Freitag, 19 2019

Wie funktionieren Infrarotheizungen?

Infrarotheizung Funktionsweise: Die 5 grundlegendsten Unterschiede zu konventionellen Heizungen

Im Verlauf dieses Artikels erfahren Sie, wie eine Infrarotheizung das Prinzip der Sonnenstrahlen nutzt, was die genaue Funktionweise einer Infrarotheizung ist und worin die 5 bedeutendsten Unterschiede zu einer herkömmlichen Heizung bestehen. Danach werden Sie besser einschätzen können, ob die Funktionsweise der Infrarotheizung den größeren Mehrwert für Ihre persönlichen Bedürfnisse bietet. Machen Sie sich auf eine interessante Gegenüberstellung gefasst, in der wir die Vor- und Nachteile der unterschiedlichen Prinzipien der Infrarotheizung und der konventionellen Heizung gründlich durchleuchten werden.

1. Infrarot Heizung Funktion einfach beschrieben - Was ist der größte Unterschied zur herkömmlichen Heizung?

Jeder kennt den Effekt, dass sich Karosserie und Innenraum eines Autos viel schneller und stärker erwärmen, als die Umgebungsluft. Schon bei relativ niedrigen frühlingshaften Temperaturen um die 20 °C können im Fahrzeuginnern Temperaturen von 40 bis 50 °C auftreten. Woran liegt das? Die Ursache liegt in der im Sonnenlichtspektrum enthaltenen Infrarotstrahlung begründet, die besonders energiereich ist. Trifft die Infrarotstrahlung auf Moleküle, regt sie diese zum Schwingen an, was sich als Temperaturerhöhung zeigt. Wir sprechen deshalb von Strahlungswärme. In einem festen Körper sind die Moleküle, aus denen er besteht, relativ eng gepackt. Die Infrarotstrahlung trifft auf viele gleichzeitig. Bei einem Gas wie unserer atmosphärischen Luft sind die Abstände wesentlich größer. Die Strahlung trifft dadurch viel weniger Moleküle und kann so auch nur wenig Energie übertragen. Deshalb erwärmt sich die Autokarosserie durch die auftreffende Sonnenstrahlung viel stärker, als die sie umgebende Luft.

Was hat das nun mit der Funktionsweise einer Infrarotheizung zu tun? Ganz einfach! Diese Heizung arbeitet ein wenig wie die Sonne. Die Strahler oder Heizpaneele werden mit Strom versorgt und senden überwiegend Infrarotstrahlen aus. Diese Strahlen können wir nicht sehen, aber wir spüren ihre Wärmewirkung direkt auf unserer Haut. Darüber hinaus werden auch alle anderen Festkörper im Raum inklusive Wänden und Fußboden durch die auftreffende Strahlung erwärmt. Die Raumluft wird durch die Strahlung kaum beeinflusst. Sie nimmt erst ganz allmählich von den im Raum befindlichen Körpern und Einrichtungsgegenständen Wärmeenergie auf. Das ist das Prinzip der Infrarotheizung und ihre Funktionsweise.

Eine konventionelle Heizung hat eine ganz andere Funktionsweise als die Infrarotheizug und ist wesentlich aufwendiger zu bauen. Die meisten dieser Heizungen arbeiten mit Wasser als Wärmeträger. Das Wasser wird in einem Heizkessel mithilfe eines Brennstoffs (Gas, Öl, Kohle) erhitzt und strömt anschließend durch eine Rohrleitung zu einem oder mehreren Heizkörpern aus Metall, die nun ihrerseits durch das Wasser erwärmt werden. Das Wasser verliert dabei an Temperatur und strömt zum Kessel zurück, wo der Kreislauf erneut beginnt. Im Raum erwärmt der Heizkörper zunächst die ihn umgebende Luft. Warme Luft steigt nach oben und verdrängt die kältere Luft in Richtung Heizkörper. Es bildet sich eine Luftwalze mit dem Heizkörper als Antrieb. Personen im Raum spüren die Wärme erst, wenn die Luft eine gleichmäßige angenehme Temperatur erreicht hat. Diese Luftströmung unter Mitführung der vom Heizkörper empfangenen Wärmeenergie bezeichnet man als Konvektion bzw. Konvektionsheizung.

Aus dem bisher Gesagten ergibt sich bereits der erste große Unterschied beider Heizverfahren – durch Ihre Funktionsweise erwärmt die Infrarotheizung Personen und Gegenstände direkt, wohingegen die Konvektionsheizung zunächst nur die Raumluft erwärmt.

Stroemungsheizung im unterschied zur Infrarotheizung

Die folgende Abbildung zeigt den Unterschied zwischen einer IR Heizung und einer klassischen Heizung

2. Infrarotheizung Prinzip: Wärmewellenheizung vs. Konvektionsheizung- Welche Technik steckt dahinter?

2.1 Wärmewellen durch Infrarotstrahlung - Was ist Infrarotstrahlung?

Die größte natürliche Quelle für Infrarotstrahlung ist die Sonne. Der Infrarot-Anteil am gesamten elektromagnetischen Strahlungsspektrum der Sonne beträgt etwa 38%. Für unsere Augen ist diese Strahlung nicht sichtbar. Wir nehmen sie durch ihre Wärmewirkung war. Man spricht daher von Wärmestrahlung. Das ist auch gleichzeitig die hervorstechendste Eigenschaft der Infrarotstrahlung und steckt hinter der Funktionsweise Infrarotheizung.

Wie wird Infrarotstrahlung erzeugt? Jede klassische Glühlampe sendet neben sichtbarem Licht auch Infrarotstrahlung aus. Das wird für die Funktionsweise der Infrarotheizung ausgenutzt. Für Heizungszwecke wurden Strahler und Flächenpaneele entwickelt, die so gut wie kein sichtbares Licht, sondern überwiegend Infrarot aussenden und so die Funktionsweise der Infrarotheizung charakterisieren.

2.2 Infrarotheizung Funktionsweise: Verschiedene Strahlungsarten

Die im Sonnenspektrum enthaltene Infrarotstrahlung wird, ähnlich wie das UV-Licht, in drei Bereiche eingeteilt.

2.2.1 Infrarot Heizung Funktion: Kurzwellige Infrarot A Strahlung

Infrarot grenzt im Sonnenspektrum direkt an die rote Spektralfarbe des sichtbaren Lichtes an. Daher auch die Bezeichnung. Von den 3 Bereichen der Infrarotstrahlung liegt wiederum die kurzwellige A-Strahlung am nächsten beim sichtbaren Licht. Deswegen zählt dieser Bereich auch zum nahen Infrarot (Kurzbezeichnung NIR). Infrarot A ist besonders energiereich und dringt bis in eine Tiefe von 5 mm in die menschliche Haut ein. Das hat einerseits den Vorteil, dass auch tiefere Bereiche des Körpers direkt erwärmt werden. Andererseits besteht die Gefahr der Schädigung von Augen und Haut bei nicht sachgemäßer Anwendung. Dennoch sind IR A Strahlen nicht per se schädlich. Aber deren Anwendung sollte medizinischem Personal überlassen werden, das darin geschult ist. Deswegen spielen sie für die Funktionsweise einer Infrarotheizung im Prinzip keine Rolle.

2.2.2 Infrarotheizung Funktionsweise: Die mittelwellige Infrarot B Strahlung

Infrarot B wird ebenfalls zum nahen Infrarot (NIR) gezählt. Es ist langwelliger als IR A und dringt nur bis zu 2 mm in die menschliche Haut ein. Im Hinblick auf die Funktionsweise einer Infrarotheizung gelten die gleichen Prämissen wie bei Infrarot A.

2.2.3 Infrarotheizung Prinzip- langwellig Infrarot C Strahlung

Infrarot C ist der langwelligste IR-Spektralbereich. Es wird allerdings nochmals in mittleres Infrarot (MIR) und fernes Infrarot (FIR) unterteilt. Für die Anwendung als Wärmequelle hat diese Unterteilung keine Bedeutung. Infrarot C ist generell völlig ungefährlich. Es hat eine Eindringtiefe von ca. 0,3 mm. Damit wird praktisch nur die Hautoberfläche wohltuend erwärmt. Die Infrarot Heizung Funktion basiert fast ausschließlich auf der C Strahlung.

2.3 Infrarotheizung Funktionsweise: Ist die Infrarotstrahlung ungefährlich?

Um es noch einmal ganz klar zu sagen - die durch die gebräuchlichen IR-Heizelemente emittierte IR C Strahlung ist in keiner Weise schädlich. Selbst die energiereiche IR A Strahlung stellt nicht von Vornherein eine Gefahr dar. Infrarot ist Bestandteil des Sonnenlichts und ohne die Wirkung der Sonne wäre Leben auf der Erde in seiner heutigen Form unmöglich. Die Infrarotheizung ahmt in ihrer Funktionsweise die wärmende Wirkung der Sonne nach.

Demzufolge sind auch Infrarotheizungen im Prinzip nicht gesundheitsschädlich. Ganz im Gegenteil. Infrarotstrahlung ist der Gesundheit sehr zuträglich. Unser Körper benötigt äußere Wärme, ganz besonders in der kalten Jahreszeit. Neben dem Behaglichkeitsfaktor stärkt die Infrarotwärme aber auch das Immunsystem und lockert Verspannungen in Muskeln und Sehnen. Deswegen wird die Infrarot Heizung Funktion durch geschultes medizinisches Personal auch für therapeutische Zwecke eingesetzt.

2.4 Wie heizt eine Konvektionsheizung?

Der Heizkörper einer konventionellen Heizung wird durch warmes Wasser durchströmt und erwärmt sich dabei. Diese Wärme gibt er an seiner Oberfläche an die ihn umgebende Luft ab. Warme Luft steigt nach oben und verdrängt die kälteren Luftschichten nach unten. Auf diese Weise entsteht eine langsame Luftzirkulation und die Wärme verteilt sich mit der Zeit im gesamten Raum. Der Wärmetransport durch die zirkulierende Luft wird Konvektion genannt. Daraus ergibt sich der grundlegende Unterschied zwischen dem Prinzip der Konvektionsheizung und der Infrarot Heizung Funktion - erstere erwärmt die Luft im Raum, zweitere erwärmt Körper und Einrichtung direkt mit ihrer Wärmestrahlung. Die Funktionsweise der Infrarotheizung ist also völlig anders als die einer konventionellen Heizung.

3. Infrarot Heizung Funktion: Der detaillierte Aufbau der Infrarotheizung einfach erklärt

Durch das Prinzip der Infrarotheizung ist der technische Aufbau vergleichsweise einfach, preiswert und nahezu wartungsfrei. Der Kern besteht aus einem elektrischen Heizleiter, der zusammen mit Karbonfasern, -folien oder Adern aus Edelstahlfilamenten in eine Kunststoffmasse eingebettet ist. Die Rückseite ist wärmeisoliert, damit die Wärme nahezu komplett von der Vorderseite abgestrahlt wird. Die sichtbare Vorderseite wird von der Heizschicht erwärmt, sobald elektrischer Strom durch den Heizleiter fließt. Diese Wärme wird in den Raum abgestrahlt. Gestalterisch gibt es viele Möglichkeiten für ein solches Infrarotpaneel, da sehr unterschiedliche Materialien wie pulverbeschichtetes Aluminium, Glas und Spiegel oder Marmor und Granit eingesetzt werden können. Für den elektrischen Anschluss genügt eine haushaltsübliche Schutzkontakt-Steckdose.

4. Infrarotheizung Funktionsweise: Mehr Vorteile durch dieses einfache Prinzip!

  • kein Aufwirbeln von Staub und Schmutz wie bei Konvektionsheizungen
  • keine trockene Luft, verhindert Austrocknung von Haut und Haaren
  • Vorbeugung gegen Schimmelbildung durch die direkte Wärmebestrahlung der Wände
  • Linderung von rheumatischen Erkrankungen und Gelenkschmerzen durch die wärmende IR-Strahlung
  • Stärkung des Immunsystems durch das Eindringen der Infrarot-C-Strahlen in die Haut
  • angenehme Wärme, vergleichbar mit Sonnenstrahlen

5. Infrarotheizung Funktionsweise: Welche Heizungsart hat die größere Umweltfreundlichkeit?

Die meisten Hersteller achten bei der Produktion der IR Heizpaneele auf umweltfreundliche Materialien. Verwendete Klebstoffe gasen auch bei der Erwärmung keine schädlichen Stoffe aus. Die Dämmstoffe werden aus Materialien hergestellt, die ebenfalls nicht ausgasen und später umweltgerecht entsorgt werden können. Entsprechend geltendem europäischen Recht dürfen ohnehin keine gefährlichen Stoffe wie z.B. Blei oder Quecksilber verwendet werden. 

Konventionelle Heizanlagen werden mit fossilen Brennstoffen wie Öl, Gas oder Kohle betrieben. Die auf der Erde verfügbaren Vorräte sind nicht unendlich. Darüber hinaus entstehen bei der Gewinnung dieser Brennstoffe große Umweltschäden und bei der Verfeuerung entwickeln sich umweltschädliche Gase wie Kohlendioxid und Schwefelverbindungen. Durch ihre Funktionsweise wird für den Betrieb von Infrarotheizungen lediglich Strom benötigt. Wird dieser Strom durch ökologisch unbedenkliche Verfahren wie zum Beispiel Photovoltaik erzeugt, ist der Betrieb einer IR Heizung wesentlich umweltfreundlicher, als bei einer konventionellen Heizung. 

Fazit

Die Funktion der Infrarot Heizung hat gegenüber einer konventionellen Heizung einige Vorteile. Kosten und Aufwand für die Installation sind wesentlich geringer, die durch die spezielle Funktionsweise der Infrarotheizung erzeugte Wärme ist gesünder. Auch im Hinblick auf die Umweltfreundlichkeit ergeben sich Pluspunkte. Und durch die vielen Möglichkeiten im Design sind die Heizpaneele unauffällig und platzsparend in die Raumgestaltung integrierbar. Bleibt eigentlich nur Ihr persönliches Wärme-Empfinden als Entscheidungskriterium für eines der beiden Prinzipien. Wie entscheiden Sie?

 
Wenn Sie nach diesem Artikel immer noch offene Fragen haben, finden Sie vielleicht hier eine Antwort.



 Matthias Kreuz 

 Autor Infrarotheizung 

Im Bereich Infrarotheizung hat Herr Kreuz viele Jahre Praxiserfahrung und kennt so viele Hersteller und Qualitätsunterschiede, sowie Vor- und Nachteile der Technologie. Zudem hat er viele Praxisbeispiele gesehen und k