Vitramo
Im Zuge besonders energiesparender Bauweisen gewinnt die infrarotbasierte Elektro-Direktheizung an Bedeutung. Sie liefert energieeffizient innerhalb weniger Minuten angenehme Strahlungswärme genau dorthin, wo sie gebraucht wird – wahlweise von der Wand oder von der Decke.
Kompakt zusammengefasst
■ Insbesondere bei sehr guten Dämmstandards wird eine infrarotbasierten Elektro-Direktheizung interessant: Sie nutzt ohnehin vorhandene Infrastruktur und hat nahezu keine Energieverluste bei der Umwandlung, der Verteilung, im Stillstand und in der Betriebsbereitschaft.
■ Ein weiterer Vorteil ist, dass sie auch innerhalb eines Raumes punktuell eingesetzt werden kann, um nur dort die thermische Behaglichkeit zu erhöhen. Zudem wird ein Behaglichkeitsdefizit schon nach sehr kurzer Zeit verringert / ausgeglichen.
■ Durch die Kombination mit einer Photovoltaik-Anlage und ggf. einem Stromspeicher kann ein großer Teil des Wärmebedarfs regenerativ vor Ort erzeugt werden.
Die häusliche Wärmeversorgung wird vor allem von drei Eckpunkten definiert: Heutige Neubauten verfügen über sehr hohe Dämmstandards und sind meistens mit einer Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung ausgestattet. Der Heizwärmebedarf ist somit im Neubau sehr niedrig, ebenso die Heizlast. Der geringe Wärmebedarf kann klimaneutral mit einer Elektro-Direktheizung gedeckt werden, wenn der Strom von entsprechenden Anbietern am Markt bezogen und / oder mit Photovoltaik vor Ort zum Eigenverbrauch erzeugt wird.
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Hinzu kommt, dass der Gebäudesektor mit dem Zurückdrängen fossiler Energien einen größeren Beitrag zur CO2-Einsparung und damit zur Begrenzung der Erderwärmung leisten kann und muss. Darum bietet sich die Kombination aus Photovoltaik und Infrarotheizung an – sie kann in vielen Fällen eine wasserbasierte Heizung ersetzen. Weitere Potenziale bietet die Kombination mit einem Batteriespeicher. Perspektivisch kann dieser auch zum Lastmanagement bis in die Netzebene beitragen.
Schnell und effizient
Mit der Infrarot-Direktheizung (Bild 1) steht eine wirtschaftliche Art der elektrischen Wärmeerzeugung zur Verfügung: Sie kann im gut gedämmten Neubau auch inklusive der Erweiterung Photovoltaik-Anlage und Stromspeicher geringere Gesamtkosten als wasserbasierte Heizsysteme erreichen.
Eine Infrarot-Direktheizung kann innerhalb weniger Minuten den geringen Wärmebedarf eines Neubaus decken und leistet dies durch ihre minimalen Verluste und weitere Vorteile mit geringem Energieaufwand. Dabei wird, wie bei klassischen Heizsystemen, jeder Raum oder jede Zone gesteuert (Bild 2).
Darüber hinaus ist mit einer solchen Heizung ein hoher Komfort verbunden. Das hängt mit der Besonderheit der Infrarotheizung zusammen: Sie liefert Strahlungswärme. Zur Unterscheidung ein Blick auf die verschiedenen Wärmeübergabesysteme:
Wärmezufuhr – Warmluft: Unabhängig vom Wärmeerzeuger wird Wärme entweder durch warme Oberflächen wie die eines Heizkörpers oder durch einströmende Warmluft an einen Raum abgegeben. Im Falle der einströmenden Warmluft erfolgt die Wärmeübertragung ausschließlich durch Vermischen der warmen Zuluft mit der kühleren Raumluft.
Konvektive Heizung mit Heizkörpern: Der Heizkörper einer konventionellen Zentralheizung bietet bedingt durch seine spezielle Bauform – Platten und zumeist die konvektive Wärmeabgabe erhöhende Lamellen – der Raumluft eine große „Angriffsfläche“. Die dem Raum zugewandte strahlende Oberfläche ist im Verhältnis dazu eher klein, insbesondere bei mehrlagigen Typen. Dadurch gibt ein parallel durchströmter Heizkörper ca. 85 % seiner Wärme direkt über Konvektion an die Raumluft ab. Die Wirkungsweise ähnelt daher eher einer Luftheizung, mit dem Unterschied, dass keine Zuluft einströmt, sondern die erwärmte Luft durch Schwerkraft im Raum zirkuliert j. Dabei wird eine Person in der Raummitte von warmer Luft „umspült“, die Hüllflächen (Wände) bleiben deutlich kühler.
Flächenheizung: Wasserführende, zentral beheizte Fußboden- oder Wandheizungen arbeiten mit großen temperierten Oberflächen und einem Temperaturniveau, das nur wenig über der eigentlichen Raumtemperatur liegt (in heutigen Neubauten im Auslegungsfall etwa 1 bis 3 K). Obwohl der Strahlungsanteil hier deutlich höher als beim Heizkörper ist, ist die Strahlungsintensität durch die niedrige Oberflächentemperatur sehr gering. Da meist nur eine Oberfläche eine andere im Raum ungleichmäßig anstrahlt, kommt es auch hier zu Temperaturunterschieden auf der raumseitigen Hüllfläche.
Eine Fußbodenheizung strahlt beispielsweise die Decke an und erhöht deren Oberflächentemperatur unnötig. Die Luftmoleküle erwärmen sich vermehrt an den anderen Oberflächen der inneren Hüllfläche, die unterschiedliche Temperaturniveaus aufweisen. Dadurch kommt es außerdem zu leichten Luftbewegungen. In jedem Fall schichtet sich die Raumluft und die warme Luft sammelt sich unter der Decke. Hinzu kommt, dass die tiefstehende, durch Fenster einfallende Wintersonne den Boden erwärmt und die Fußbodenheizung sich aufgrund ihrer Trägheit den wechselnden Bedingungen nur langsam anpassen kann. Ganz allgemein sind die Anforderungen an die Raumtemperaturregelung bei einer bauteilintegrierten Flächenheizung bei geringer Heizlast trotz Selbstregeleffekt extrem hoch.
Infrarotheizung: Bei strahlungsorientiert arbeitenden elektrischen Heizelementen kann auf ein wasserführendes Heizsystem komplett verzichtet werden. Sie bieten der Raumluft wenig Oberfläche und sind rückseitig so gedämmt, dass möglichst viel Wärme an der dem Raum zugewandten Oberfläche „ansteht“. Das Heizmodul ist kein Bestandteil der Raum-Hüllfläche, die es erwärmen soll, vielmehr strahlt es in den Raum hinein. Vitramo bietet zwei in der Wirkungsweise unterschiedliche Produktgattungen an: Direktheizelemente zur Deckenmontage, auch dezent integriert oder abgehängt, und Elemente zur Wandmontage.
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Infrarotheizung an der Wand
Unvermeidbar ist, dass sich bei einer an einer Wand angebrachten Infrarotheizung (Bild 2) nach kurzer Zeit ebenfalls eine konvektive Strömung aufbaut. Der verbleibende Strahlungsanteil ist aufgrund der kleineren Oberfläche jedoch deutlich höher als beim konventionellen Heizkörper. Strahlungsanteil und -intensität reichen bei entsprechender Auslegung (Orientierung, Anzahl der Elemente) bereits aus, um Oberflächen im Raum gezielt so anzusprechen, dass eine gleichmäßige Erwärmung möglich ist.
An den Außenwänden verschiebt sich der Taupunkt weiter nach außen, es gibt keinen Schimmelbefall. Allerdings lässt sich die Wandfläche, an der sich ein Wandheizelement befindet, nicht anderweitig nutzen, beispielsweise, um dort Möbel aufzustellen.
Infrarotheizung an der Decke
Für größere Räume oder auch bei größerer Raumtiefe empfehlen sich Deckenheizelemente. Diese erzeugen aufgrund ihrer besonderen Bauart, der relativ hohen Betriebstemperatur und der Orientierung zum Boden kaum Konvektion. Mit solchen Heizelementen hat Vitramo ein Alleinstellungsmerkmal am Markt. Sie können bei fachgerechter Auslegung die inneren Hüllflächen in Räumen beliebiger Größe und Kubatur differenziert so erwärmen, dass sie untereinander kaum Temperaturunterschiede aufweisen (Bild 4).
Bei Infrarot-Heizelementen, die auf die Decke geschraubt oder elegant in die Decke integriert sind, baut sich – solange nicht gelüftet wird und das Heizelement nicht im Strömungsbereich einer Lüftung liegt – keine Luftströmung auf. Die Luftmoleküle werden aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften an die warme Oberfläche des Heizgerätes „gedrückt“. Somit können keine kühlen Luftmoleküle nachströmen und Konvektion wird weitgehend vermieden. Die Luftbewegungen im Raum sind durch das Strahlungsheizsystem ebenfalls gering.
Da die Luft im gesamten Raum annähern die gleiche Temperatur hat, können die Personen im Raum nicht wie bei der konvektiven Heizung mit Heizkörpern von „trockener Heizungsluft“ umspült werden. Bei einer konventionellen konvektiven Heizung ist außerdem ein Temperaturabgleich der Oberflächen nicht möglich, da durch die Konvektion bestimmte Abschnitte der Raum-Hüllfläche besonders aufgeheizt werden, andere hingegen kühl bleiben.
Durch gezielt eingesetzte Strahlung über Infrarot-Heizelemente lässt sich aber nicht nur die innere Hüllfläche differenziert erwärmen, sondern auch das Individuum (die Bewohner). Bei entsprechender Ausrichtung kann durch die als angenehm und behaglich empfundene Strahlungswärme eine deutlich niedrigere Temperatur der Umgebungsluft ausgeglichen werden (Bild 5). Gerade in den Übergangsjahreszeiten senkt die bereichsweise Erwärmung ständiger Aufenthaltsbereiche, wie einer Sitzecke oder dem Schreibtischbereich, den Energieverbrauch (Bild 6).
Pluspunkte einer Infrarotheizung
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Strahlungsorientiert arbeitende Heizelemente bieten im Zusammenspiel mit der Gebäudehülle weitere Einsparpotenziale: Diffusionsoffene, leichte Wandkonstruktionen – beispielsweise Sandsteinwände und Porenbeton – lassen raumseitig eingetragene Strahlungswärme an der inneren Hüllfläche so anstehen, dass die Raumluft sich daran erwärmen kann.
Dadurch, dass die Wand nun wärmer ist als die Luft, nimmt der Diffusionsdruck ab und es gelangt weniger Feuchtigkeit in die Wand. Die Dämmfähigkeit der Wand bleibt über die gesamte Heizperiode stabil. Der Wärmebedarf verringert sich dadurch gegenüber konvektiv arbeitenden Wärmeabgabesystemen.
Vitramo-Deckenstrahlplatten und -Wandheizelemente stellen bei teils besserem Komfortempfinden eine lebenslang wartungsfreie Alleinheizung dar. Die Raumtemperaturregelung kann drahtgeführt und drahtlos per Funkt erfolgen.
Ein weiterer Vorteil, der insbesondere bei kleinem Wärmebedarf immer mehr ins Gewicht fällt, ist, dass bei einer elektrischen Infrarotheizung nahezu keine Energieverluste bei der Umwandlung, bei der (nicht vorhandenen) Verteilung, im Stillstand und durch die Betriebsbereitschaft anfallen.
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