Strahlungsheizung

Eine Strahlungsheizung oder Wärmewellenheizung ist eine Infrarotheizung, deren beabsichtigte Wärmeübertragung maßgeblich durch Wärmestrahlung erfolgt. Man unterscheidet verschiedene Bauformen: die großflächigen Niedertemperaturstrahler wie Flächenheizungen und die sichtbar glühenden Hochtemperaturstrahler wie Infrarotstrahler mit Reflektoren. Viele Heizkörper sind Mischformen mit sowohl strahlenden Flächen als auch zusätzlichen Rippen oder Lamellen, um die ebenfalls stattfindende Konvektion zu erhöhen.

Jeder Körper, dessen Temperatur über dem absoluten Nullpunkt liegt, gibt Wärmestrahlung an seine Umgebung ab. Die Leistung und Wellenlänge dieser Strahlung hängt gemäß dem Stefan-Boltzmann-Gesetz und dem Wienschen Verschiebungsgesetz von der Temperatur des Strahlers ab. Die abgestrahlte Leistung eines Körpers ist etwa abhängig von der vierten Potenz der Temperatur. Je höher diese ist, bei desto kürzeren Wellenlängen liegt das Maximum der Verteilung.

• Objekte strahlen bei Raumtemperatur um 20 °C langwellige Wärmestrahlung ab, die Wellenlänge liegt größtenteils oberhalb 3 μm mit einem Maximum bei etwa 10 μm. Gemäß Einteilung des Spektralbereichs von Infrarotstrahlung wird dies mittleres Infrarot genannt (knapp IR-C).

• Die Oberfläche eines dunkelrot glühenden Heizstabs strahlt mit einem Maximum bei 2–3 μm im nahen Infrarotbereich (IR-B).

• Die heiße Sonne strahlt mit ihrer weißen Sonnenstrahlung ebenfalls im nahen IR-Bereich, jedoch überwiegend kurzwellig im sichtbaren Bereich, das Maximum der Wellenlänge liegt an der Erdoberfläche bei etwa 600 nm.

Das physikalisch korrekt ausgedrückte Wirkprinzip der Strahlungsheizung – bezogen auf den Strahlungsanteil – ist der Strahlungsaustausch des Strahlers mit seiner Umgebung. Bei im Vergleich zur Umgebung kleinflächigen Hochtemperaturstrahlern kann die Rückwirkung der Umgebung auf den Strahler vernachlässigt werden. Bei größeren Niedertemperaturstrahlern mit etwa derselben Temperatur einer menschlichen Haut ist jedoch die Balance entscheidend für die menschliche Behaglichkeit.

Bei der Strahlungsheizung wird ein möglichst großer Teil der Wärmeenergie durch Wärmestrahlung direkt an Menschen übertragen. Jedoch gelangt diese ebenfalls an alle beaufschlagten Flächen. Alle Gegenstände und Materialien, die Wärmestrahlung absorbieren, geben wiederum Wärme durch Wärmestrahlung und Wärmeleitung an die Raumluft ab. Dabei ist Fensterglas für langwellige Wärmestrahlung praktisch undurchlässig^[1], sie wird dabei absorbiert oder zurück in den Raum reflektiert^[2]. Hingegen absorbiert die Luft selber fast keine Wärmestrahlung.

Bei einer großflächigen Niedertemperaturheizung erwärmen sich mit der Zeit alle einigermaßen isolierten Oberflächen eines Raums, sowie die Raumluft durch Wärmeleitung und allenfalls etwas Zirkulation bei Konvektion oder Lüftung. Die sich einstellende thermischen Behaglichkeit hängt vom Verhältnis der Luft- und Strahlungstemperaturen ab. Solange sie sich nicht wesentlich unterscheiden, kann man als empfundene Temperatur ihren Durchschnitt nehmen.

Bei Heizstrahlern im Freien werden die relativ kleinen glühenden Flächen meistens mit Reflektoren in eine Richtung gelenkt oder sogar etwas fokussiert, so dass Menschen und Körperteile erwärmt werden können über einige Distanz und unabhängig von der Lufttemperatur. Durch mehrere solcher Heizkörper kann der Anteil „beschatteter“ Körperteile reduziert werden. Die Glühkörper und Bauteile verlieren auch Wärme durch Konvektion, die ganz verloren geht. Die verlorene Energie kann beträchtlich sein, wie bei Feuern im Freien oder in offenen Cheminées. Trotz dieser Verlusten sind Heizstrahler oder Feuer oft die einzige Möglichkeit mobile Menschen in Außenbereichen oder großen Hallen zu erwärmen. Bei stationären und speziellen Anwendungen sind beheizte Sitze oder Kleidungsstücke effizienter, da sie in einer isolierten Umgebung mit fast reiner Wärmeleitung ohne Verlust durch Konvektion funktionieren.

Häufiger als Nieder- oder Hochtemperaturstrahler sind mittelgroße Heizkörper, die bei mittleren Temperaturen sowohl strahlen als die Raumluft durch Konvektion erwärmen. Das Verhältnis zwischen Strahlung und Konvektion solcher Radiatoren ergibt sich durch deren Konstruktion. Heizkörper, die geeignet sind mit den etwas reduzierten Vorlauftemperaturen von Wärmepumpenheizungen betrieben zu werden, sind oft großflächig und glatt oder aus einer einzigen Reihe von Röhren gefertigt. Sie strahlen in den Raum, erhitzen jedoch in der Regel besonders auch die Wand, an der sie montiert sind, so dass ebenfalls Konvektion entsteht. Heizkörper für Wasser mit höheren Vorlauftemperaturen oder gar Dampf, die von einem mit Gas, Öl oder Holz befeuerten Kessel (früher auch mit Kohle) erzeugt werden können, bestehen aus mehreren Reihen von Röhren, Flächen mit zusätzlichen Rippen, oder umfangreichen Gusskonstruktionen, die auch strahlen, jedoch hauptsächlich einen Strom von warmer Luft erzeugen.

Eine besondere Mischform ist die Heizleiste. Diese erzeugt als Konvektionsheizung einen dünnen großflächigen Wärmeschleier vor einer Wand oder einem Fenster, erwärmt diese dadurch, die dann wiederum Wärme abstrahlen.

Die Wirkmedien dieser Flächenheizungen sind entweder Wasser oder in Folien eingebettete flächige elektrische Heizmatten. Gängige Bauformen dabei sind Fußbodenheizung, Wandheizung oder Deckenstrahlungsheizung.

Um als Infrarotheizung bezeichnet zu werden, müssen Heizflächen mit einer Oberflächentemperatur von 40 bis 200 °C gemäß dem Bundesverband-Infrarotheizung e.V. mindestens 40 % der Energie über Infrarotstrahlung übertragen.^[3]

Strahlungsheizkörper im Niedertemperaturbereich benötigen eine relativ große raumseitige Abstrahlfläche. Sie können in raumbegrenzende Bauteile integriert sein oder als flache Bauelemente auf Wand oder Decke appliziert sein. Deren Masse und Beschaffenheit beeinflussen die Schnelligkeit der Wärmeabgabe oder Rücknahme. Besonders mit Wasser betriebene Bodenheizungen müssen in einem Teil der Bodenkonstruktion eingebettet sein und sind somit etwas träge in ihrer Regulierbarkeit.

Beispiele von Bauformen sind

• elektrische Heizstrahler, z. B. Badzusatzheizung und Wickeltischwärmer, sowie
• Gasheizstrahler, z. B. der katalytische Bauheizer, Terrassenstrahler (in der Alltagssprache auch Heizpilz genannt, was auch als Marke eingetragen ist^[4], und in Österreich Heizschwammerl genannt) und die industrielle Hallenarbeitsplatzheizung.

Durch die hohe Temperatur besteht zumindest Verbrennungsgefahr oder sogar Brandgefahr, der durch entsprechende Vorsichtsmaßnahmen begegnet werden muss.

Nach rasch steigender Beliebtheit existieren wegen des hohen Energiebedarfs und weiteren Gründen vielerorts Verbote für den Einsatz von Terrassenstrahlern im Außenbereich von öffentlichen Betrieben wie Gaststätten. Ein Verbot für die gelegentliche private Nutzung existiert nicht.^[5][6] Die Vorgaben variieren je nach Land und Stadt. In Basel ist der Einsatz von erneuerbar betriebenen Heizpilzen in der Gastronomie seit 2017 als Ausnahme vom generellen Verbot erlaubt, z. B. mit Pellets.^[7]

Eine Sonderform des elektrischen Heizstrahlers ist die Rotlichtlampe für landwirtschaftliche oder medizinische Zwecke. Im Prinzip ist sie eine Glühlampe, die bei einer niedrigen als für die Beleuchtung übliche Temperatur betrieben wird und mit einem roten Filter versehen ist. Für diesen Zweck gibt es auch (unsichtbar) heiße Heizelemente, die in großen Parabolspiegeln montiert sind.

Die Vor- und Nachteile von Niedertemperatur-Flächenheizungen liegen in der gleichmäßigen und behaglichen Temperaturverteilung mit minimalem Luftzug sowie der Trägheit von Ausführungen mit viel Speichermasse.

Zu den Vorteilen von elektrischen Infrarotheizungen mit geringer Speichermasse zählen die niedrigen Investitionskosten, die nicht nötige Wartung und Instandhaltung, die kurze Reaktionszeit und ein hoher Wirkungsgrad am Ort der Heizung durch vollständige Wandlung von elektrischer Energie in Wärmeenergie. Durch die geringe Aufheiz- und Abkühlzeit ergeben sich eine schnelle bis unmittelbare Wirkung, eine hohe Regulierbarkeit, und damit Energiersparnis bei selten, nur teilweise oder temporär benutzten Räumen. Jedoch wird dabei die Wertigkeit der elektrischen Energie reduziert.^[8] Verglichen mit Wärmepumpenheizungen benötigen Infrarotheizungen wie jede Widerstandheizung etwa dreimal so viel elektrische Energie für dieselbe unmittelbar gelieferte Wärmeenergie. Somit sind auch Infrarotheizungen vielerorts nicht zugelassen als Hauptheizung bei Neubauten außer in Ausnahmefällen.^[9]

Die Reaktionszeit der Heizwirkung ist umso kürzer, desto kleiner die aktive Masse eines Strahlers und desto höher ihre Temperatur. Das reicht von Stundenbruchteilen bei Bodenheizungen, Minuten bei leichten Flächenheizungen, Sekunden bei rotglühenden Heizstrahlern, bis zu „augenblicklich“ bei orange bis gelb glühenden Halogenstrahlern und Glühlampen. Da die aktiven Heizelemente bei hohen Temperaturen besonders klein werden, lassen sie sich dann mit polierten Reflektoren effizient in eine Richtung fokussieren. Somit eignen sich mobile Heizstrahler für die unmittelbare Erwärmung von Personen auch über gewisse Distanzen und bei minimaler Erwärmung der Luft, also auch in offenen Bereichen. Hier wird die Wertigkeit der elektrischen Energie etwas besser ausgenützt als bei der reinen Widerstandsheizung, aber der momentane Stromverbrauch bleibt hoch und die Geräte eignen sich eher für den temporären, überwachten Einsatz. Auch weil ein umgekipptes Gerät brennbare Materialien des Bodens in Brand setzen kann.

• A. Kollmar, W. Liese: Die Strahlungsheizung. 4. Auflage. R. Oldenbourg, München 1957.
• Bernd Glück: Strahlungsheizung – Theorie und Praxis. Verl. für Bauwesen / C. F. Müller Verl., Berlin / Karlsruhe 1982, ISBN 3-7880-7157-5. Auszüge online
• Laszlo J. Bánhidi: Radiant heating systems: design and applications. (= International series on building environmental engineering; 3) Pergamon Press, Oxford 1991, ISBN 0-08-034345-7.

• Funktionsweise sowie Vor- und Nachteile der Wärmewellenheizung einfach erklärt

1. ↑ Claus Meier: Bauphysik des historischen Fensters, Informationsschriften der Deutschen Burgenvereinigung e. V., Beirat für Restaurierung, PDF-Datei
2. ↑ F.Frieß: Wechselwirkung von Strahlung mit Glas und Glasbeschichtungen PDF-Datei
3. ↑ Infrarotheizung und Strahlungswirkungsgrad
4. ↑ So gefährlich ist der Heizpilz wirklich. In: welt.de. 30. Januar 2008, abgerufen am 19. April 2016. 
5. ↑ Heizpilze müssen im Winter aus bleiben. In: Süddeutsche Zeitung. 13. Dezember 2017, abgerufen am 21. Dezember 2018. 
6. ↑ Städte verbieten Heizpilze – Keine „Killerpilze“ im Café. In: taz. 11. November 2007, abgerufen am 21. Dezember 2018. 
7. ↑ Heizstrahler für die Aussenbewirtung. In: Kanton Basel-Stadt. 10. Januar 2023, abgerufen am 27. Dezember 2025. 
8. ↑ Energieentwertung. LEIFIphysik, abgerufen am 5. Dezember 2025. 
9. ↑ Faktencheck: Vor- und Nachteile von Infrarotheizungen. In: Energieinstitut Vorarlberg, abgerufen am 5. Dezember 2025.