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Copyright by Jürgen Schampel, 2017 München Herstellung: BoD – Books on Demand GmbH, Norderstedt
ISBN: 9783744852838
Besonders danken möchte ich meiner Familie und meinen Freunden, die mich in vieler Hinsicht dabei unterstützt hatten, dieses Fachbuch zu schreiben.
Die Gebäudebeheizung per Infrarotstrahlung erfreut sich immer größerer Beliebtheit. Das Raumklima ist angenehmer und gesünder als bei allen Formen der Luftheizung. Thermisch bedingter Schimmel kommt nicht vor. Und man spart sogar Heizkosten.
Es ist allerdings sehr verblüffend, dass Infrarotheizungen Wohn- oder Büroräume überhaupt so fantastisch gleichmäßig erwärmen können. Vielen ihrer Fans erscheint die Infrarotheizung daher als eine Art Wunderheizung.
Vor allem professionelle Planer und Installateure von Gebäudeheizungen können mit einer Wunderheizung freilich nichts anfangen. Sie wollen wissen, wie eine bestimmte Heiztechnik im Einklang mit den entsprechenden physikalischen Gesetzen funktioniert.
Da gibt es aber schon ein methodologisches Problem. Die Analyse der Infrarotheizung als Gerätschaft trägt nämlich zum Verständnis ihrer Wirkungsweise kaum etwas bei. Und wenn man ihrer Wirkungsweise nach dem Erklärungsmodell der Konvektionsheizung auf die Schliche zu kommen versucht, scheint die Infrarotheizung eher eine Unsinn-Heizung zu sein.
Das Geheimnis der wundersamen Wirkungsweise der Infrarot-Heizmethode ist der unscheinbare Infrarot-Strahlungsaustausch der Innenraumflächen. Deshalb gibt es auch noch ein Kenntnisproblem. Denn die Physik des IR-Strahlungsaustausches ist für viele Bauherren, Immobilienbesitzer, Architekten, Bauphysiker und Heizungsplaner kein geläufiges Wissensgebiet.
Ziel dieses Kompasses der IR-Heiztechnik ist es, den Leser schrittweise mit den Besonderheiten des IR-Strahlungsaustauschs vertraut zu machen. Die Texte sind so geschrieben, dass sie auch für physikalische Laien verständlich sind. Leser, die die Strahlungsgesetze bereits gut kennen, erfahren dabei, welche Bausteine aus dem Gesamtfundus der IR-Physik zur Erklärung der Wirkungsweise der IR-Heiztechnik wesentlich sind.
Ich stelle zunächst dar, wie der rauminterne Strahlungsaustausch grundsätzlich funktioniert, und mit welchen Heiztechniken er für eine effektive Gebäudeheizung genutzt werden kann. Anhand erläuterter Fotos wird dabei auch gezeigt, wie sich vorhandene Wasserheizkörper mit wenigen Handgriffen für eine Gebäudebeheizung per Infrarotstrahlung umrüsten lassen.
Nach ein paar Informationen über die unschlagbare Smartheit elektrischer Infrarotheizungen erkläre ich, warum man als Anwender der IR-Heizmethode andere Raumtemperaturen als beim Luftheizen wählen sollte, und wie man die eigene Idealtemperatur herausfindet.
Es folgt eine ausführliche Anleitung, wie man die Heizwirkung einer Strahlungsheizung mit der von Konvektions-, Zuluft- und Fußbodenheizung durch eigene Temperatur-Messungen vergleichen kann. Dadurch erhält der Leser die Möglichkeit, die theoretischen Darlegungen anhand selbst ermittelter Fakten wie in einem physikalischem Experiment zu überprüfen.
In den darauf folgenden Kapiteln gehe ich vertiefend auf diejenigen Aspekte der IR-Physik ein, die für ein physikalisch richtiges Verständnis der IR-Heizmethode entscheidend sind. Um die Lektüre zu erleichtern, wird dabei bereits vorher Gesagtes teilweise wiederholt.
Wenn die Bedeutung dieser Aspekte für die Heizungspraxis übersehen oder falsch eingeschätzt wird, kommt es in Sachen Infrarotheizung zu verwirrenden Missverständnissen und fruchtlosen Diskussionen. Diesbezüglich erörtere ich die Kardinalfehler der Theorie der Strahlungsheizung von Prof. Claus Meier. Seine Theorie wird in machen Kreisen als Bibel der Infrarotheiztechnik angesehen.
Abschließend werden noch kurz die viel gepriesenen Vorteile der Infrarotheizung unter die Lupe genommen. Dabei wird deutlich, dass keiner dieser Vorteile auf technologischen Errungenschaften oder revolutionären Produkt-Innovationen beruht.
In unzähligen technischen Anwendungen wird Infrarotstrahlung heute erfolgreich genutzt. Bei den meisten Anwendungen wird ihr Einsatz auch physikalisch korrekt erklärt.
Physikalische Nachvollziehbarkeit sollte auch im Falle der Gebäudebeheizung per Infrarotstrahlung gewährleistet sein. Der Kompass der IR-Heiztechnik sorgt dabei für eine praxisnahe und physikalisch stichhaltige Grundorientierung.
Jürgen Schampel
München, im August 2017
Infrarotheizung, Wärmewellenheizung und Strahlungsheizung sind Synonyme. Hier und da wird die Infrarot-heizung auch einfach nur Wellenheizung genannt. Anbieter wasserführender Wärmewellenheizungen bevorzugen den Ausdruck Strahlungsheizung.
Die Abkürzung für infrarot ist IR. Entsprechend werden Infrarotheizungen auch IR-Heizungen oder IRH genannt.
Da die Luft bei einem Verzicht auf Konvektionsverstärkung am Heizkörper ringsum von den Raumumfassungsflächen "warm umhüllt" wird, wird die Infrarot Heizmethode auch als Hüllflächentemperierung bezeichnet.
Von dieser sprachlichen Vielfalt sollte man sich nicht verwirren lassen. Physikalisch geben alle nicht glühenden Heizkörper Infrarotstrahlung ab.
Inhaltlich nicht immer zutreffend ist der Begriff Radiator. Radiation bedeutet Strahlung. Ein Radiator wäre demgemäß ein Strahler, also eine Infrarotheizung. Die Bezeichnung wurde im 19. Jahrhundert für Rippenheizkörper verwendet, die tatsächlich Strahlungsheizungen waren.
Der Hohlraum zwischen den Rippen und Gliedern wurde dann aber so verringert, dass die Luft sehr stark direkt erwärmt wurde. Später wurden die Rippenglieder dann durch Plattenglieder ersetzt. Gliederheizkörper dieser Art sind Konvektoren, da sie die Raumtemperierung durch Luftzirkulation überlagern.
Strahlungswärme gibt es nach Physik nicht. Denn Strahlung als solche ist temperaturlos. Die richtige Bezeichnung lautet Wärmestrahlung. Strahlungswärme ist aber ein häufig genutztes Suchwort. Die eigentlich falsche Bezeichnung wird deshalb gelegentlich auch in diesem Buch verwendet.
Konvektion bezeichnet die Wärmeübertragung durch aufsteigende Luft.
Unabhängig davon, welche Lufttemperatur jeweils gewünscht wird, ist das Raumklima beim Infrarotheizen durch folgende thermische Struktur geprägt:
Das wesentliche Merkmal dieser Temperatur-Verteilung ist eine optimale Ausgewogenheit des Raumklimas.
Ein so ideales Heizergebnis ist durch direkte Luftbeheizung nicht erreichbar. Warum gelingt es dann aber beim Infrarotheizen?
Für das Verständnis der Wirkungsweise der Infrarotheizung ist der Infrarot-Strahlungsaustausch der Innenraumflächen wichtiger als der Heizstrahler als solcher. Denn ohne den IR-Strahlungsaustausch wäre es überhaupt nicht möglich, Gebäude durch Infrarotstrahlung zu beheizen. Wird der Strahlungsaustausch der Innenraumflächen ignoriert, gerät man bei Fragen und Überlegungen zur Wirkungsweise der Infrarotheizung zwangsläufig in Erklärungsnot:
Durch Vergleich mit Konvektionsheizungen kann die Vorstellung entstehen, dass Infrarotheizungen die Gleichmäßigkeit der Wärmeverteilung "selbst erzeugen". Denn bei Konvektionsheizungen wird ja die Luft aktiv erwärmt und als Wärmeverteiler eingesetzt.
Das legt den Schluss nahe, eine Infrarotheizung müsse das ausgewogene Raumklima ebenfalls mit irgendeiner technischen Operation erzwingen. Um eine solche Leistung erbringen zu können, wären freilich dafür geeignete Heizkörper-Eigenschaften erforderlich.
Diese Betrachtungsweise hat schon viele an den Rand der Verzweiflung getrieben. Denn die direkte Leistungsfähigkeit einer Infrarotheizung ist sehr beschränkt: