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LVS: UW PARTNER VOOR VERWARMING EN REGELAPPARATUUR

LVS levert en produceert al meer dan 20 jaar hoogwaardige elektrische verwarmingsprodukten, thermostaten, regelingen, regelkasten en regelpanelen.

Diverse artikelen en tweets van derden omtrent elektrische verwarming, thermostaten en regelingen.

Info: Installatie profs.

Wonen zonder gas is de toekomst. Over een aantal jaar worden woningen niet langer verwarmd met gas, maar door elektriciteit, opgewekt uit de zon. Dit kan bijvoorbeeld met behulp van een warmtepomp, zonnepanelen én infraroodpanelen.
Enkele pioniers zijn hun tijd ver vooruit en leven nu al volledig op elektriciteit. Een voorbeeld hiervan is de woning van familie Bijl in Rotterdam-Zuid. Een gasaansluiting is er niet aanwezig; de woning wordt daarentegen volledig duurzaam verwarmd met behulp van infraroodpanelen. Daarnaast kookt het gezin op inductie en gebruiken ze voor warm water een doorstromer. Zonnepanelen staan nog op het verlanglijstje van de familie Bijl.


Warmte weerkaatsende verf
Terwijl er in het 5 verdiepingen tellende huis van 250 m2 altijd iemand thuis is én in de winter de verwarming ook ’s nachts aanstaat, komen de totale energiekosten slechts uit op 120 euro per maand. Alle ruimten in de woning worden van een speciale deklaag voorzien, die de warmte efficiënter moet verspreiden. Uit de pilot moet blijken of de warmtepanelen op deze manier met minder vermogen af kunnen per maand.


Net als de zon
Infrarood verwarmingspanelen hebben dezelfde verwarmende werking als de zon. De panelen worden aan het plafond bevestigd en wekken infraroodwarmte op met de zogenaamde semiconductor laag, die is aangebracht op de plaat van veiligheidsglas. Door deze laag exact de juiste samenstelling en dikte te geven, stralen zij de juiste dosis infrarood uit. Deze warmtestralen worden vervolgens door de ruimte verspreid en verwarmen direct de objecten en materie in die ruimte.


Voordelen warmtepanelen
Een van de grootste voordelen van infraroodpanelen is misschien wel dat het behoorlijk kan schelen op de energierekening. Daarnaast wordt bij stralingsruimte de hele ruimte onderdeel van het verwarmingssysteem: de muren, vloeren, meubels en zelfs de bewoners absorberen infrarood en stralen dit op hun beurt weer uit. Dit is een groot verschil met de centrale verwarming, die via het opwarmen van de lucht werkt.

Verder is de warmtebehoefte per paneel regelbaar, waardoor consumenten bijvoorbeeld kunnen kiezen voor een hogere temperatuur in de woonkamer en een lagere temperatuur in de slaapkamer. Radiatoren zijn niet meer nodig en dat bespaart ruimte; daarentegen komt er wel wat aan het plafond. Mochten klanten dat niet zo zien zitten, dan is het ook mogelijk om de panelen aan de muur te bevestigen.

Info: My Lovely Bath Magazin.

INFRAROTHEIZUNG TEST –


Infrarotheizung: besser als herkömmliche Heizungen? Rund 70 Prozent der
verbrauchten Energie eines Haushalts gehen mittlerweile auf das Konto von Heizung
und Warmwasser. Allein deshalb denken viele über Alternativen nach – vor allem
umweltfreundlich soll die neue Heizung sein und nachhaltig. Ein Infrarotheizung Test
des Arbeitskreises ökologisches Bauen an der technischen Universität Kaiserslautern
ergab im direkten Vergleich zu einer herkömmlichen Gasheizung: Ein Infrarot-
Dunkelstrahler ist deutlich günstiger im Energieverbrauch und – sogar wenn man die
Kraftwerksverluste bei der Produktion von Strom berücksichtigt – ökologisch
nachhaltiger.
Das gilt natürlich besonders dann, wenn die Infrarotheizung mit Ökostrom betrieben
wird, eine kaum teurere, aber für die Umwelt umso wirkungsvollere Variante, denn
dabei entstehen so gut wie gar keine Emissionen, die die Ozonschicht schädigen.

INFRAROTHEIZ

UNG TEST VON DER TU
KAISERLAUTERN

Infrarotheizungen: wohlige Wärme bestätigt!
Die Forscher aus Kaiserslautern fanden ein Einfamilienhaus und beheizten das Erdgeschoss mit insgesamt 5200 Watt
Infrarot-Dunkelstrahlern, die obere Etage wurde, wie vorher auch, mithilfe einer Gas-Zentralheizung mit Wärme
versorgt. Die Ergebnisse des Infrarotheizung Test überraschten selbst die Forscher:
Während die Gasheizung rund 30000 Kilowattstunden Erdgas verbrauchte, begnügte sich die Infrarotheizung mit etwas mehr
als 7300 Kilowattstunden Strom, also weniger als einem Viertel. Von den Kosten her betrachtet liegt der Strompreis auch
etwa beim 4-fachen des Gaspreises, so dass die Erdgas-Brennwertheizung den Eigentümer etwas teurer zu stehen kommt.
Als Gründe für den doch deutlichen Mehrverbrauch an Erdenergie geben die Kaiserslauterer Wissenschaftler vor allem die
Wärmeverluste zwischen Brenner und Heißwasserverteilsystem bei einer Zentralheizung an.
INFRAROT TEST: DAS HEIZPRINZIP IM VERGEICH


Infrarotheizungen im Test: ideale Austauschheizung für Altbauten


Noch viel wichtiger aber scheint es den Forschern, dass die Infrarotheizung prinzipiell eher
die Umgebung aufwärmt als die Luft im Raum. Dadurch bleiben auch die Außenwände durch
die Strahlung einer Infrarotheizung deutlich wärmer als bei einer Zentralheizung. Warme
Wände aber nehmen deutlich weniger Feuchtigkeit auf als kühle – und feuchte Wände weisen
massiv schlechtere Isolationswerte auf. Die Infrarotheizung, so scheint es, ist deshalb die
ideale Austauschheizung in schlecht isolierten Altbauten, speziell dann, wenn vorher
Nachtspeicher- oder Einzelöfen Verwendung fanden.
Auch als
Bild macht ein Infrarotheizkörper eine gute Figur. Hierzu gibt es viele Infrarotheizkörper mit
Motiven zur Auswahl.
INFRAROTHEIZUNG ERFAHRUNG: SUBJEKTIVES
BEHAGLICHKEITSGEFÜHL MIT INFRAROT HÖHER


INFRAROTHEIZUNG IM TEST – DIE INFRAROTHEIZUNG
HERSTELLER

In der Studie wird ausdrücklich erwähnt, dass es sich bei den Heizungen um
Infrarotstrahlungsheizungen handeln muss, im Gegensatz zu Strom-Radiatoren, elektrischen
Fußbodenheizung oder gar Nachtspeicheröfen. Das besondere Charakteristikum einer solchen
Heizung: Es handelt sich, im Gegensatz zu so genannten Heizpilzen oder auch zu
althergebrachten Glühwendeln, um Dunkelstrahler, die hauptsächlich Infrarot-C-Strahlen
absenden. Solche Heizungen müssen möglichst flach und möglichst großflächig sein und mit
einer Außentemperatur von rund 60 Grad arbeiten. Eine Untersuchung Infrarotheizung
Stiftung Warentest gibt es leider noch nicht, deshalb herrscht auch ein wenig Wildwuchs bei
den Werbeaussagen. Die Studie der Kaiserslauterer Forscher erwähnt unseriöse
Versprechungen und unrealistische Strahlungswerte. Seriöse Infrarotheizung Hersteller
wie Haustek, Redwell oder Römer, Imowell, Infrared und Thermowell bieten
Strahlungsheizungen an, die den Kriterien des Tests der Kaiserslauterer Arbeitsgruppe
genügen und ähnliche Ergebnisse zeigen. Die Hersteller geben auch realistische
Leistungswerte an. Ein Stöbern auf diesen Seiten lohnt sich, denn die Infrarot Hersteller
bieten Ihre IR-Heizkörper mittlerweile in ausgefallenen Formen, als Spiegel etwa oder mit
künstlerischen Bildmotiven. Nach dem Motto: Meine Heizung ist ein Bild …


Info:Technische Universitat Kaiserslautern.

Zusammenfassung
In der Heizperiode 2008/2009 wurde eine Energieverbrauchs-Vergleichsmessung zwischen einer
Infrarotstrahlungsheizung und einer Gasheizung durchgeführt, um vor dem Hintergrund des
Strukturwandels im Energieversorgungsbereich den prinzipiellen Nutzen und Tauglichkeit einer
Infrarotstrahlungsheizung für den Wohnbereich zu überprüfen.
Es konnte in der vorliegenden Untersuchung gezeigt werden, dass die Infrarotstrahlungsheizung eine
sinnvolle Alternative zu herkömmlichen Heizsystemen darstellt.
Bei richtiger Anwendung einer Infrarotstrahlungsheizung ergeben sich sowohl Vorteile beim
Energieverbrauch als auch bei den Kosten und der CO2-Bilanz.

Allgemeines, Zielsetzung der Arbeit
In der Heizperiode 2008/2009 wurde eine Vergleichsmessung zwischen einer Infrarotstrahlungsheizung
(kurz: Infrarotheizung) und einer Gasheizung durchgeführt.
Zielsetzung war die Bestimmung des Energie- und Energiekostenverbrauchs am konkreten Beispiel
und ein daraus abgeleiteter Versuch einer verallgemeinerten Bewertung der Energiebilanz unter
ökologischen Gesichtspunkten und der Gesamtkosten für beide Heizungssysteme.

Motivation und Hintergrund
Der Energiemarkt ist derzeit durch stark ansteigende Kosten für fossile Energieträger gekennzeichnet.
Auch der zwischenzeitlich eingetretene Einbruch in dieser Entwicklung als Folge der weltweiten
Finanzkrise muss nach allgemeiner Einschätzung als vorübergehend und als kurze Verschnaufpause
betrachtet werden, was sich aktuell auch schon abzeichnet.
Unter diesem Preisanstieg leiden insbesondere die Besitzer und Mieter von Altbauten mit
entsprechend hohen Heizenergieverbräuchen. Es gibt zwar vielfältige staatliche Anreize zur
Sanierung, doch in vielen Fällen fehlen die dafür nötigen finanziellen Mittel. Dies gilt trotz
umfangreicher staatlicher Fördermaßnahmen.
Als ein möglicher Ausweg wird am Markt die Verwendung von elektrisch betriebenen Infrarotstrahlern
angeboten. Das Projekt sollte die prinzipielle Anwendbarkeit und ökonomische wie ökologische
Sinnhaftigkeit dieser Lösung am Beispiel überprüfen.

Danksagungen
Besonders herzlich dankt der Projektleiter der Familie Dietz-Groß für die Genehmigung aller
notwendigen Installationen, die Möglichkeit, die Messungen unter Alltagsbedingungen durchführen zu
können und die vielfältige Unterstützung während des Projektablaufs.
Herzlichen Dank auch an die Fa. Knebel, die ein sehr unbürokratischer Projektpartner war und die
Infrarotstrahler sowie die Meßgeräte zur Verfügung stellte.

Wichtiger Hinweis
Der vorliegende Bericht ist wegen des großen allgemeinen Interesses so abgefasst, dass er auch vom
interessierten Laien verstanden werden kann. Er enthält deshalb eine übersichtliche Darstellung der
physikalischen sowie heizungs- und klimatechnischen Grundlagen. Zur besseren
Hintergrundinformation werden neben der Fachliteratur auch umfangreiche, leichter verständliche
Internetseiten angegeben.
Für den Forschungsbericht wird es in Abhängigkeit der Rückmeldungen aus dem Leserkreis und
nachfolgender erweiterter Auswertung der Meßergebnisse mehrere Versionen geben.
Nachfragen, Anregungen, Kritik und Verbesserungsvorschläge für künftige Versionen sind daher
ausdrücklich erwünscht!
Die jeweils aktuelle Version ist zu finden unter
http://www-user.rhrk.uni-kl.de/~kosack/menu1/1.shtml

1.1 Grundsätzliche Erläuterung der Aufgabenstellung des Heizens
Das Heizen dient generell dazu, die Innentemperatur von Gebäuden trotz sinkender
Außentemperaturen in einem für den Menschen verträglichen oder sogar überlebensfähigen Bereich
zu halten. Dies ist in Gegenden nötig, wo die Außentemperaturen deutlich unter 20°C absinken
können.
Dazu wurde der Begriff der Heizperiode geprägt. Als Heizperiode wird der Zeitraum bezeichnet, in
dem die Heizanlage in Betrieb genommen wird, um die Innentemperatur auf einem Richtwert von
20°C zu halten. Bezug ist in Deutschland eine mittlere Außentemperatur von 15°C, die sogenannte
Heizgrenze.
Gesetzliche Regelungen zur Heizperiode gibt es nicht, da die Notwendigkeit und Dimensionierung
eines Heizungssystems von Klima, geographischer und Höhenlage und anderen Faktoren wie
Dämmstandard des Gebäudes abhängig und an jedem Ort verschieden ist. Im Extremfall ist es sogar
möglich, ein Gebäude so gut zu dämmen, dass selbst in Frostgebieten überhaupt kein
Heizungssystem benötigt wird und die reine Prozesswärme durch die Nutzung ausreicht.
Übliche Dämmstandards, insbesondere im Bestand, liegen jedoch weit darunter. Im Energiebedarf
eines Haushalts macht im derzeitigen Durchschnitt die Heizung 76% aus (siehe Bild 1.1). Es ist also
ein Heizsystem nötig, das seine Aufgabe einer Beheizung möglichst nachhaltig, effizient und
kostengünstig erfüllt.

1.2 Motivation zur vorliegenden Untersuchung
Die Motivation war die Fragestellung, ob eine Infrarot-Heizung eine sinnvolle Lösung für die
Problemstellung des Heizens ist. Teilfragen dazu waren:
Ist sie als Heizung im Wohnbau überhaupt geeignet?
Sind die Kosten konkurrenzfähig zu anderen Heizsystemen?
Ist die Ökobilanz konkurrenzfähig zu anderen Heizsystemen?
Ist sie praxistauglich?
Ist sie uneingeschränkt verfügbar, d.h. was ist, wenn das jeder macht? Diesen Fragen wurde schon in einem Vorläufer-Projekt des Arbeitskreises Ökologisches Bauen in denJahren 1994 – 1996 nachgegangen. Dort wurde die Eignung von Infrarotstrahlern in der Ausführungmit Glühdrahtwendel (Badstrahler und Kirchenstrahler) in einem Niedrig-Energiehaus untersucht.

Wegen der offensichtlichen Diskrepanz bei den damaligen Energiepreisen zwischen Öl/Gas und
Strom wurde die Untersuchung jedoch vorzeitig abgebrochen. Außerdem erwies sich die Bauform der
verwendeten Strahler für den Dauereinsatz als alleinige Heizung als ungeeignet.
Mit der Änderung der Energiepreise und der Marktreife der Bauform als Flächenstrahler, die praktisch
verschleißfrei arbeiten und für Dauerbetrieb geeignet sind, wurde das Thema neu aufgegriffen.
Zuerst wurde eine Marktrecherche im Internet durchgeführt, um geeignete Flächenstrahler
auszuwählen.
Hauptsächliche Auswahlkriterien waren die physikalische Eignung als Infrarotstrahler (siehe auch
unten):
 Oberflächentemperaturen im Bereich von ca. 60°C bis 120°C (mehr als 50% reiner
Strahlungsanteil) und
 keine Speichermasse (schnelles Ein- und Ausschaltverhalten).
Mit dem Hersteller des ausgewählten Produkts wurde anschließend Kontakt aufgenommen und eine
Forschungskooperation vereinbart.
Es sei an dieser Stelle ausdrücklich darauf hingewiesen, dass es hier nicht um eine vergleichende
Untersuchung zwischen verschiedenen Anbietern oder Produkten geht, sondern um die generelle
Eignung von Infrarotstrahlern, speziell Flächenstrahlern, zur Raumheizung im Wohnbereich.

1.3.1 Energiewirtschaftliche Grundlagen und Nachhaltigkeit
Mit dem Begriff Energiewirtschaft bezeichnet man die gesamte Infrastruktur, die notwendig ist, um die
Energieversorgung sicherzustellen.
Dazu gehört die Erschließung von Energiequellen, die Energiegewinnung, die Energiespeicherung,
der Energietransport, die Energieumwandlung und der Energiehandel.
Aus der Weltraumperspektive gesehen gibt es als primäre Basis jeder Energiewirtschaft drei prinzipiell
verfügbare Energiequellen, aus der alle anderen Energieträger durch Umwandlung entstehen:
Solarstrahlung, Gravitation und Eigenwärme der Planeten.
Die Hintergrundstrahlung als theoretische vierte Quelle ist energiewirtschaftlich nicht nutzbar. Die
Hintergrundstrahlung ist jede elektromagnetische Strahlung, die durch Sterne, Pulsare, Quasare, etc.
in den Tiefen des Universums entsteht und von außen zu unserem Sonnensystem geschickt wird.
Die Solarstrahlung entsteht durch Kernfusion in der Sonne. Sie ermöglicht das Leben auf unserem
Planeten Erde und ist die mit weitem Abstand größte nutzbare Energiequelle im Sonnensystem.
Deshalb wird in der Kernphysik versucht, diese Energiequelle in Form einer technisch realisierten
Kernfusion auf der Erde nutzbar zu machen. Die physikalischen und technischen Probleme dazu sind
jedoch zum größten Teil noch nicht gelöst, so dass diese Energiequelle in absehbarer Zeit nicht zur
Verfügung steht oder zumindest sehr ungewiss ist.
Die Gravitation, verursacht durch die Masse der Himmelskörper, läßt sich nutzen, weil der Mond die
Erde umkreist. Dadurch entsteht z.B. Ebbe und Flut mit der Möglichkeit, in Gezeitenkraftwerken
Energie zu gewinnen.
Die Eigenwärme der Erde entsteht hauptsächlich durch Kernspaltung im Erdinnern. Diese Wärme läßt
sich z. B. geothermisch nutzen.
Im Bild 1.2 sind die drei nutzbaren primären Energiequellen und die daraus entstehenden
regenerativen und fossilen Energieformen bzw. Energieträger dargestellt.
1. Durch die Kernfusion in der Sonne entsteht elektromagnetische Energie in Form von Strahlung, die
sich direkt und indirekt nutzen läßt.
Die direkte Nutzung der Strahlung geschieht bei der Solarenergie durch Umsetzung von Sonnenlicht
Forschungprojekt Vergleichsmessung IR-/Gasheizung, Dr.-Ing. Peter Kosack, Technische Universität Kaiserslautern Seite 6 / 52
in Strom oder Wärme.
Die indirekte Nutzung der Strahlung bei Wind, Wasserkraft und Geothermie geschieht durch
Absorbtion, d.h. durch Aufnahme und Umwandlung der Strahlung in Wärme. Durch die erwärmte Luft
entsteht Wind, der in Windkraftanlagen in Strom umgewandelt wird. Erwärmtes Wasser verdunstet
und bildet Wolken,die abregnen. So entstehen Bäche und Flüsse, in die man Wasserkraftwerke
einbauen kann. Bei der Geothermie durch Sonnenstrahlung werden die oberen Bodenschichten
erwärmt. Diese gespeicherte Wärme wird durch Wärmepumpen und Erdregister genutzt.
Die indirekte Nutzung der Strahlung bei Biomasse geschieht durch Photosynthese in den Pflanzen.
Der am meisten genutzte dabei entstehende Energieträger ist Holz.
2. Durch die Kernspaltung im Erdinneren entsteht Wärme, die über Geothermie auf verschiedene Art
nutzbar ist.
3. Durch die Gravitationskräfte zwischen Erde und Mond entsteht kinetische Energie, welche die
Atmosphäre und die Weltmeere bewegt.
Die bewegte Atmosphäre liefert einen Beitrag zur Windenergie. Aus der Bewegung des Meerwassers
als Ebbe und Flut wird in Gezeitenkraftwerken Strom gewonnen.

Bild 1.2: Nutzbares Energiespektrum
Die fossilen Energieträger Kohle, Erdöl, Erdgas und sonstige Ablagerungen sind in Millionen Jahren
durch geologische Prozesse aus Biomasse entstanden. Diese sind die heute überwiegend genutzten
Energiequellen.
Einen Sonderfall stellt das Element Uran dar, das in Kernkraftwerken zur Stromerzeugung genutzt
wird. Es ist eines der radioaktiven Elemente, die für die Eigenwärme der Erde sorgen und wird in
Bergwerken abgebaut. In Kernkraftwerken wird die radioaktive Energie in Wärme umgewandelt und
daraus Strom erzeugt. Dies ist eigentlich ein technologischer Umweg. Der direkte Weg wäre, die
Energie aus Kernkraft wie bei den anderen radioaktiven Elementen über Geothermie direkt aus dem
Erdinnern zu gewinnen.
Träger der Energiewirtschaft in Deutschland sind vorrangig die Erdölindustrie, der Kohlebergbau
sowie die Elektrizitätsversorgung, Gaswirtschaft und Fernwärmewirtschaft.
Forschungprojekt Vergleichsmessung IR-/Gasheizung, Dr.-Ing. Peter Kosack, Technische Universität Kaiserslautern Seite 7 / 52
Wie Bild 1.3 zeigt, wird der überwiegende Teil der Energieversorgung noch durch fossile
Energieträger bestritten.
Seit den 1990er Jahren werden im Rahmen der gesetzlichen Förderung einer Energiewirtschaft in
Deutschland auf Basis erneuerbarer Energien private Haushalte beteiligt (Strom-Einspeise-Gesetz,
Erneuerbare-Energien-Gesetz).

Bild 1.3: Primärenergieverbrauch Deutschland
Der Begriff Nachhaltigkeit stammt ursprünglich aus der Forstwirtschaft. Er bezeichnet dort die
Bewirtschaftungsweise eines Waldes, bei welcher immer nur so viel Holz entnommen wird, wie
nachwachsen kann, so dass der Wald nie komplett abgeholzt wird, sondern sich immer wieder in
vollem Umfang regenerieren kann.
Allgemein ist Nachhaltigkeit die Nutzung eines Systems so, dass dieses System in seinen
wesentlichen Strukturen und Eigenschaften erhalten bleibt und sein Bestand sich auf natürliche Weise
regenerieren kann.
In der Energiewirtschaft erfüllen nur die regenerativen Energiequellen die Bedingungen für
Nachhaltigkeit, da sie selbsttätig einen kontinuierlichen, - im übertragenen Sinne nachwachsenden -
Energiestrom liefern, der nach menschlichen Maßstäben unendlich ist.
Wegen der Begrenztheit der fossilen Energieträger und der zunehmend negativen Nebenwirkungen
ihrer Nutzung wie globale Erwärmung, Umweltverschmutzung, steigende Energiekosten infolge
Verknappung und deren sozialen Folgen, ist es notwendig, so schnell wie möglich auf regenerative
Energien umzusteigen. Dies wurde bereits mit dem internationalen Vertragswerk der Agenda 21 auf
der „Konferenz für Umwelt und Entwicklung der Vereinten Nationen“ (UNCED) in Rio de Janeiro in
1992 beschlossen, das von fast allen Staaten der Welt unterzeichnet wurde.
(http://de.wikipedia.org/wiki/Nachhaltigkeit)
(http://de.wikipedia.org/wiki/Agenda_21)
Da die für Heizungszwecke benötigte Energiemenge in einem Durchschnittshaushalt etwa Dreiviertel
des gesamten Energiebedarfs beträgt, ist dort ein schneller Umstieg auf regenerative Energieträger
am dringensten.

1.3.2 Wärmetechnische Grundlagen
Thermische Energie (Wärmeenergie)
Thermische Energie (auch Wärmeenergie oder Wärme genannt) ist die Energie, die in der
ungeordneten Bewegung der Atome oder Moleküle eines Stoffes gespeichert ist. Sie ist eine
Zustandsgröße des Stoffes und wird in Maßeinheit Joule gemessen.
Thermische Energie und Temperatur hängen gemäß der Beziehung
Eth = m * c * T
voneinander ab, wobei Eth die thermische Energie, T die absolute Temperatur, m die Masse und c die
spezifische Wärmekapazität ist. Die spezifische Wärmekapazität ist selbst wieder
temperaturabhängig, d.h. der Zusammenhang ist nicht proportional. Es kommt zu sogenannten
Phasenübergängen wie bei schmelzendem Eis, bei dem ein Teil der zugeführten Energie für den
Schmelzvorgang als solchen verbraucht wird, ohne die Temperatur zu erhöhen.
Zwischen zwei Systemen mit unterschiedlichen Temperaturen gleichen sich ihre Temperaturen durch
Wärmeübertragung vom heißeren zum kälteren System selbsttätig an, bis beide gleiche Temperatur
besitzen. Man spricht dann vom thermischen Gleichgewicht.
Die Wärmeübertragung kann durch Wärmeleitung, Konvektion und Wärmestrahlung erfolgen.
(http://de.wikipedia.org/wiki/Thermische_Energie)

Wärmeleitung
Bei der Wärmeleitung (auch Wärmediffusion oder Konduktion genannt), wird die Wärme in einem
Feststoff oder einem ruhenden Fluid infolge eines Temperaturunterschiedes von Teilchen zu Teilchen
durch intermolekulare Wechselwirkung weitergeleitet. Dies geschieht auch zwischen mehreren
feststofflichen Körpern oder Fluiden, die sich berühren und in Ruhe zueinander sind. Aufgrund des
Energieerhaltungssatzes geht dabei keine Wärmeenergie verloren. Bei der Wärmeleitung wird
thermische Energie, aber keine Teilchen von einem Ort zu einem anderen transportiert.
In der Heizungstechnik sind Effekte durch Wärmeleitung meistens vernachlässigbar. Sie spielen nur
eine Rolle bei Verlusten z.B. durch schlechte Dämmung von Brennern und Rohrleitungen.
(http://de.wikipedia.org/wiki/Wärmeleitung)
(Recknagel, Sprenger, Schramek: Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik,Oldenbourg
Wissensch.Vlg; Auflage 68 (1997/98) S. 135 ff)

Konvektion
Konvektion ist eine Form der Wärmeübertragung, der auf dem Transport von Teilchen beruht, die die
Wärmeenergie mit sich führen. In der Heizungstechnik spricht man von der Konvektion ohne
Stoffaustausch, d.h. es findet ein Wärmeübergang von einem Festkörper zu einem Fluid (z.B. Wasser
oder Luft) statt, das den Wärmetransport übernimmt. An der thermischen Grenzschicht zwischen
Festkörper und Fluid gibt es zunächst Wärmeleitung zwischen der Körperoberfläche und den
unmittelbar an der Körperoberfläche liegenden Teilchen des Fluids. Es stellt sich jedoch kein
thermisches Gleichgewicht ein, da die je nach Temperaturgefälle aufgewärmten oder abgekühlten
Teilchen fortlaufend abtransportiert und durch neue ersetzt werden, zu denen das ursprüngliche
Temperaturgefälle besteht.
Bei der im Wohnbereich am häufigsten verwendeten Warmwasserheizung ist Wasser das
Wärmetransportmedium durch Konvektion im geschlossenen Rohrkreislauf zwischen Brenner und der
Innenseite der Heizkörper. Durch Wärmeleitung gelangt die Wärmeenergie von der Innen- zur
Außenseite des Heizkörpers. An der Außenseite des Heizkörpers ist das Wärmetransportmedium die
Luft. Dabei tritt sogenannte freie Konvektion auf, d.h. die Luft dehnt sich durch Erwärmung aus und
bewegt sich nach oben, von unten strömt kühlere Luft über den Boden nach. Statt der häufig
verwendeten Radiator-Heizkörper können Flächenheizkörper, wasserbeheizte Fußboden-, Wand-,oder Deckenflächen oder andere Konstruktionen verwendet werden. Prinzipiell tritt überall Konvektion auf.

Die vom Heizkörper durch Konvektion in die Luft übertragene Wärmeleistung ist proportional zur
Temperaturdifferenz zwischen Heizkörper und Luft und gehorcht der Beziehung:
PHL = w * A * (TH – TL), wobei w den Wärmeübergangsfaktor in (W/m2K), A die Fläche des
Heizkörpers, TH die Heizkörpertemperatur und TL die Lufttemperatur darstellt.
Die Konvektion ist bei gegebenem Heizkörper also hauptsächlich von der Temperaturdifferenz
zwischen Heizkörper und umgebender Raumluft abhängig.
(Recknagel, Sprenger, Schramek: Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik,Oldenbourg
Wissensch.Vlg; Auflage 68 (1997/98) S. 146 ff)
(Dillmann, Andreas (2005): Karl Wieghardt: Theoretische Strömungslehre, Universitätsverlag
Göttingen)
(H. Oertel (Hrg.): Prandtl-Führer durch die Strömungslehre. Grundlagen und Phänomene, Vieweg
2002 (11. Aufl))
(http://de.wikipedia.org/wiki/Konvektion)

Wärmestrahlung und Infrarotstrahlung
Als Wärmestrahlung bezeichnet man denjenigen Teil aus dem Spektrum der elektromagnetischen
Strahlung, die jeder Körper abhängig von seiner Temperatur aussendet, sobald diese von der
absoluten Nullpunkttemperatur von 0 K verschieden ist. Als Form der Wärmeübertragung ist sie nicht
an Materie gebunden und tritt im Gegensatz zu Wärmeleitung und Konvektion auch im Vakuum auf.
Die bekannteste Wärmestrahlung ist die Sonnenstrahlung, die sich in die Bereiche UV-Strahlung,
sichtbares Licht und Infrarotstrahlung unterteilen lässt (siehe Bild 1.4).
Bild 1.4: Wärmestrahlung im elektromagnetischen Spektrum
Die spektrale Verteilung der Strahlungsintensität (Plancksches Strahlungsspektrum) ist abhängig von
der Oberflächentemperatur des strahlenden Körpers. Je heißer die Körperoberfläche ist, desto höher
ist das Intensitätsmaximum und desto weiter verschiebt sich dieses Maximum hin zu kürzeren
Wellenlängen.

Strahlungstemperaturasymmetrie
Wenn die Raumwände stark unterschiedliche Oberflächentemperaturen haben, kann dies Einfluß auf
die Behaglichkeit haben, obwohl die durchschnittliche Strahlungstemperatur der Umgebung in einem
angenehmen Bereich liegt. Man spricht dann von Strahlungstemperaturasymmetrie. Aus diesem
Grund ist es auch nicht sinnvoll, Heizflächen mit Temperaturen von über etwa 120°C zu verwenden,
da die Asymmetrien dann schon deutlich spürbar sind. Bei ungünstiger Platzierung der Infrarotstrahler
wie z.B. gegenüber von Fenstern, ist die Asymmetrie schon bei etwa 80°C störend. Infrarotstrahler
sollten daher möglichst an den Wänden der Fensterseite oder quer dazu angebracht werden. Bei
Deckenmontage sollte ein Abstand von mindestens einem Meter von der Kopfposition eingehalten
werden. Bei stehender Haltung ist dies nur in hohen Räumen, wie sie in Altbauten zu finden sind,
sinnvoll.
(Gutachten über die thermische Behaglichkeit in Wohnräumen hinsichtlich elektrischer Heizflächen,
Prof. Dr.-Ing. Bruno Gräff, November 2006;
http://ihs-europe.de/wp-content/uploads/2009/03/gutachten-uber-infraheat-vprofgraff-in-pdf-datei.pdf)
(Forschungsbericht B I 5 80 01 97 – 14, Prof. Dr.-Ing. Gerhard Hausladen, Optimierung der
Anordnung von Heizflächen und Lüftungselementen mittels Strömungssimulation, Universität
Gesamthochschule Kassel, 1999)

Lufttemperaturverteilung
Unter den möglichen Lufttemperaturverteilungen ist im Innenraum nur die vertikale Verteilung oder
Lufttemperaturschichtung für die gefühlte Temperatur relevant. Horizontale oder unregelmäßige
Verteilungen kommen entweder nicht vor oder sind über durch sie entstehende Luftströmungen
berücksichtigbar.
Unter Lufttemperaturschichtung versteht man den Temperaturverlauf in Abhängigkeit von der Höhe
über dem Boden. Der Temperaturverlauf ist abhängig von der Art der Heizung, der Wärmedämmung
und der Dichtigkeit des Raumes gegen die Außenluft.
Der Temperaturverlauf sollte möglichst konstant sein. Untersuchungen (z.B. (Olesen, B. W., M.
Schøler und P. O. Fanger, Indoor Climate, 36. S. 561/579 (1979)) haben ergeben, dass bereits
Temperaturdifferenzen ab 1 K pro Höhenmeter als störend empfunden werden.

Luftströmung
Die Luftströmung ist die durch Luftdruckdifferenzen verursachte, gerichtete Bewegung der Gesamtheit
der Luftteilchen an einem bestimmten Punkt im Raum. Sie wird als mittlere Geschwindigkeit der
Luftteilchen in m/s angegeben. Sie hat für den Fall, dass die Luftteilchen kühler sind als die
umgebende Raumluft und die Bewegung konstant in eine Richtung verläuft, einen besonders großen
Einfluß auf die Behaglichkeit. Man spricht dann von Zugluft.
Nach ISO 7730 und VDI 2083 sind Luftströmungen unter 0,1 m/s nicht störend und haben keinen
Einfluss auf die Behaglichkeit.
(http://de.wikipedia.org/wiki/Luftzug)

Luftfeuchte
Die Luftfeuchte oder Luftfeuchtigkeit beschreibt den Anteil an Wasserdampf in der Luft. Da die
Aufnahmefähigkeit der Luft für Wassermoleküle von der Temperatur abhängt, unterscheidet man
zwischen absoluter und relativer Luftfeuchte. Je wärmer die Luft ist, desto größer ist die aufnehmbare
Wassermenge. Die absolute Luftfeuchte wird in Wassermenge pro Raumvolumen angegeben (g/m3).

Die relative Luftfeuchte ist das Verhältnis von aktueller Wassermenge in der Luft zur maximal
möglichen Wassermenge bei gegebener Lufttemperatur und wird in Prozent angegeben. Von der
relativen Luftfeuchtigkeit hängt die Stärke der Verdunstung von Wasser auf der Haut ab. Durch
Verdunstung entsteht dabei Verdunstungskälte auf der Haut.
Für die Behaglichkeit spielen bei Lufttemperaturen um 20°C herum erst relative Luftfeuchten von unter
30% oder über 70% eine Rolle (DIN 1946).
(http://de.wikipedia.org/wiki/Luftfeuchte)

Operative Temperatur
In der Praxis hängt die Behaglichkeit in erster Linie von der Raumlufttemperatur und der
Strahlungstemperatur der Umgebung, eventuell noch von Zuglufterscheinungen ab. Deshalb wurde in
der DIN EN ISO 7730 auch noch der Begriff der operativen Temperatur definiert, die genau diese
Größen erfaßt.
(Recknagel, Sprenger, Schramek: Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik,Oldenbourg
Wissensch.Vlg; Auflage 68 (1997/98) S. 54)
(Forschungsbericht B I 5 80 01 97 – 14, Prof. Dr.-Ing. Gerhard Hausladen, Optimierung der
Anordnung von Heizflächen und Lüftungselementen mittels Strömungssimulation, Universität
Gesamthochschule Kassel, 1999)
Im einfachsten Fall ohne Zuglufterscheinungen ist die operative Temperatur To der Mittelwert aus
Raumlufttemperatur Tr und mittlerer Strahlungstemperatur der Umgebung Tu :
To = (Tr + Tu)/2 .
Die optimale operative Temperatur hängt dann im Wesentlichen noch von der Aktivität und Bekleidung
des Menschen ab. Bei sitzender Tätigkeit und leichter Bekleidung ist beispielsweise die operative
Temperatur bei 21,5°C optimal.
Bei der Auswahl und Dimensionierung eines Heizungssystems samt der zugehörigen
Regelungstechnik genügt es, die Anforderungen für die gezielte Erreichung einer bestimmten
operativen Temperatur zu erfüllen. Bei Klima-Anlagen sind die Ansprüche höher und es müssen alle
Anforderungen zur Erreichung der eingestellten gefühlten Temperatur erfüllt werden, also z.B. auch
die Luftfeuchte reguliert werden.
Die operative Temperatur wird in Form von Behaglichkeitsfeldern in Strahlungstemperatur-
Lufttemperatur-Diagrammen dargestellt (siehe Bild 1.7).
Tendenziell werden höhere Strahlungstemperaturen gegenüber höheren Lufttemperaturen als
angenehmer empfunden. Ein Heizungssystem, das grundsätzlich höhere Strahlungstemperaturen als
Lufttemperaturen erzeugt, ist aus Behaglichkeitsgründen also vorzuziehen.

Allergiker/Asthmatiker
Von der Heizungstechnik sind vor allem Hausstauballergiker betroffen. Als Hausstauballergie
bezeichnet man eine Sensibilisierung und allergische Reaktion gegenüber dem Kot von
Hausstaubmilben, die Rhinitis, Jucken und allergisches Asthma auslösen können.
Ausgelöst wird diese Reaktion des Immunsystems nicht durch den Hausstaub direkt, sondern durch
den Kot von Hausstaubmilben, die in dem Staub leben. Dieser Kot haftet am Hausstaub und wird mit
jeder Form von Konvektion „aufgewirbelt“. Je niedriger der Konvektionsanteil desto besser für den
Allergiker. Den prinzipbedingt niedrigsten Konvektionsanteil hat die Infrarotstrahlungsheizung.
(Wilfried Diebschlag, Brunhilde Diebschlag: Hausstauballergien. Gesundheitliche und hygienische
Aspekte. 2. Aufl., Herbert Utz Verlag, München 2000)

Medizinische Wärmebehandlung
Die medizinische Behandlung mit Infrarotstrahlung gehört zum Bereich der physikalischen Therapie
oder Physiotherapie. Dort befasst man sich mit medizinische Behandlungsformen, die auf
physikalischen Prinzipien wie Wärme, elektrischem Strom, Infrarot- und UV-Strahlung,
Wasseranwendungen und mechanische Behandlung wie Massage beruhen.
Insbesondere die Anwendung der Infrarot-C-Strahlung, wie sie auch bei Infrarot-Saunen Anwendung
findet, ist in der Schmerz-Therapie, bei Überlastungen des Bewegungsapparats und bei der
Behandlung von Durchblutungsstörungen gut untersucht. Eine Infrarotstrahlungsheizung hat also

tendenziell einen positiven medizinisch-therapeutischen Effekt. Außerdem ist das derjenige
Strahlungsanteil, der uns im Alltag sowieso ständig umgibt, da er von allen Gegenständen mehr oder
weniger stark ausgestrahlt wird.
(Richter W., Schmidt W.: Milde Ganzkörper-Hyperthermie mit Infrarot-C-Strahlung. Z Onkol/J Onkol 34
(2002) 49 - 58)
(Schmidt W., Heinrich H., Wolfram G.: Detoxifikation und Immunstimulation durch Infrarot-C-Strahlung.
Biol. Med. 33 (2004) 66 – 68)

1.3.4 Prinzipielle Energieflüsse bei Heizungssystemen: Primärenergie, Sekundärenergie,
Endenergie, Nutzenergie

Als Primärenergie bezeichnet man energiewirtschaftlich die Energie, die mit den in der Natur
vorkommenden Energiequellen als freie oder gebundene Energieform zur Verfügung steht.
Dazu gehören die oben vorgestellten Energien des Energiespektrums:
- erneuerbare Energie wie Biomasse, Wasserkraft, Sonnenenergie, Erdwärme (Geothermie) und
Windenergie,
- fossile Energie wie Braunkohle, Steinkohle, Erdgas und Erdöl und
- Kernenergie (Uran).
Sekundärenergien oder Energieträger entstehen durch verlustbehaftete Umwandlungsprozesse wie
Verbrennung, Kernspaltung oder Raffinieren. Energieträger sind zum Beispiel Gas, elektrische
Energie, Benzin, Kerosin oder Fernwärme.
Die nach eventuellen weiteren Umwandlungs- oder Übertragungsverlusten beim Verbraucher
ankommende Energie bezeichnet man als Endenergie.
Die Nutzenergie ist schließlich diejenige Energie, die dem Endverbraucher durch direkte Anwendung
oder nach Umwandlung aus Endenergie für die gewünschte Energiedienstleistung zur Verfügung
steht. Zur Nutzenergie gehören Wärme, Kälte, Licht, mechanische Arbeit oder Schallwellen.
In der Regel ist die Nutzenergiemenge kleiner als die Endenergiemenge, da die Energieumwandlung
aus Endenergie verlustbehaftet ist. Eine Glühlampe erzeugt z.B. sowohl Licht als auch Wärme aus der
Endenergie Strom. Normalerweise wird die Wärme jedoch nicht genutzt.

CO2-Emissionen
Der Durchschnittswert der CO2-Emission beträgt 541 g/kWh in der Stromerzeugung in Deutschland
im Jahr 2007 (Quelle: BDEW). Neuere Daten sind noch nicht veröffentlicht, deshalb wird dieser Wert
zugrunde gelegt. Da der Anteil regenerativer Energien im Strom-Mix laufend zunimmt, ist der aktuelle
Emissionswert eher niedriger.
Beim Vergleich der CO2-Emissionen wurde bewusst der ganzjährige Strom-Mix zugrunde gelegt,
obwohl der Anteil an Strom aus Kohlekraftwerken und damit der CO2-Anteil im Winterhalbjahr größer
ist als im Sommer. Gleiches gilt jedoch auch für den Stromanteil aus Windkraftwerken, deren
Kapazität stetig ausgebaut wird. Es geht in erster Linie darum, einen groben Anhaltspunkt zu
gewinnen. Um den momentan unterschiedlichen CO2-Emissionen gerecht zu werden, müsste man
konsequenterweise neben den zeitlichen auch die räumlichen Schwankungen berücksichtigen. So
eine detaillierte Betrachtung würde aber von dem Trend ablenken, insgesamt so schnell wie möglich
auf regenerative Energien umzusteigen. Eine Empfehlung für fossile Brennstoffe wegen kurzzeitig
niedrigerer CO2-Emission wäre kontraproduktiv zu diesem Trend, da die Nutzung für mindestens 20
Jahre festgelegt wird.
Als Vergleichsgröße für die Gasheizung wird der Standardwert für Gas-Brennwerttechnik von 249
g/kWh (IWU 2006) verwendet, obwohl im Meßobjekt eine emissionsstärkere Niedertemperatur-
Gasheizung installiert ist. Es wird daher auch der rechnerisch korrigierte Verbrauchswert für eine Gas-
Brennwerttechnik (BWG) im Meßobjekt für den Vergleich herangezogen.
Gewichtet man die Emissionen mit dem wohnflächenbezogenen Energieverbrauch, dann erhält man:
Wohnflächenbezogene CO2-Emission der Infrarotheizung (IR):
541 g/kWh * 71,21 kWh/m² = 38,52 kg/m².
Wohnflächenbezogene CO2-Emission der BW-Gasheizung (BWG):
249 g/kWh * 187,85 kWh/m² = 46,77 kg/m².


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