Hallo,
angeregt durch einen Artikel im Heizungsforum frage ich mich Folgendes:
Ja, kennen wir, nicht wahr?
Da ging es um diese Fa.
http://www.saxonica.eu/heizung-sauna/Infrarot-Wandhe…
Es gibt Anbieter von sog. „Wärmewellen“ oder „Infrarot“
Heizungen, die bei recht niedrigen Temperaturen der heizenden
Oberfläche versprechen, dass ihre Heizkörper nur sehr wenig
Leistung durch Konvektion abgegeben und viel Leistung als
Strahlungsleistung abgeben.
Da wird viel Müll geredet und alles mögliche versprochen.
Am sinnlosesten sind Aussagen wie: „Strahlung so gesund wie die Sonne.“
und natürlich das Versprechen einer deutlich effektiveren und
preiswerteren Elektroheizung als andere Verfahren.
Da wird z.B. eine Heizung mit 700W bei 1192mm x 592mm
Oberfläche angeboten, die Oberfläche sei „rauhfaserähnlich
strukturiert, da damit die strahlende Fläche um den Faktor 2,5
vergößert wird und die Abstrahlung der Wärmewellen diffuser wird“.
Das ist Humbug pur.
Flächenstrahler strahlen im IR-Bereich eh mit ca. 180° diffus ab.
Im weiten IR-Bereich verhalten sich auch alle Stoffe außer glänzenden
Metallen annähernd wie schwarze Strahler mit einem Stahlungskoeff.
von. ca. 0,9.
http://de.wikipedia.org/wiki/Schwarzer_Strahler
http://de.wikipedia.org/wiki/Emissionsgrad#Tabellen
Wenn da aber schräg abgestrahlt wird und dabei benachbarte Strukturen
getroffen werden, nützt die größere Oberfläche überhaupt nix.
Wenn du dich mit Abstand von z.B. 3m davor stellst, dann wirkt da
genau die sichtbare Oberfläche als effektive Abstrahlfläche und nicht mehr.
Die vergrößerte Oberfläche nutzt aber evtl. der Konvektion.
Zudem liest man von maximal 90° Oberflächentemperatur
(„keine Verbrennungsgefahr“ - na, fass mal 90° an, aber das
ist was anderes).
Frage:
Wie verhält sich der Anteil der an IR abgebenen Leistung zur
Konvektion bei einer weißen Oberfläche bei 90°C?
Kann man leicht abschätzen:
http://de.wikipedia.org/wiki/Stefan-Boltzmann-Gesetz
Bei ca. 90°C (363K) hat man pro 1m² Oberfläche ca. 900W Abstrahlung
und ca. 370W Einstrahlung aus der Umgebung (ca. 20°C)
Es werden also netto ca. 530W/1m² abgestrahlt.
Für die oben genannte Fläche 1,19m x 0,59m wären es also ca. 370W.
Dann müßte die Rückseite aber gut isoliert sein, um vergleichsweise
wenig Strahlung abzugeben. Andernfalls würde sich die benachbarte
Wandfläche gut erwärmen und stünde im Strahlungsgleichgewicht mit der
Rückseite des Heizers.
Für Konvektion gibt es eine Faustformel:
Pv = 5,6 +4v(W/(m²+K) mit v in m/s
Nehmen wir v=0,5m/s an (Kamineffekt), dann wäre die Konvektion
ca. 8W/(m²+K). Bei ca. 70 grd Differenztemp. also ca. 560W pro 1m².
Macht für die Vorderfläche ca. 400W.
Gesamt: 370W + 400W = 770W -> die Oberflächentemp. muß sogar etwas
unter 90°C liegen (logisch, die 90°C sind sicher mit etwas Reserve
angegeben).
Dies gilt aber nur für den Fall, dass die Rückseite sehr gut isoliert ist.
Da die Dämmschicht aber nur wenige mm dick sein kann, wird über die
Rückseite sicher auch noch ein merklicher Teil Wärme abgegeben.
Dieser kann von der Heizungsrückseite und der gegenüberliegenden
Wand nur per Konvektion wirksam abgeführt werden, falls die Heizung
mit einem Spalt zur Wand montiert ist.
Ich würde da auch noch ca. 100W ansetzen.
Je niedriger aber die Oberflächentemp. wird, umso mehr verschiebt sich
der Anteil Wärmeabgabe in Richtung Konvektion (wegen Zusammenhang
Strahlungsleistung ~ 4 Potenz zur Temp. -> Boltmanngestzt).
Die Konvektion ist aber etwa linear zur Temp.-Diff.
Rein gefühlsmäßig würde ich sagen: Da wird immer noch ne Menge
über Konvektion abgegeben. Damit nennenswert IR abgestrahlt
wird, müsste da nicht die Oberfläche besser tiefschwarz und
weitaus heißer sein?
Tiefschwarz spielt keine Rolle, aber da die Strahlung mit der 4 Potenz
zur Temp. zunimmt, ist die Oberflächentemp. äußerst relevant.
Real wird so ein „IR-Strahler“ ca. 35% per Strahlung abgeben.
Das schafft aber auch jeder Kachelofen, wenn er ordentlich heiß ist.
Die Behauptung, Flächenheizungen würden hauptsächlich strahlen
und hätten keine merkliche Konvektion ist deshalb reinweg eine Lüge.
Als Deckenheizung wird die Bilanz etwas besser für die Strahlung
aussehen.
Einen deutlich höheren Strahlungsanteil erreicht man mit deutlich
höheren Temp. Eine Glühlampe gibt fast die gesamte Energie
als Strahlung an, nur leider ist der größte Teil nicht sichtbar.
Die sogenannten Quarzstrahler haben auch einen hohen Strahlungsanteil.
Gruß Uwi
). LG