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Hallenheizungen – Funktion, Potenziale & richtige Auswahl

  • Mit Strahlungsheizungen lassen sich Hallen energieeffizient beheizen.
  • Hallenheizungen eignen sich, um die Anforderungen nach EnEV zu erfüllen.
  • Die Wahl der passenden Hallenheizung ist entscheidend für die Energieeinsparung.

Infrarot-Hallenheizungen erwärmen im Gegensatz zu konvektiven Luftheizungen nicht die Raumluft, sondern die Bausubstanz, Einrichtung und Menschen – vergleichbar mit der Strahlungswärme der Sonne. Die Reduzierung der Raumluft um 2-3 Grad ist möglich, der Wärmeverlust auch bei offenen Toren gering, was zu bedeutenden Energieeinsparungen von bis zu 50 % im Vergleich zu konvektiven Heizsystemen führen kann.

Funktionsweise und Effizienz von Hallenheizungen

Hallen sind hohe Räume. Die physikalische Eigenschaft warmer Luft aufzusteigen ist die Herausforderung bei einer effizienten und komfortablen Hallenheizung.
Ein Warmluftpolster unter dem Hallendach erfordert zum einen einen hohen Energieaufwand zum andern steigert dieses die Wärmeverluste. Die Wärme unter dem Dach trägt nicht zur Beheizung des Aufenthaltsbereiches der Menschen in der Halle bei und ist daher nutzlos. Den Temperaturanstieg vom Hallenboden zum Hallendach zu verhindern ist die Aufgabe einer guten Hallenheizung.
Am besten gelingt dies mit eine Strahlungsheizung. Diese kann mit Gas direktbefeuert oder als Pumpenwarmwasser Deckenstrahlplatte über einen zentralen Kessel betrieben werden. Andere Systeme wie Warmluftheizungen bringen warme Luft in die Halle ein, die nach oben aufsteigt und nur mit hohem Aufwand über die Hallenhöhe verteilt werden kann.
Die verschiedenen Hallenheizungssysteme unterscheiden sich im Temperaturanstieg über der Hallenhöhe, dem sog. Temperaturgardienten.
Je nach System können die Temperaturgradienten zwischen 0,2 und 1 Kelvin pro Meter Hallenhöhe variieren. Wird in einer Halle eine Strahlungsheizung vorgesehen sind die Werte bedingt durch das Strahlungswärmeprinzip im unteren Bereich. Eine Vielzahl diverser Studien hat dies zur festen Erkenntnis gemacht.

Strahlungswärme

Infrarotstrahlung erwärmt grundsätzlich nur Körper, auf die sie trifft. Luft beispielsweise ist nur begrenzt in der Lage, Infrarotstrahlung zu absorbieren und erwärmt sich entsprechend weniger als Bauteile oder menschliche Körper. Die vom Dunkelstrahler ausgehenden Wärmewellen gehen deshalb verlustlos durch die Hallenluft.
Je nach Strahlungsheizungssytem wird eher langwellige oder kurzwellige Wärmestrahlung emittiert. Langwellige Wärmestrahlung wird als angenehmer empfunden und eignet sich besonders zu Heizzwecken. Kurzwellige Strahlung hat den Vorteil Prozesswärme mit hoher Dichte auf Werkstücke zum Besipiel aufbringen zu können.

Regelung und Steuerung

Durch die passende Steuerung lässt sich das gewünschte Arbeitsklima in kurzer Zeit mit einem minimalen Energieeinsatz erreichen. Regelkreise passen die Temperatur dabei automatisch mit Außentemperaturfühlern an den tatsächlichen Bedarf an, eine Einschaltoptimierung dient dazu, den besten Zeitpunkt für den Einschaltzeitpunkt der Heizung zu ermitteln. Die richtige Steuerung und Regelung ermöglichen ein optimales Energiesparen überhaupt erst. Ebenso wichtig ist die Wahl des zur Nutzungsart passenden Heizungssystems.

Arten von Strahlungsheizungen

Strahlungsheizungen sind Infrarotheizungen. Diese kommen vor allem in großen Hallen zum Einsatz, in denen Konvektionsheizungen nicht wirtschaftlich wären, da sich die erwärmte Luft unter der Decke stauen würde, während der Arbeitsbereich am Boden kühl bleibt.

Hellstrahlersysteme vs. Dunkelstrahlersysteme

Unterscheiden lassen sich Hellstrahlersysteme und Dunkelstrahlersysteme, die jeweils über Vor- und Nachteile verfügen. Während Hellstrahlersysteme mit geringeren Flächen auskommen und mit höheren Temperaturen arbeiten, ist die Brandgefahr bei Dunkelstrahlersystemen geringer. Hellstrahler kommen meist in höheren Produktionshallen, schlecht gedämmten Hallen oder bei der Freiluftbeheizung zum Einsatz, in der Anschaffung sind Dunkelstrahler deutlich teurer als Hellstrahler.

Hellstrahler Dunkelstrahler
Bauform freie Sicht auf das Heizelement, das während des Betriebs gelb, orange oder rot leuchtet

Verbrennungsgefahr und erhöhte Brandgefahr

verblendet durch Keramikplatten oder Metallabdeckungenkaum

Verbrennungsgefahr, was eine gute Integration ermöglicht

u. U. Betrieb im Außenbereich möglich

Strahlungsintensität hohe Intensität, wirkt eher unangenehm

Strahlungsfaktor bei 65-77 %

reagieren träger, wärmen gleichmäßiger

Strahlungsfaktor 45-55 %

Betriebstemperatur bis 950°C 300-650°C

Niedertemperaturstrahler vs. Hochtemperaturstrahler

Niedertemperaturstrahler sind in der Regel Heizungen, die mithilfe von Wasser arbeiten, das einen umgebenden Träger aufheizt. Im Gegensatz zu Konvektorheizungen benötigen sie große Flächen, um Räume zu erwärmen, weshalb sie häufig als Fußboden-, Wand- oder Deckenheizsysteme angeboten werden.

Bedeutender für das Beheizen von großen Hallen sind Hochtemperaturstrahler, bei denen Heizenergie direkt am Abstrahlteil erzeugt wird, die mittels hoher Temperaturen abgegeben wird. Im Vergleich zu Niedrigstrahlern hat dieses System den Vorteil, dass kein Trägermedium zum Transport der Energie benötigt wird.

Gasbetrieb vs. Elektrobetrieb

Ihre Energie beziehen die Infrarotstrahler entweder von Gas oder aus elektrischem Strom. Bei Industrieheizungen kommt ausschließlich Brenngas – Flüssiggas oder Erdgas – zum Einsatz. Der Verbrauch ergibt sich aus Wattleistung und Betriebsdauer. Um die Betriebskosten zu ermitteln, ist das Ergebnis mit dem Strompreis zu multiplizieren.

Hallenheizungen und Nachhaltigkeit

Energieeffizienz

Durch die Erwärmung der umgebenden Bauteile ist das Arbeitsklima angenehm, auch wenn die Umgebungsluft 2-3 Grad unter der Temperatur liegt, die bei Luftheizungen als angenehm empfunden wird. Gleichzeitig kühlen Hallen nicht so schnell aus, da die Luftzirkulation Wärme nicht wegträgt, sondern Bauteile und Körper durch die Strahlung warm bleiben. Mitarbeiter empfinden die Temperatur am Arbeitsplatz als angenehm.

Daneben erreichen Strahlungsheizungen ihre Betriebstemperatur schnell, sodass ein zielgerichtetes Ein- und Ausschalten möglich ist, während Luftheizungen lange Vorlaufzeiten haben, bis die Umgebungsluft erwärmt ist.
Zusätzlich besteht bei Luftheizungen das Problem, dass Wärme nach oben steigt: Wenn sich unter dem Dach die Wärme staut, bleibt die schwere Kaltluft im Arbeitsbereich am Boden.

EEWärmeG und Kombination mit erneuerbaren Energien

Es bietet sich an, bei der Planung von Hallenheizungen durch das EEWärmeG geförderte, regenerative Energiequellen wie Solarenergie zu nutzen. Ziele des EEWärmeG sind Klimaschutz, Reduzierung von Energieimporten, Förderung innovativer Energien sowie Erhöhung des Anteils erneuerbarer Energien bis 2020. Für Gebäudeeigentümer bedeutet dies, dass der Wärmebedarf anteilig aus erneuerbaren Energien gedeckt werden muss. Alternativ sind auch Ersatzmaßnahmen möglich wie beispielsweise die Unterschreitung der EnEV-Anforderungen um 15 % möglich.
Umso besser, wenn dieser deshalb möglichst gering ausfällt und Wärmerückgewinnung bereits bei der Planung ein Thema ist. Rezirkulationssysteme bieten beispielsweise bei Dunkelstrahlern die Möglichkeit der Wärmerückgewinnung und eine Kombination mit Wärmetauschern.

Energieeinsparungsverordnnug (EnEV)

Ebenfalls Berücksichtigung bei der Planung von Hallenheizungen findet bei Neu- und Umbauten die Energieeinsparverordnung. Die EnEV soll dazu beitragen, „dass die energiepolitischen Ziele der Bundesregierung, insbesondere ein nahezu klimaneutraler Gebäudebestand bis zum Jahr 2050“, erreicht werden. Entsprechend gibt es strenge Vorgaben zu Heizung, Energieverbrauch und Wärmeschutz. In der Fassung von 2013 wurden Heizungsanlagenverordnung und Wärmeschutzverordnung zu einer gemeinsamen Verordnung zusammengefasst.
Mit dezentralen Hallenheizungen wie z. B. Dunkelstrahlern können die Anforderungen der EnEV (die aktuelle Version ist aus dem Jahr 2016) erfüllt werden.