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Infrarotheizung – Funktion & Einsatzgebiete

Ein Infrarotstrahler erzeugt mithilfe der Energieträger Gas oder Strom Wärme durch Strahlung. Diese sorgt dafür, dass sich das angestrahlte Objekt, nicht aber die Luft erwärmt – vergleichbar mit der Strahlung der Sonne. Zum Einsatz kommen Infrarotstrahler inzwischen sowohl im privaten Bereich, als medizinische Wärmestrahler zur Muskelentspannung, als Infrarotlampen in der Tierhaltung, zu Trocknungszwecken im Baugewerbe – und nicht zuletzt als Infrarotheizung zur Beheizung von Industriehallen.

 

Wirkungsweise der Infrarotheizung

Infrarotstrahlung ist elektromagnetische Strahlung in einem Wellenlängenbereich unmittelbar oberhalb des sichtbaren Lichts. Sie stellt damit nur einen kleinen Teil des elektromagnetischen Spektrums dar. Diese Strahlung erwärmt nur Körper und Objekte, auf die sie trifft, nicht aber die Umgebungsluft, da diese die Infrarotstrahlung nur in einem sehr geringen Maße absorbieren kann. Der Wirkungsgrad liegt etwa bei 86 %, d. h. durch Leitungen und Konvektion gehen ca. 14 % der zugeführten Energie verloren und sind nicht als Wärme nutzbar. Im Vergleich zu Konvektionsheizungen, deren Wirkungsgrad bei 60-80 % liegt, ist die Effizienz damit gut.

Die Absorption der Strahlung ist dabei abhängig von der emittierten Wellenlänge in Bezug auf das Absorptionsspektrum des zu erwärmenden Materials. Eine entsprechende Auswahl der Infrarotheizung erhöht den Wirkungsgrad damit. Der menschliche Körper absorbiert z. B. mittleres Infrarot besonders gut, Metalle hingegen nur die Kurzwellen.

Infrarotbereich Wellenlänge in nm Bereich Eindringtiefe in mm
IR-A (nahes Infrarot) 780 bis 1.400 kurzwellig bis 5,0
IR-B (nahes Infrarot) 1.400 bis 3.000 mittelwellig bis 2,0
IR-C (mittleres Infrarot) 3.000 bis 50.000 langwellig bis 0,3
IR-C (fernes Infrarot) 50.000 bis 1.000.000 langwellig bis 0,3

Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Infrarotstrahler

So unterscheidet sich die Infrarotheizung von den klassischen Konvektionsheizungen, deren Ziel die Erwärmung der Umgebungsluft ist: Die Wellen dringen in das Material umliegender Objekte ein und führen zu einer Erwärmung von Menschen und Bauteilen.

Einsatzbereiche von Infrarotheizungen

In Industrie-, Lager- und Produktionshallen ist eine Beheizung mit Konvektionsheizungen wirtschaftlich nicht effizient. Deshalb kommen hier in der Regel Infrarotheizungen zum Einsatz. Dabei lassen sich zwei Bauweisen unterscheiden:

Während Hellstrahler mit höheren Temperaturen und damit geringeren Flächen arbeiten, ist die Brandgefahr der Dunkelstrahler durch geringere Betriebstemperaturen niedriger.

Betriebsarten der Infrarotstrahler

Als Energiequelle kommen bei Infrarotstrahlern entweder Strom oder Gas zum Einsatz. Der elektrische Betrieb findet sich vorwiegend in Infrarotlampen sowie Heizungen für den privaten Gebrauch, wohingegen industrielle Infrarotheizungen mit Gas (in der Regel Flüssiggas, nur seltener Erdgas) betrieben werden. Die Gasflamme erhitzt dabei den Glühkörper, wobei erneut zwischen Hellstrahler und Dunkelstrahler zu unterscheiden ist:

Hellstrahler

Diese Bauform trägt ihren Namen aufgrund der sichtbaren Verbrennung des Luft-Gas-Gemisches, das die Heizplatten zum Glühen bringt. Deren Oberflächentemperatur beträgt bis zu 950°C, die Strahlung wird über Reflektoren in den Aufenthaltsbereich getragen. Als Heizplatten kommen Keramikplatten zum Einsatz, die Abgase können aufgrund einer nahezu schadstofffreien Verbrennung über die Raumluft abgeführt werden. Die Steuerung erfolgt entweder in Stufen oder modulierend mit oder ohne Zeitschaltuhr, wobei mehrere Temperaturzonen innerhalb eines Raumes möglich sind. Mit einem Strahlungsfaktor von 65-77 % hat sich die Energieausbeute in den vergangenen Jahren deutlich verbessert. Zum Einsatz kommen Hellstrahler in Hallen mit Deckenhöhen von mehr als 6 m, in schlecht gedämmten Hallen sowie zur Freiluftbeheizung.

Dunkelstrahler

Im Gegensatz zu Hellstrahlern erzeugen Dunkelstrahler Wärme in geschlossenen Brennern. Durch die Verbrennung des Sauerstoff-Gas-Gemisches in einer Brennkammer erhitzen sich Strahlrohre, die Wärme als Strahlung abgeben, wobei ein Ventilator die Flamme in das Rohr hineindrückt. Ein Reflektor lenkt die Strahlung dabei in den gewünschten Bereich. Die Oberflächentemperatur der Rohre beträgt 300-650°C, der Strahlungsfaktor liegt durchschnittlich bei 45 und 55 %, nur wenige moderne Geräte kommen auf ca. 75 %. Dieser ist kaum mehr zu steigern, durch gesetzlich vorgeschriebene Abgaswerte sind der weiteren Verbesserung Grenzen gesetzt. Die Ableitung der Abgase erfolgt direkt aus der Halle hinaus. Dunkelstrahler kommen in Hallen mit einer Deckenhöhe ab ca. 4 m zum Einsatz, im Gegensatz zu Hellstrahlern jedoch nicht in sehr hohen Hallen oder im Freien.

Vorteile einer Infrarotheizung

  • Infrarotstrahler benötigen kein Trägermedium zum Transport von Energie
  • Einsparmöglichkeiten gegenüber Konvektionsheizungen, da nicht die Raumluft erwärmt werden muss (die sich dann unter der Decke staut)
  • angenehmes Raumklima durch ausbleibende Zugluft
  • hoher Wirkungsgrad von ca. 86 % gegenüber Konvektionsheizungen
  • keine Staubaufwirbelung
  • Verhindern von Kältebrücken durch Erwärmen der Außenwände
  • gezielte Wärmeabgabe ermöglicht unterschiedliche Temperaturzonen
  • geringer Platzbedarf durch Installation an der Hallendecke

Damit die Infrarotheizung so effizient wie möglich arbeitet, empfiehlt sich vor dem Einbau eine Beratung durch einen Fachmann, um ein auf die individuellen Bedürfnisse zugeschnittenes System zu erhalten.