Infrarot Technik

Jenseits aller Marketingversprechungen möchten wir Ihnen hier die Infrarot Technik aus Sicht des Elektro- und Heizungstechnikers näher bringen. Wie setzt man diese Technik richtig ein und warum sind die Meinungen zu diesem Thema so kontrovers?

Albert Einstein sagte einst, dass ein Experiment mehr sagen kann als 1000 Erfahrungen. Was aber, wenn das Experiment 300,- Euro oder mehr kostet? Eine sehr teure Erfahrung.

Mit dem richtigen Gerät passend für den Einsatzort werden gerade die Infrarot-Heizgeräte zu sinnvollen und effektiven Heizungen, die wirtschaftlich und von hohem Nutzen sein können. Mit unzureichendem Wissen können Infrarotheizungen ineffektiv eingesetzt werden und so zu finanzieller Unzufriedenheit führen.
Im Folgenden möchten wir versuchen, Ihnen einen kleinen Überblick über Infrarotstrahler und Infrarotheizungen zu vermitteln, einfach ausgedrückt und für jeden verständlich.
Für weitere Fragen zum Thema Infrarot Technik stehen wir Ihnen jederzeit mit Rat und Tat zur Seite.

Konvektions- und Infrarotwärme

Es gibt Konvektionsheizungen und Strahlungsheizungen.
Bei der Konvektion wird die Wärmeenergie indirekt über die Luft an die Umgebung verteilt. Genauer: Die Moleküle in der Luft, vorwiegend Wasser in Dampfform, nehmen Wärme auf und wandern durch den Raum. Bei der Berührung mit unserem Körper oder anderen Gegenständen wird nun die geladene Wärme wieder abgegeben so an die Umgebung übertragen. Meistens wird die Konvektionswärme durch Flächen- oder Rippenheizkörper erzeugt, durch welche warmes Wasser gepumpt wird. Das warme Wasser erwärmt den Heizkörper, der dann die Wärme an die Luft überträgt, die dann wiederum die Wärme an die Umgebung verteilt. Typische Heizsysteme dieser Art sind Gasheizungen, Ölheizungen, Nachtspeicherheizungen, Heizlüfter und Zentralheizungen.
Konvektionsheizungen kann man sehr gut in geschlossenen, isolierten Räumen einsetzen.

Infrarot Technik

Bei der Strahlungswärme wird die Wärmeenergie als elektromagnetische Strahlung (speziell Infrarotstrahlung) direkt an die Zielobjekte übertragen, ohne dabei die Luft als Trägermedium zu benötigen. Es gibt kurzwellige, mittlere und langwellige Infrarotstrahlen. Je größer die Wärmewelle, also je langwelliger die Strahlung, desto größer wird auch der Konvektionsanteil. Die Wasserteilchen aus der Luft werden von der Welle gänzlich erfasst und fangen an Wärme aufzunehmen.

Infrarot-A

Ein Beispiel für kurzwellige Infrarotstrahlung ist die Sonne, sie strahlt von UV-A bis IR-A (ca. 340 – 800 nm). Kurzwellige Infrarotstrahlen sind immer im sichtbaren Bereich, da das menschliche Auge bis 780 nm Farben und Licht wahrnehmen kann. Infrarot-A oder Sonnenwärmestrahlen erwärmen die Luft nicht mit, weil sie so kurzwellig sind. Es entsteht keine Teilchenabsorption. Die Lufttemperatur der Erdatmosphäre entsteht durch die reflektierende Wärme der Erdmasse samt Gebäude, Strassen etc. Würden langwelligere Infrarotwellen von der Stratosphäre nicht resorbiert werden, hätten wir wahrscheinlich 500°C und mehr auf der Erde. Die eingesetzte Leistung eines Infrarot-A Strahlers kann somit effektiver in Wärmestrahlung umgesetzt werden und kann etwa vier bis sechs mal größere Flächen erwärmen als ein IR-B Strahler, der ein Großteil seiner Leistung in der Erwärmung von Luft verschwendet.

Infrarot-B

Infrarot-B Strahler werden wegen ihrer geringeren Effizienz immer weniger eingesetzt. Herkömmliche, sogenannte Heizstrahler, die wir auch schon von früher aus dem Badezimmer kennen, werden vollkommen zurecht als Stromfresser tituliert. Aber auch ein Gasstrahler im Außenbereich benötigt 900 ml Flüssiggas pro Stunde. Damit heizt man heutzutage ein Zweifamilienhaus im Winter.

Infrarot-C

Infrarot-C Strahler oder Infrarotheizungen (4000 – 9000 nm) haben schon einen Konvektionsanteil von etwa 25%. Einsatzgebiete sind Hallen- und Werkstattheizungen.
Das beste Beispiel für eine Infrarot-C Heizung ist der Kachelofen. Das IR-C Spektrum kann unser Auge nicht mehr als Licht wahrnehmen, man spricht dann auch von Dunkelstrahlern. Die angenehme Wärme die durch Mischung aus Konvektion- und Strahlungswärme entsteht, wird langwellige Infrarot-C Heizungen immer attraktiv machen. Im Gegensatz zu Infrarot-A Heizungen die es zur Zeit nur auf elektrischer Basis gibt, kann IR-C (teilweise auch IR-B) mit Gas, Öl, Holz, Kohle, Strom etc. erzeugt werden. Auch der Mensch strahlt langwellige Infrarotwellen aus, zwischen 100 und 1000 Watt je nach Tätigkeit.

Vorteile Konvektionswärme

Der allgemeine Wärmeeindruck ist sehr gleichmäßig, es gibt wenig Wärmedifferenz in geschlossenen und gut isoliertem Räumen.

Es kann mit relativ günstiger Energie erzeugt werden.

Nachteile Konvektionswärme

Durch die Erwärmung der Luft wird ihr Feuchtigkeit und Sauerstoff entzogen.

Die Wärme und somit die Energie kann sich durch undichte Stellen, geöffnete Fenster usw. verflüchtigen.

Durch die Thermik der Luft bewegt sich die warme Luft nach oben zur Decke. Ein Deckenventilator ist sinnvoll !

Irgendwann trocknet die Luft aus und es kann keine Wärme trotz Energiezufuhr mehr aufgenommen werden.

Es wird nur die Hautoberfläche erwärmt, es entsteht kein innerer Wärmeeindruck wie z.B. bei einem Kachelofen.

Das Wohnklima leidet durch schlechte Atemluft (die Luft ist eigentlich zum Atmen da und nicht zum Wärmespeichern)

In Außenbereichen oder großen Hallen und Werkstätten undenkbar.

Vorteile Infrarotstrahler (IR-A)

Mit dieser Infrarot Technik ist es erstmalig möglich in großen Hallenbereichen gezielt nur bestimmte Teilbereiche zu erwärmen. So kann bis über 90% an Energie eingespart werden.

Bereiche die nur selten benutzt werden, müssen nicht mehr durchgehend beheizt werden, Kurzwellenstrahler erwärmen in Sekundenschnelle den angestrahlten Bereich. Ein guter IR-A Strahler mit 2 kW ist über fünf Meter weit fühlbar.

Mit wenig Energieeinsatz große Erwärmungsflächen.

Keine Energieverluste im Außenbereich oder schlecht isolierten Hallen und Werkstätten da die Luft nicht mit erwärmt wird.

Keine Wärmeverluste wenn keine Wärme mehr benötigt wird. Direkt nach dem Ausschalten wird keine Energie mehr verbraucht und es kann sich keine Energie durch Auskühlen verflüchtigen, da die Luft nicht erwärmt wurde.

Nachteile Infrarotstrahler (IR-A)

Nicht als Wohnraumheizung geeignet, da Konvektionsanteile fehlen (ausgenommen: Bad, Wintergarten, Hobbyraum etc.)

Strom als Energiequelle notwendig.

Sparsam bei richtiger Anwendung. Sollte jemand allerdings einen IR-A Strahler stundenlang nutzlos eingeschaltet lassen, obwohl sich keiner in dem Bereich aufhält, weil er vielleicht denkt, dass der Raum gleich warm wird, hat er viel Energie sinnlos vergeudet und sollte das letzte Kapitel noch mal durchlesen.

Infrarot Technik physikalisch gesehen

Als Infrarotstrahlung (kurz IR-Strahlung, auch Ultrarotstrahlung) bezeichnet man in der Physik elektromagnetische Wellen im Spektralbereich zwischen sichtbarem Licht und der langwelligeren eher unbekannten Terahertzstrahlung. Dies entspricht einem Wellenlängenbereich von etwa 780 nm bis 1 mm. Bei kurzwelliger IR-Strahlung (ab 780 nm) spricht man oft von nahem Infrarot (near infrared, NIR). Bei Wellenlängen von ca. 3–50 Mikrometer von mittlerem Infrarot (mid infrared, MIR). Extrem langwellige IR-Strahlung (50 µm-1 mm) bezeichnet man als fernes Infrarot (far infrared, FIR). Sie grenzt an den Bereich der Terahertzstrahlung. Infrarotstrahlung ist ein Teil der Wärmestrahlung.

Technisch wird auch oft näher unterschieden in:

nahes Infrarot (engl. near infrared) NIR, IR-A nach DIN, 0,78 – 1,4 µm – beschränkt durch die Wasserabsorption und aufgrund der geringen Absorption und Dispersion durch Glasfasern in der Telekommunikation verwendet, IR-B nach DIN, 1,4 – 3 µm Die Wasserabsorption steigt bei 1450 nm stark an

darunter photographisches Infrarot, 0,7 – 1,0 µm: Fotografischer Film kann diesen Wellenbereich aufnehmen. Da gesunde Vegetation in diesem Bereich sehr intensiv zurückstrahlt, werden sogenannte Falschfarben-Infrarot-(Luft)Bilder (Color InfraRed CIR, Wellenbereiche: grün, rot, phot. Infrarot) bevorzugt für die Vegetationsuntersuchung eingesetzt.

mittleres Infrarot (engl. mid IR) MIR nach DIN, 3 – 50 µm

fernes Infrarot (engl. far IR) FIR nach DIN, 50 – 1000 µm

Der MIR und der FIR bilden zusammen den IR-C Bereich.

Die Begriffe sind nicht immer so eindeutig wie für den sichtbaren Bereich definiert und werden teils durch die Anwendungen oder spezielle physikalische Phänomene bestimmt, weshalb es mehrere unterschiedliche Bezeichnungen gibt.