Ist es wirklich so, dass die extrem flachen Infrarot Elektroheizungen heizwirksamer als aufwendige Warmwasserheizungen und andere Warmluftsysteme sind? Hier lernen Sie zwei wissenschaftliche Untersuchungen kennen, in denen die meisten üblicherweise gestellten Fragen zur Effizienz der Infrarotheizung beantwortet werden.

Wir stellen Ihnen zwei aufschlußreiche Analysen vor, welche die Energieeffizienz der Infrarotheizungen in vergleichenden Betrachtungen mit wissenschaftlichen Methoden untersuchen, die in der Fachwelt unstrittig sind. Die verwendeten Methoden gehören zum üblichen Handwerkzeug von Wissenschaftlern, Ingenieuren und Architekten. Um die Analysen nachvollziehen zu können, genügen im großen und ganzen Grundkenntnisse der Physik und Mathematik (Schulkenntnisse). Beide Forschungsberichte bemühen sich außerdem um Allgemeinverständlichkeit. 

Die Forschungsberichte können Sie als PDF-Datei herunterladen und entsprechend Ihrer persönlichen Informationsbedürfnisse im Originaltext selbst lesen. In unserer zusammenfassenden Darstellung der Untersuchungen beschränken wir uns deshalb kurz und bündig auf die Punkte, die nach unserer Beratungserfahrung für sehr viele Verbraucher am wichtigsten sind.

Abschliessend zeigen wir auf, inwiefern sich die beiden wissenschaftlichen Analysen ergänzen - und welche Schlußfolgerungen sie aus unserer Sicht im Rahmen einer ganzheitlichen Betrachtung nahelegen. 

Allgemeines zur Einführung (Lesehilfe)

Das Raumklima ist ähnlich komplex wie das Wetter. Bei einem wissenschaftlichen Vergleich der Energieeffizienz unterschiedlicher Heizsysteme ist deswegen eine Vielzahl von Einflussgrössen zu berücksichtigen. Messungen müssen zudem unter identischen Bedingungen und über einen langen Zeitraum durchgeführt werden. Dies ist sehr aufwendig. Verfügt man bereits über eine ausreichende Datenbasis lassen sich manche Fragen auch mit Hilfe von Computer-Simulationen klären. 

Hinsichtlich der "Energieeffizienz" sind verschiedene Aspekte oder Stufen zu beachten. Wesentlich ist vor allem die Unterscheidung von Primärenergie, Endenergie und Nutzenergie:

Die Ebene der Nutzernergie ist das, was den Verbraucher am meisten interessiert: Wieviel Heizernergie wird bei den jeweiligen Heizformen aus 1 Kilowatt Endenergie tatsächlich erzeugt? Hier geht es also um die Performance der jeweiligen Heiztechnik: Wieviel Wärme holt ein bestimmtes Heisystem aus der verwendeten Energieform tatsächlich raus? Jedes Prozent mehr bei der Nutzernergie senkt die Kosten.

Die Primärenergie ist entscheidend für die Nachhaltigkeit. Bezüglich der Klimaerwärmung beispielsweise macht es einen großen Unterschied, ob mit Kohle oder Holz, Erdgas oder Biogas, fossilem oder Öko-Strom geheizt wird. Wichtig ist aber auch, welche Primärenergien knapp werden und welche erneuerbar sind.

Bei der Endenergie steht der Wirkungsgrad der Energieerzeugung und Anlieferung im Vordergrund: Vor allem wieviel Energieverluste feststellbar sind, um die für den Verbrauch bereitgestellte Energie anzuliefern. Das ist nicht nur für die tatsächlichen Heizkosten bedeutsam, sondern bei fossilen Energieträgern auch ein maßgeblicher Ökofaktor.

Masseinheit für Energiemessungen und Vergleichsberechnungen sind Kilowatt (KW) bzw. Kilowatt pro Stunde (KWh). 1 Liter (l) Öl liefert z.B. 10,08 KWh/l.  

Infrarotheizung & Gasheizung

In einer aufwendigen wissenschaftlichen Vergleichstudie der Universität Kaiserlautern wurde nachgewiesen, dass die Energie-Effizienz einer ausschließlichen Vollbeheizung mit Infrarot Elektroheizungen gegenüber einer zentralen Niedertemperatur-Gasheizung auf der Stufe Nutzernergie deutlich besser ist: Die Vergleichsmessungen führten zu dem Ergebnis, dass der Endenergieverbrauch der Gasheizung mehr als das 2,5fache der Infrarot Elektroheizung betrug, um diesselbe Heizleistung zu erreichen.

Bezüglich des Verhältnisses Primärenergie und Endenergie wird festgestellt, dass die Infrarot Elektroheizung zu 100% regenerativ betreibbar ist und bei ökolektrischem Betrieb das Klima nicht belastet. 

Infrarotheizung & Wärmepumpenheizung

Die Hochschule Luzern hat anhand grafischer Auswertungen in einer Simulationsstudie aufgezeigt, dass die Infrarot Elektroheizung gegenüber der elektrisch betriebenen Wärmepumpenheizung keine höhere Effizienz im Verhältnis von Primärenergie und Endenergie hat. Das versteht sich eigentlich bei Erdwärme von selbst, weil der Stromverbrauch für den Kompressor einer Wärmepumpenheizung geringer ausfallen muss als bei einer Elektroheizung, welche die gesamte Heizlast aus Strom erzeugen muss. Außerdem wird bei Wärmeaustauschern die sogenannte Anergie genutzt.

In der Schweiz war jedoch von Vertreibern elektrischer Infrarotheizungen allen Ernstes behauptet worden, elektrische Infrarotheizungen wären hinsichtlich des Energieverbauchs Wärmepumpenheizungen vergleichbar, was heftigen Widerspruch aus Kreisen der Wissenschaft, Fachwelt und Heizungsbranche hervorrief.  Es ist explizites Ziel der Studie zur Klärung der in diesem Zusammenhang diskutierten Streitpunkte durch eine wissenschaftlich-systematische Betrachtung und wissenschaftlich nachvollziehbare Berechnungen beizutragen.

Den Computer-Simulationen zufolge liegt der Effizienzvorteil der Infrarotheizung gegenüber der konvektionellen Wärmepumpenheizung hinsichtlich der Nutzenergie - im Gegensatz zu unseriösen Versprechungen - "nur" bei ca. 5%. Unabhängig von der aufgeregten Debatte in der Schweiz sind 5% mehr Endenergie-Ausbeute freilich immer noch als nennenswerter Effizienzvorteil der Infrarot Elektroheizung gegenüber einer konvektionellen Heizung anzusehen, da jedes gewonnene Prozent an Nutzenergie die Heizkosten senkt. 

Ein Simulationsmodell für einen 100% ökoelektrischen Betrieb der Infrarotheizungen ist in der Studie nicht enthalten.

Gesamtheitliche Betrachtung beider Untersuchungen

In der Luzerner Studie werden keine direkten empirischen Vergleichsmessungen unter Echtzeitbedingungen durchgeführt. Objekt der Untersuchung ist ein Zweifamilien-Haus mit Ölheizung in "energetisch schlechtem Zustand", dessen energietechnisch relevanten Daten nach Aussage der Autoren umfassend bekannt sind. Mit diesen Daten werden Computer-Simulationen durchgeführt. Die dynamischen thermischen Simulationen ermöglichen es, Parameteränderungen vorzunehmen und deren Auswirkungen auf die Energieeffizienz mittels physikalischer Gesetze und mathematischer Interpolationen zu prognostizieren. Da es sich um "Modellvergleiche" handelt - denen keine empirische Messungen des Energieverbrauchs der Wasserpumpenheizung und Infrarotheizung unter identischen Echtzeitbedingungen zugrunde liegt - ist das Ergebnis der Studie jedoch nicht wirklich robust. Die Simulationsstudie ist aber schon aufgrund der Verschiedenartigkeit der Methode eine wertvolle Ergänzung der "Einzelfallstudie" aus Kaiserlautern. Durch die Modelberechnungen wird es beispielweise möglich den Anteil des Erdwärme-Primärenergievorteils der Wärmepumpenheizung näher zu beziffern (ca. 2 Drittel bei Warmwasserheizkörpern, die Hälfte bei Fußbodenheizung).  

Die wissenschaftliche Untersuchung der Universität Kaiserlautern wurde in zwei vergleichbaren Altbau-Wohnungen u.a. unter identischen Außentemperaturbedingungen und bei gleichartigem Heizverhalten durchgeführt. Hier wurde akribisch darauf geachtet, dass ein Echtzeitvergleich gewährleistet wird.  Es handelt sich um eine klassische empirische Feldstudie, die sich streng an die ermittelten Daten hält und auch keine Schlussfolgerungen auf Objekte jenseits des betrachteten Umfelds vornimmt. 

Folgende Schlussfolgerung drängt sich der Sache nach jedoch geradezu auf: 

Weil sich Gas-, Öl- und andere Zentralheizungen nur bezüglich der Brennertechnik, welche auf den vorgesehenen Brennstoff ausgelegt ist, aber nicht hinsichtlich der Wärmezuleitung (Heizungsrohre) und Wärmeabgabe (konvektionelle Heizkörper) unterscheiden, scheint das Ergebnis der wissenschaftlichen Analyse bezüglich der Wärmeabgabe im Raum wenigsten tendenziell auf andere Gebäude-Zentralheizungen übertragbar zu sein. 

Bezüglich der Wärmeabgabe im Raum erweist sich die Infrarotheizung auch gegenüber der Wärmepumpenheizung zu ca. 5 % effizienter, wie in der Untersuchung der Hochschule Luzern ermittelt wurde. Da Erdwärmeheizungsanlagen in der Anschaffung um ein Vielfaches teurer als Infrarotheizungen sind, sind Infrarotheizungen vor allem für Bauherren mit knapper Liquididät wirtschaftlich eindeutig attraktiver.

Die Luzerner Untersuchung zeigt zudem, dass die Infrarotheizung auch im Vergleich zu einer Fußbodenheizung einen besseren Nutzenergiewert hat.   

Sowohl elektrische Infrarotheizungen als auch elektrische Wärmepumpenheizungen sind mit Ökostrom zu 100% regenerativ betreibbar. Diese beiden Heizformen gegeneinander ausspielen zu wollen, macht keinen Sinn: Beide Heizungsformen gehören zu den ökologisch einwandfreien Optionen der Energiewende. Die Wärmepumpenheizung hat bezüglich einer energiepolitischen Gesamtbilanzierung den Vorzug, dass sie zu ca. 2 Dritteln anergetisch (mit leistungsschwacher Energie) versorgt werden kann. Bei der Anschaffung kostet die Wärmepumpenheizung zwar erheblich mehr als die Infrarotheizung. Dafür ist sie aber bei den laufenden Heizkosten und damit auf lange Sicht günstiger (nach Amortisation). Außerdem ist es möglich evtl. auftretende Leistungsschwächen der Wärmepumpenheizung problemlos und kostengünstig durch Infrarotheizungen auszugleichen. Mehr Info

Fossile Energieträger setzen dagegen immer CO2 frei - auch bei hochmodernen Brennwerttechniken. Heiztechniken auf Basis fossiler Energieträger müssen daher schrittweise durch klimaverträgliche Heizformen ersetzt werden. Mehr Info 

Bemerkenswert ist, dass beide Studien die Infrarotheizung anhand von Daten bewerten, die in einem Umfeld gewonnen wurden, in der die Infrarotheizung eigentlich schlechte Karten hat: In energetisch nicht sanierten Bauten kann die Infrarotheizung ihre Wirksamkeit nicht voll entfalten, weil die Raumhülle als Riesenheizkörper dort immer suboptimal ist. Da Konvektionsheizungen die Luft direkt erwärmen, erzielen sie bei der Messung der Lufttemperatur in Räumen mit schlecht gedämmten Aussenwänden bessere Werte. Denn die Temperatur der konvektionellen Heizkörper selbst wird von Wärmebrücken einer geschlossenen Raumhülle nicht nennenswert vermindert - sie gibt annähernd immer die gleiche Wärme für die Lufterwärmung ab. Bei der Infrarotheizung ist dagegen jede Wärmebrücke zugleich auch immer ein Heizkörperdefekt, der die Wärmeabgabe an die Luft direkt reduziert.

Trotzdem konnten in den hier vorgestellten wissenschaftlichen Untersuchungen bessere Nutzenergie-Werte bei der elektrischen Infrarotheizung festgestellt werden. 

Schon deswegen wäre es interessant, die an der Hochschule Luzern verwendeten Simulationsprogramme mit den beim empirischen Vergleich der Energieeffizienz von Infrarotheizung und Gasheizung ermittelten Echtzeitdaten zu füttern. Auf dieser Basis ließen sich aufschlussreiche Modelle aufstellen. Zum Beispiel, um die Veränderung des Energiebedarfs entlang einer Wärmeschutzskala quantifizieren zu können. Oder um die energetische Bilanz einer ausschließlich mit Ökostrom betriebenen Infrarot Vollbeheizung exakter beziffern zu können.

Besonders interessant ist die Frage, inwieweit die Effizienz der Infrarotheizung auf der Stufe Nutzenergie in Verbindung mit bauseitigen Wärmeschutzmaßnahme evtl. sogar als überproportionale Wirtschaftlichkeitsverbesserung wissenschaftlich nachvollziehbar belegt werden kann. 

Fazit für die Anwendungspraxis

Es gibt aktuell kein anderes Heizsystem, das bezüglich Anschaffungskosten und Verbrauchskosten so preisgüstig wie die  elektrische Infarotheizung ist. Ob mit oder ohne Wärmeschutzmaßnahmen. Ob EnEV-konform oder EnEV-befreit.

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