Wärme von oben

Steigende Energiepreise, neue Normen und die wirtschaftliche Entwicklung sind ursächlich dafür, dass Industrie- und Gewerbebetriebe sich vermehrt mit der eigenen Energiebilanz auseinandersetzen. Der Einsatz moderner Strahlungsheizungen zur Beheizung von Hallen und großen Räumen führt zu wesentlichen Energieeinsparungen gegenüber den bisher verwendeten Systemen. Dies betrifft sowohl Neubauten als auch die energetische Sanierung von Bestandsbauten.

Wärme kann von einem auf den anderen Körper übertragen werden, ohne dass sich Stoffe zwischen ihnen befinden. Dies lässt sich am Beispiel der Sonne besonders überzeugend beobachten. Die Wärmeenergie gelangt durch Strahlung als elektromagnetische Welle durch die Leere des Weltraums zur Erde. Zur Übertragung ist kein Medium erforderlich. Das gleiche Prinzip nutzt man bei Strahlungsheizungen für Hallen.

Infrarotstrahlen durchdringen die umgebende Luft fast ungehindert. Sie breiten sich geradlinig aus und geben ihre Energie in Form von Wärme dann ab, wenn sie auf einen Körper treffen. Die Wärme wird von der Strahlerfläche durch einen Reflektor auf die zu beheizende Fläche gestrahlt. Die Luft im Deckenbereich wird nicht nutzlos erwärmt bzw. der sonst übliche Wärmestau unter der Hallendecke entfällt. So sind bei der Strahlungsheizung die Temperaturunterschiede zwischen oben und unten vernachlässig­bar und die Raumhöhen ohne Bedeutung für die Wirtschaftlichkeit dieses Heizsystems.

Infrarotstrahler beheizen also Oberflächen bzw. Körper direkt und nicht das Raumvolumen. Die bestrahlten Oberflächen wie Maschinen, Werkstücke oder der Boden selbst absorbieren die Wärmeenergie (nehmen sie auf) und werden dadurch ihrerseits zu Strahlern. Wärme wird so gleichmäßig und ohne örtliche Spitzen empfunden.

Der Einsatz der Infrarot–Strahlungsheizung bietet gegenüber anderen Heizsystemen zahlreiche Vorteile:

• der Fußboden, alle dort befindlichen Körper und Gegenstände sowie die unteren Raumumschließflächen nehmen eine höhere Temperatur als die Raumluft an und erwärmen diese von unten nach oben,
• Vermeidung von Korrosionsbildung; die bestrahlten Flächen weisen eine höhere Temperatur auf als die Umgebungsluft,
• keine unnatürliche Luftumwälzung in der Halle und kein erhöhter Wärmestau unterm Hallendach,
• Wegfall eines Wärmeträgers (Wasser, Dampf, Luft),
• kurze Aufheizzeiten,
• Führungsgröße für die Regelung ist die Empfindungstemperatur, keine Überheizung möglich,
• Möglichkeit der Teilzonenbeheizung bzw. auch einzelner Arbeitsplätze,
• niedrige Energiekosten,
• einfache Montage und Wartung.

Im Ergebnis reduziert die Infrarot-Strahlungsheizung den Heiz-Energieverbrauch. Durch die rationelle Energieverwendung trägt ihr Einsatz zur Reduzierung der Umweltbelastung und zur CO₂–Verringerung bei. Mit dem Einsatz verbunden ist ferner eine Verbesserung des Raumklimas und des Komforts für die Mitarbeiter und Personen, da unnatürliche Luftbewegungen nicht mehr stattfinden. Besondere Vorteile hinsichtlich Komfort und Wirtschaftlichkeit bieten 2-stufig geregelte Strahlungsheizsysteme, die ohne Veränderung der Oberflächentemperatur mit den Laststufen 50%/100% arbeiten.

Die Infrarot–Strahlungsheizung wird angewendet zur Beheizung von Großräumen ab 4 m Höhe, z.B. Produktionshallen, Kfz–Werkstätten, Sporthallen, etc. Dies betrifft sowohl Neubauten als auch die Heizungsmodernisierung älterer Gebäude. Weiterhin werden Gas-Infrarotstrahler in der Außengastronomie und der Tieraufzucht eingesetzt.

Praxisbericht: Kfz-Werkstatt

Die Mercedes Nutzfahrzeuge AG betreibt ein Autohaus für Transporter-Verkauf, Service und Reparatur. Der Betrieb mit einer Werkstattfläche von ca. 3000 m² wurde in den Jahren 1997 bis 1999 in drei Bauabschnitten komplett neu errichtet. Es handelt sich um einen Kfz-typischen Betrieb mit Werkstätten unterschiedlicher Nutzung, z.B. Direktannahme, Transporterwerkstatt, Nutzfahrzeughalle, Lager, Bremsenprüfstand.

Durch die typische Hallennutzung eines Kfz-Betriebes werden häufig die Tore geöffnet. Gesucht wurde ein schnell reagierendes Heizsystem, das in der Lage ist, eine Beheizung in den Arbeitsbereichen zwischen den Bühnen und Standplätzen sicherzustellen. Die Entscheidung fiel zugunsten einer Gas-Infrarot-Strahlungsheizung mit Hochleistungskeramikstrahlern. Durch den Einsatz kleinerer Strahlereinheiten ist eine gezielte Beheizung der Arbeitsplätze zwischen den Bühnen und Standplätzen optimal gewährleistet. Unnötige Verluststrahlung durch Strahleranordnung über den Fahrzeugen wird vermieden.

Es wurden 48 Hochleistungsstrahler verschiedener Leistung installiert. Die Leistung der größten Strahlereinheiten beträgt 8,5 kW. Neun Regelkreise übernehmen die Gewährleistung für die gewünschte Raumtemperatur.

Praxisbericht: Logistikcenter

Die Logistik-Halle mit einer Fläche von 22.000 m² wurde 2003 neu errichtet. Es handelt sich um ein Zentrallager für pharmazeutische Artikel. Aufgrund der häufig geöffneten Tore ergab sich ein erhöhter Luftwechsel, was sich auf den Energieverbrauch auswirkt. Schon aus diesem Grund kam eine Beheizung mit Warmluft nicht infrage.

Die Wahl fiel auf das Hochleistungs-Gas-Infrarot-Heizsystem. Mitentscheidend waren folgende Kriterien:

• geringer Energieverbrauch der Strahlungsheizung,
• angenehme thermische Behaglichkeit,
• trägheitslose Regelbarkeit durch 2-stufige Betriebsart 50%/100%,
• keine Umwandlungs- und Verteilverluste,
• die Wärme wird dort erzeugt, wo sie gebraucht wird,
• Platz- und Kostenersparnis, weil kein Heizraum erforderlich ist,
• sehr lange Lebensdauer, keine beweglichen Bauteile am Gerät.

Mit einem Gas-Strahlungsheizsystem ist eine gezielte und bedarfsorientierte Beheizung einzelner Bereiche in Umschlags- und Lagerhallen gewährleistet. Im Bereich der Kommissionierung können andere Temperaturen als im Lager- und Regalbereich gefahren werden. 

Es wurden 86 Gas-Infrarotstrahler verschiedener Leistung installiert. Die Gesamtleistung ist auf acht nutzungsbezogene Hallenbereiche aufgeteilt, die bedarfsgerecht geregelt werden. Die gesamte Anlage wird 2-stufig mit der Leistungsstaffelung 50%/100% betrieben, d.h. auf jede Veränderung des Temperaturniveaus wird sofort und schnell reagiert.

Dies und die weiteren Vorteile der Hochleistungs-Gas-Strahlungsheizung führen zu einer deutlichen Energieeinsparung gegenüber konvektiven Heizsystemen. Geschäftsleitung und Mitarbeiter sind mit dem installierten Heizsystem sehr zufrieden.

Fazit

Gas-Infrarotstrahler haben ein weites Anwendungsspektrum und können sowohl mit Erdgas als auch mit Flüssiggas betrieben werden. Dies betrifft sowohl eine Vollbeheizung von Hallen als auch eine Teil- und Arbeitsplatzbeheizung. Weitere Anwendungen ergeben sich als Zusatzheizung ergänzend zu bestehenden Heizsystemen.

Moderne Systeme ermöglichen dem Anwender deutliche Energieeinsparungen bei gleichzeitigem Wärmekomfort. Investitions- und Betriebskosten sind vergleichsweise gering, die Installation unkompliziert.

Autoren: Dipl.-Ing. Hans-Jürgen Lorenz, SBM Ingenieur-Büro Nord, Hamburg
Michael Leitenberger, Leitenberger Energiesysteme GmbH, Reutlingen
Jürgen Sandersfeld, INHEAT – Sandersfeld Systemheizungen, Reutlingen

Bilder: SBM

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