen geboren.
Von den Physikern Stephan und Bolzmann wurde die gleichnamige Formel zur Berechnung der Strahlungsleistung von Infrarot-Heizelementen aufgestellt. Nur diese und weitere Formeln der Quantenmechanik dürfen bei irgendeiner Form von Wärme- oder Effizienzberechnungen im Zusammenhang mit Infrarotheizungen angewendet werden. Werden bei Wärmebedarfsberechnungen für ein Gebäude thermodynamischen Berechnungen für Transmissions- und Wärmeverluste des Gebäudes durchgeführt, sind die Ergebnisse falsch. Diese Berechnungen müssen den physikalischen Gegebenheiten der Strahlungswärme angepasst werden.
Achtung Bauphysiker: bei Nichtbeachtung könnten erhebliche Schadensersatzansprüche formuliert werden!
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Hohe Oberflächentemperatur = hohe Strahlungs-Wärmeleistung. Eine hohe Strahlungsleistung ergibt sich aus einer hohen Oberflächentemperatur des Heizkörpers. Je höher, desto besser – siehe unten:
Bei der Anwendung der Stephan-Bolzmann-Formel ergeben sich hohe Strahlungsleistungen, weil es sich hier um elektromagnetische Strahlung eines schwarzen Körpers im Infrarotbereich handelt. Eine derart hohe Leistung hängt nach quantenmechanischen Regularien allein von der absoluten Oberflächentemperatur der strahlenden Fläche ab.*
* nach Prof. Dr. Ing. Claus Meier: „Phänomen Strahlungsheizung“, Kapitel 3.7, Seite 30
Im Gegensatz zur Vorderseite sollte die Rückseite eines Heizelementes Temperaturen nahe der Raumtemperatur aufweisen. Jedes Grad an Wärme, welches nach hinten strahlt, bedeutet Energie- und Effizienzverlust des Heizelementes. Es verringert außerdem die vordere Abstrahltemperatur, wodurch der Wirkungsgrad nochmals verringert wird.
Empfehlung: Kaufe nie ein Produkt, bei dem die Oberflächentemperaturen des Elementes nicht angegeben werden !
Lichtstrahlen, also auch Infrarotstrahlen, breiten sich von einer geraden Fläche im Winkel von 120° im Raum aus. Wenn die Fläche gebogen ist, vergrößert sich dieser Winkel. Das wirkt sich effizienzsteigernd insbesondere in Kombination mit einer hohen Strahlungstemperatur aus. Es wird eine große Fläche des Raumes gleichmäßig erwärmt.
Gleichzeitig wird die Reflektionsfläche stark vergrößert, so dass sich die außerhalb des Strahlungswinkels liegenden Raumteile schnell erwärmen. AbegSun Heizkörper nutzen diesen Effekt. Sie haben einen Strahlungswinkel von 140 Grad.
Wenn sich ein Infrarot-Heizelement einschaltet, wird sofort entsprechend seiner Leistung der volle Strom verbraucht. Die volle Wärme ist aber erst nach Beendigung der Aufheizzeit vorhanden. Diese Aufwärmphase muss also möglichst kurz sein, um die Energieverluste klein zu halten.
AbegSun Heizkörper haben eine extrem kurze Anheizzeit. Sie erreichen bereits nach ca. 120 Sekunden eine durchschnittliche Vorderseitentemperatur von 100° Celsius. Das wird erreicht durch eine 3-schichtige, aber nur 0,8 mm dicke Heizfläche ohne jegliche vordere Verkleidung.
Da die Vorderseite nicht durch Blech, Schiefer oder Glas verkleidet ist, findet kein verlustbringender Materialwechsel bei der Wärmeabgabe statt. Die Wärmestrahlung geht ohne Hindernisse direkt in den Raum hinein.
Besteht ein Infrarotheizelement aus einem dicken Material oder ist es durch ein anderes Material aus optischen Gründen verkleidet (Blech, Schiefer usw.), kann sich die Anheizzeit extrem verlängern. Desweiteren findet ein Materialwechsel statt, der zu weiteren Verlusten des Wirkungsgrades führt.
Hierbei muss bedacht werden, dass Energieverluste von wenigen Prozent oder wenigen Grad Celsius über die Nutzungsdauer von Tagen, Wochen, Monaten und auch Jahren immense finanzielle Auswirkungen haben können.
Wegen der für die Effizienz erforderlichen hohen Temperaturen stellt ABEG keine Infrarot-Heizkörper als Bilder, Handtuch-Heizkörper oder Schiefertafeln her. Diese haben insbesondere dann, wenn sie an der Wand über einem Sofa montiert sind, verlustreiche Niedrigtemperaturen unter 90°C. Sonst würde wohl auch unser Gehirn in 50 cm Entfernung in Mitleidenschaft gezogen werden.
Mit dem 60 x 120 cm großen ABEGSUN Heizelement werden 2 Meter unter einem Deckenheizkörper (in der Regel 50 cm über dem Boden) 16,0 m² Raumfläche bestrahlt und auf die Wohlfühl-Temperatur von ca. 21,5°C erwärmt.
Die Temperatur eines Infrarot-Heizelementes wird durch Intermittieren (Ein- und Ausschalten) geregelt. Ist die gewünschte Wohlfühl-Temperatur erreicht, wird der Heizkörper manuell oder besser automatisch, durch einen Thermostaten ausgeschaltet.
Kühlt sich die Umgebungsluft ab, schaltet sich die Heizung wieder ein. Nach und nach wird die Einschaltzeit durch die Raumerwärmung immer kürzer, die Auszeit immer länger. Insgesamt ergeben sich innerhalb eines Tages nur kurze Gesamt-Einschaltzeiten des Heizelementes (40-50%).
Hält man sich nur im Strahlungsbereich des Elementes auf, ist die Gesamt-Heizzeit am kürzesten, der Verbrauch am geringsten. Dafür muss der Thermostat natürlich dort auch aufgestellt sein, damit er regeln kann. Will man den Raum insgesamt erwärmen, wird der Thermostat außerhalb des Strahlungswinkels aufgestellt.
Ist keine Person im Raum, kann über den Thermostaten komplett abgeschaltet werden. Der Verbrauch ist gleich null.
Die Wohlfühltemperatur kann bei einer Infrarotheizung um 1,5 bis 2 Grad Celsius gegenüber der Raumtemperatur einer Konvektionsheizung niedriger eingestellt werden. Dieser Einspareffekt beruht darauf, dass sich bewegende Luft kühlend wirkt, und eine höhere Raumtemperatur bei einer Konvektionsheizung erforderlich macht.
Durch die niedrigere Raumtemperatur der Infrarotheizung verringern sich des weiteren die Transmissionswärmeverluste durch Wände, Fenster und Türen, – ein weiterer Effizienzgewinn der Infrarotheizung, der bei einer Konvektionsheizung nicht erreicht wird.
Mit einer Strahlungsheizung kann man sich im Bereich des Strahlungswinkels auf Wohlfühltemperatur erwärmen, auch wenn im Raum daneben Minustemperaturen herrschen. Nun könnte man annehmen, dass eine gute Wärmedämmung eines Hauses nicht mehr erforderlich ist.
Theoretisch stimmt das. Es ist nur nicht praxisgerecht, weil man eine ungefähr gleichmäßige Temperatur überall im Raum haben will. Das erreicht man wirtschaftlich nur bei guter, besser noch, sehr guter Wärmedämmung. Außerdem wollen wir auch im Sommer angenehme Temperaturen haben, ohne sofort eine Klimaanlage anschaffen zu müssen.
Infrarotwärme entsteht aus einem Teil des Spektrum der Sonnenstrahlung. Es entsteht eine gesunde, wohlige Wärme ohne Bräunung aber mit einer guten Eindringtiefe in den menschlichen Körper bis unter die Hornhaut.
Die medizinische Wirkung z. B. bei Muskelverspannungen ist seit langem bekannt. Da die Infrarot-Strahlungswärme keine Konvektion erzeugt, wird – und das ist für Staubalergiker wichtig, keine Luft durch den Raum bewegt und damit auch nicht der Staub.
Die Luftfeuchtigkeit im Raum ist bei Infrarot-Beheizung fast immer im gesundheitszuträglichen Bereich. Sie verändert sich nicht, weil die Luft nicht wie bei einer Konvektionsheizung an Wänden, Decken und Fußböden vorbeistreicht und Feuchtigkeit aufnimmt oder an diese abgibt.
Eine Zwangsentlüftung, wie sie der Gesetzgeber im neuen GEG-Gesetz vorschreibt, ist damit bei einer Infrarotheizung unsinnig und erzeugt nur Energieverluste. Die Zwangsentlüftung ist sowieso kurios. Erst schreibt der Gesetzgeber eine luftdichtes Gebäude vor (geprüft mit dem Blower-Door-Test) und anschließend die Zwangsentlüftung. Kein Wunder, dass sich immer mehr Menschen von der Politik abwenden und auf die Regelwut “der da oben” schimpfen.
Eine Infrarot-Heizung ist auf Grund neu entwickelter Techniken und Materialien so wirtschaftlich, dass sie als Vollheizung für jedes Gebäude geeignet ist. Sie ist wirtschaftlich im Verbrauch und extrem günstig in der Anschaffung. Es ist die einzige Heizungsart für die es eine in einer DIN geregelte Wirkungsgradmessung gibt. AbegSun hat von erreichbaren 70% einen Wirkungsgrad von 69,5% erreicht.
In anderen europäischen Städten, z. B. in Wien, sind bereits ganze Wohnblöcke mit Infrarot-Decken-Heizkörpern ausgestattet worden. Eines der größten Neubau-Wohnkomplexe in Salzburg ist mit Infrarot- Deckenheizkörpern geplant. In Deutschland jedoch können nach dem neuen GEG-Gesetz der Bundesrepublik Infrarot-Vollheizungen nur in Verbindung mit einer Photovoltaik-Anlage genehmigt werden. Da haben Lobbyisten ganze Arbeit geleistet; denn bei einer ebenfalls mit Strom als Endenergie betriebenen Wärmepumpenanlage gibt es diese Vorschrift nicht! – Wir sehen hier einer rechtlichen Auseinandersetzung mit Gelassenheit entgegen.
Die AbegSun Deckenheizkörper sind in 2-jähriger Laborarbeit zu den technisch effizientesten IR-Heizkörpern entwickelt worden. Sie sind mit ihrer halbrunden Biegung ein Novum und erwärmen mit hoher Oberflächentemperatur und großem Abstrahlwinkel eine sehr große Raumfläche.