Heizen mit Infrarot

Infrared - Flächenstrahler sind energieeffiziente Heizsysteme

Die Frage: Was ist Energieeffizienz?

Der global ansteigende Energiebedarf, die abnehmenden Vorräte an fossilen Energieträgern und die bei deren Nutzung unvermeidbar auftretende CO2-Emmission zwingen einerseits zur Nutzung von Energiequellen wie recente (nachwachsende oder sekundäre) Rohstoffe oder erneuerbaren Energien (Solarenergie, Wind- und Wasserkraft). Aus dieser Sicht ist auch die kleinste nicht verbrauchte Energiemenge im Sinne der globalen Klima- und Ressourcenprobleme am kostbarsten. Der Begriff der Effizienz (engl.: efficiency) bedeutet Wirtschaftlichkeit bzw. bestmöglicher Wirkungsgrad. Anders ausgedrückt und auf ein Heizungssystem übertragen heißt das: Eine verfügbare Menge an Primärenergie bestmöglich in Wärmeenergie umzuwandeln.

Elektroenergie ist bekanntlich die Edelenergie – sie ist praktisch universell nutzbar und lässt sich elegant und mit hohem Wirkungsgrad in andere Energieformen wie Licht, Wärme, mechanische oder chemische Arbeit umsetzen – von der Unersetzbarkeit in der Kommunikations- und Informationstechnik ganz abgesehen. Die mögliche Reduzierung der bei Erzeugung aus fossilen Brennstoffen entstehenden klimatischen Einflüsse bekräftigt eine effiziente Nutzung der Elektroenergie. Übrigens gibt es Energieversorger, die bereits heute Stromtarife mit 100 % erneuerbarer Energie anbieten – ein weiterer Grund, eine unkritische Ablehnung von Elektroheizungen zu überdenken.

Die Situation: Elektroenergie für Heizzwecke

Etwa 10 % des gesamten Energieverbrauchs für Heizung und Warmwasser wird durch elektrische Energie aufgebracht. In Deutschland ist die Tendenz steigend, in Frankreich sind es 35 % und in Norwegen noch mehr (Quelle: Studie IZES – Institut für ZukunftsEnergieSysteme Saarbrücken 2007). Allerdings wurden 82 % der Anschlüsse in Deutschland vor 1978 installiert, vorwiegend als Speicherheizungen.

Fest steht, dass die immer noch eingesetzten Speicheröfen, deren Heizung durch Lufterwärmung geschieht, ineffizient und damit überholt sind. Aus der ISZE-Studie geht weiter hervor, dass die Städte Essen, Hamburg und Berlin (West) sowie die Länder Baden-Württemberg, NRW und Bayern hier (negative) Spitzenreiter sind. Aus Gründen des dabei hohen Stromverbrauches ist die allgemeine Forderung nach höherer Energieeffizienz überfällig. Leider trifft die jetzige Fassung der EnEV noch keine direkte Aussage zu elektrisch betriebenen Strahlungsheizungen, so dass zur Zeit der Energieeinsparnachweis nach § 4 EnEV zu erstellen ist.

Der hohe Stromverbrauch der „klassischen“ Elektroheizung hat einen einfachen physikalischen Hintergrund: die Elektroenergie dient zur Erwärmung von meist keramischen Medien, die Ihrerseits von Luft umströmt werden und auf diese Weise die bekannte Warmwasserheizung nachbilden. Es wird also erst die Luft als Wärmeenergieträger aufgeheizt, welche dann ihrerseits die Umgebung (Raum, Personen, Gegenstände) konvektiv erwärmt. Wärmeleitung und Konvektion sind als Transportprozesse für Wärmeenergie bestens bekannt. Weniger bewusst ist, dass auch elektromagnetische Strahlung Wärmeenergie transportieren kann, ohne ein Transportmedium zu benötigen. Für einen bestimmten Bereich des elektromagnetischen Spektrums, welches von der kosmischen Strahlung über Röntgen, sichtbares Licht, Funkwellen bis zur Netzfrequenz reicht, ist die Wärmewirkung auf Lebewesen besonders ausgeprägt: Das Infrarot.Während der Bereich des sichtbaren Lichts, bezogen auf die jeweilige Wellenlänge, die höchste Energiedichte aufweist (in diesem Bereich findet deshalb die Photosynthese statt), wird mit Infrarot speziell das Wärmeempfinden von Lebewesen angesprochen.

Quellen für Infrarot sind also aus zwei Gründen nahezu ideale Heizquellen: Sie benötigen kein Übertragungsmedium wie Luft oder Wasser, wirken also direkt, und sprechen das menschliche Wärmeempfinden unmittelbar an. Hinzu kommt, dass die Lufttemperatur in einem Raum niedriger als üblich sein kann, weil eben die Wärmewirkung in der Hautoberfläche unmittelbar durch die einwirkende Infrarotstrahlung ausgelöst wird – so wie das der gute alte Kachelofen tut.

Die Anwendung: Infrarot-Flächenstrahler

Strahler für Infrarot gibt es in verschiedenen Ausführungen: Sie sind entweder (fast) punktförmig, ähnlich einer Glühlampe, als Keramikstäbe ausgebildete Linienstrahler oder aber flächenförmig. Letztere sind insofern ideal, als sie großflächig und mit niedriger Temperatur (z. B. bis 30 °C bei Fußböden, 75 bis 100 °C an Wänden, 100 bis 130 °C an höheren Decken) strahlen und auf diese Weise gleichmäßig auf den Körper einwirken – es wird  keine lokale Überwärmung ausgelöst.

Infrarot-Flächenstrahler haben bereits eine Vielzahl von Anwendungsfeldern erschlossen: Neben der Anordnung an Wänden, im Fußboden unter Laminat oder Fliesen, als Teppich- oder Deckenheizung ist der Einsatz in Infrarot-Wärmekabinen im Heim-, Wellness- und Medizinbereich für eine milde Ganzkörpererwärmung ideal. Im Unterschied zur klassischen Sauna ist in der Infrarot-Wärmekabine die Kreislaufbelastung extrem niedrig. Mit Infrarot-Flächenstrahlern ist ein weiteres Heizungsproblem lösbar: Große Räume mit nur temporärer Nutzung, z. B. Kirchen, sind nur ineffizient beheizbar. Flächenstrahler in den Sitzbänken wirken dagegen direkt und äußerst rationell.