Vorteile und Nachteile von Infrarotheizungen als Alternative zu Wärmepumpen

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Wärmepumpen sind in energiesparenden Neubauten inzwischen die erste Wahl, denn sie nutzen Umweltwärme und sind sehr effizient. Doch unter bestimmten Umständen kann eine Infrarotheizung eine gute Alternative zur Wärmepumpe sein.

Infrarotheizung und Wärmepumpe schnell erklärt

Wärmepumpen und Infrarotheizungen sind beides elektrische Heizungen, funktionieren aber grundverschieden. Eine Infrarotheizung ist eine elektrische Direktheizung, die als flaches Paneel an Wand oder Decke hängt und über die Steckdose mit Strom versorgt wird. Sie basiert auf Strahlungswärme und erwärmt im Gegensatz zu herkömmlichen Heizungen nicht die Luft im Raum, sondern die Wände, den Boden und die Gegenstände. Damit erzeugt sie ein besonders angenehmes Raumklima. Infrarotheizungen sind schnell installiert, günstig und langlebig.

Eine Wärmepumpe befördert die Umweltwärme aus der Außenluft, dem Grundwasser oder dem Erdreich ins Haus. Als Transportmittel dient ein Kältemittel in einem Rohrsystem. Über die Verdichtung dieses Kältemittels macht die Wärmepumpe die Umweltwärme für die Heizung nutzbar. Wird Wärme abgegeben, wird das Mittel entspannt und der Kreislauf beginnt von vorn. Für diese Verdichtung braucht die Wärmepumpe ebenfalls Strom, allerdings weniger als eine Infrarotheizung. Weil Wärmepumpen so effizient sind, werden sie gern für Energiesparhäuser genutzt.

Hoher Aufwand für Installation und Wartung von Wärmepumpen

Beim Vergleich der Effizienz vergisst man jedoch schnell, dass Einbau, Betrieb und Wartung einer Wärmepumpe mit einem nicht unerheblichen Aufwand verbunden sind. Eine Wärmepumpe besteht aus vielen verschiedenen Komponenten wie dem Wärmeerzeuger, der Wärmequellenerschließung (z.B. Erdsonde, Erdkollektor, Luftwärmetauscher, Eisspeicher), einem Pufferspeicher sowie einer Wärmeübergabe, etwa Fußbodenheizung oder Heizkreisverteiler. Hinzu kommen die Regelungselektronik, Geräte zur Messdatenerfassung sowie ein Haustechnikraum, der vorhanden sein muss. All das muss installiert, überwacht und gewartet werden, was natürlich weitere Kosten nach sich zieht.

Infrarotheizung: Unkompliziert und kaum störanfällig

Eine Infrarotheizung lässt sich dagegen ohne viel Aufwand im gewünschten Raum anbringen. Das gesamte System besteht nur aus dem Heizmodul und einem Thermostat. Die Anschaffungskosten sind demnach wesentlich niedriger als bei der Wärmepumpe, zudem ist das System viel weniger störanfällig, da es wenig Verschleiß gibt. Auch der CO2-Fußabdruck aus der Herstellung ist niedrig: Bei der sogenannten Grauen Energie, die bei der Herstellung, Lagerung und Transport von Waren entsteht, schneidet die Infrarotheizung dank ihres geringen Materialaufwands besser ab als eine Wärmepumpe.

Sind Infrarotheizungen Stromfresser?

Früher galten Infrarotheizungen als teure Stromfresser, die zudem nur dann klimafreundlich sind, wenn sie mit Ökostrom betrieben werden. Inzwischen haben sich die Rahmenbedingungen aber zugunsten der Infrarotheizung verschoben. Das gilt vor allem bei Neubauten, die besser gedämmt sind und deshalb deutlich weniger Heizenergie benötigen. Der Anteil der Erneuerbaren am deutschen Strommix steigt zudem von Jahr zu Jahr. Wie eine Studie der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Gestaltung in Konstanz zeigte, spricht in gut gedämmten Gebäuden nichts gegen eine Infrarotheizung, sofern zusätzlich eine Photovoltaikanlage vorhanden ist.

Das Forschungsprojekt IR-Bau

Die Konstanzer Forscher untersuchten zwischen 2017 und 2019 im Projekt IR-Bau die Vor- und Nachteile von Infrarotheizungen im Vergleich zu Heizungen mit Wärmepumpen. Dazu verglichen sie wassergeführte Fußbodenheizungen, elektrische Fußbodenheizungen und Infrarotheizungen miteinander. Das Ziel war, die Unterschiede im Stromverbrauch im Realbetrieb unter Berücksichtigung aller Komponenten zu ermitteln. Außerdem errechneten die Forscher die Ökobilanz und die Lebenszykluskosten über 50 Jahre.

Sie führten dazu Messungen in vier identischen Räumen mit den verschiedenen Heizungstypen durch. Außerdem wurden die vier Räume digital als Simulationsmodell nachgestellt, so dass äußere Einflüsse wegfielen. Zusätzlich gewannen die Forscher Daten aus der Praxis in einem Darmstädter Mehrfamilienhaus mit 40 Bewohnern, das über eine 36 kWp- PV-Anlage verfügt. Dort erfolgt die Beheizung über an den Decken montierte Infrarotheizungen, während die Warmwasseraufbereitung über Durchlauferhitzer erfolgt.

In kleinen und gut gedämmten Gebäuden gewinnt die Infrarotheizung

Das Ergebnis: Infrarotheizungen sind vor allem in Räumen vorteilhaft, die nicht durchgehend in Benutzung sind. Sie zeichnen sich durch eine schnelle Reaktionszeit aus. Die Studie zeigte auch, dass die Nutzer die Wärme aus Infrarotheizungen als sehr behaglich und die Bedienung als sehr einfach empfinden. Infrarotheizungen sind vor allem in kleinen und gut gedämmten Gebäuden eine gute Alternative zu Wärmepumpen. Voraussetzung ist, dass das Gebäude über eine ausreichend große PV-Anlage eigenen Solarstrom erzeugt.

Bei der Betrachtung über 50 Jahre punktet die Infrarotheizung wirtschaftlich, wenn Herstellungs-, Instandhaltungs- und Entsorgungskosten einberechnet werden. Infrarotheizungen verbrauchen zwar mehr Strom, haben dafür aber geringere Betriebskosten, die in Kombination mit einer PV-Anlage unter einem Wärmepumpensystem liegen.

Die Einsatzgrenze von Infrarotheizungen definieren die Forscher bei sehr gut gedämmten Wohngebäuden mit einem jährlichen Heizenergiebedarf von unter 30 kWh/m² bei etwa 1.500 – 2.000 m² beheizter Wohnfläche. Der genaue Wert ist jedoch immer von den jeweiligen Rahmenbedingungen abhängig. Je kleiner und je besser gedämmt ein Gebäude ist, desto größer sind die wirtschaftlichen und ökologischen Vorteile einer Infrarotheizung gegenüber einer Wärmepumpe.

Investiert man also die geringeren Anschaffungskosten der Infrarotheizung in eine Photovoltaikanlage, erhält man ein System, dass zwar weniger effizient heizt, dafür aber große Mengen an erneuerbarem Strom erzeugt. Eine Infrarotheizung kann diesen Strom direkt nutzen. Dabei sollte die PV-Anlage so dimensioniert sein, dass in Verbindung mit einer auf Eigenverbrauch optimierten Regelung der Netzstrombezug einer Wärmepumpe über die Heizperiode erreicht wird, schreiben die Forscher in ihrem Fazit. Ein Nachteil bei dieser Lösung ist natürlich, dass Stromerzeugung und -verbrauch nicht immer zeitgleich stattfinden. Hier kommen künftig intelligente Lösungen für Stromspeicherung und Netzausgleich zum Zuge.

Folgeprojekt IR-Bau 2 soll weitere Fragen klären

Seit Ende 2020 läuft das Projekt IR-Bau 2, das weitere Untersuchungen zur Ableitung belastbarer Planungsempfehlungen durchführt. Dabei geht es um die Auswirkungen der Gebäudegröße (absoluter Energieumsatz) und der Gebäudetypologie (Lastprofil) auf die ökonomische und ökologische Bewertung. In mehreren Gebäuden führen die Forscher dazu messtechnische Analysen durch. Sie wollen auch klären, wie sich unterschiedliche Infrarot-Technologien und ihre Montageart im Raum auf Effizienz und Behaglichkeit auswirken und welchen Einfluss verschiedene Regelstrategien bei der Beheizung auf den Eigenverbrauch des PV-Stroms haben.

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