IKZ-HAUSTECHNIK, Ausgabe 5/1998, Seite 96 ff.


HEIZUNGSTECHNIK


Dunkelstrahler zur Hallenbeheizung

Dipl.-Ing. Jochem Schulte

Die Beheizung von Hallen ist ein Gebiet, auf das sich der Fachhandwerker nicht täglich begibt. Aber jedes Mal stellt sich die Frage, welches System man dem Bauherrn bzw. Kunden empfehlen soll. Der Autor dieses Artikels betrachtet eine Möglichkeit der Hallenbeheizung: den gasbeheizten Dunkelstrahler.

Die Strahlungsheizung

Bei der Strahlungsheizung nutzt man - im Gegensatz zu konvektiven Luftheizsystemen - nicht die Luft als Wärmeträger. Die Energie wird in Form von Wärmestrahlung in den Raum gebracht. Erst beim Auftreffen auf feste Körper wandelt sich die Energie in Wärme um. So können auch größere Entfernungen (Höhen) nahezu verlustfrei überbrückt werden. Die Energie wird zwar unter der Decke erzeugt, aber erst im Aufenthaltsbereich der Personen wirksam (Bild 1).

Bild 1: Wärme dort, wo sie benötigt wird.

Spricht man von Strahlungsheizung, so muß man drei Grundsysteme unterscheiden:

- Hellstrahler,
- Dunkelstrahler,
- Deckenstrahlplatten.

Besonders die Dunkelstrahler erleben in den letzten Jahren eine stark steigende Akzeptanz unter den Fachhandwerkern und vor allen bei den Betreibern von Hallenheizsystemen.

Der Dunkelstrahler

Auch bei den Dunkelstrahlern gibt es verschiedene Bauformen, die es zu unterscheiden gilt. Allen Bauformen ist gleich, daß die Wärme über geschlossene Strahlflächen abgestrahlt wird. In Deutschland werden hauptsächlich zwei Bauarten eingesetzt: die Modulheizstrahler und die Strahlungsbänder (Bild 2).

Bild 2: Prinzipieller Aufbau eines Modulstrahlers.

Gerade die Modulheizstrahler sind für den Fachhandwerker eine interessante Alternative, da sie sich flexibel einsetzen lassen. Sie werden - je nach Hallengröße - als Einzelstrahler oder in Gruppen als Wärmesysteme angeordnet.

Grundsätzlich sind die Modulheizstrahler in Hallen mit Dauerarbeitsplätzen ab einer Höhe von 4,0 bis 4,5 m anwendbar. Jeder Anwendungsfall hat dabei seine spezifischen Vorteile für den Betreiber und Nutzer der Halle. Bei der vollflächigen Beheizung einer Halle ist es sinnvoll, die Strahler so hoch wie möglich anzuordnen. Modulheizstrahler finden Anwendung in Industriehallen, Werkstätten, Lager- und Versandhallen, Autohäuser, Ausstellungshallen, Sporthallen, Tennis- und Squashhallen (Bilder 3 u. 4).

Bild 3: Modulstrahler in einer industriellen Fertigungshalle.

Der Modulheizstrahler besteht aus zwei Strahlrohren, einem 180-Umlenkbogen, dem Brenner und den Strahlungsreflektoren. Der Brenner des Modulheizstrahlers erzeugt eine lange, schlanke Flamme, die in einem hochhitzebeständigem Strahlrohr brennt und für gleichmäßige Wärmeverteilung ohne überhitzte Zonen sorgt. Außerdem arbeitet er außerordentlich geräuscharm.

Bild 4: Der Modulstrahler sorgt in der Lagerhalle für eine gleichmäßige Temperaturverteilung.

Das Reflektorprofil bestimmt zum großen Teil die Wirksamkeit der Strahlung. Der Reflektor besitzt genau berechnete Winkelkantungen, damit die Wärmestrahlen optimal abgestrahlt werden können.

Die hohe Zuverlässigkeit der Modulheizstrahler basiert auf der sorgfältigen Auswahl der Bauteile und der hohen Qualität der Brennereinrichtung.

Warum Dunkelstrahler?

Es sprechen viele Argumente für den Einsatz einer Dunkelstrahlerheizung. Hier sollen nur einige Hauptargumente aufgeführt werden. Jeder Anwendungsfall hat zusätzlich spezifische Vorteile.

- Geringe Energiekosten verbessern das Betriebsergebnis, denn eingesparte Kosten sind Gewinn.
- Angenehmes Wärmeempfinden durch langwellige und großflächige Wärmeabstrahlung.
- Keine Staubaufwirbelung; dies wirkt sich positiv auf die Gesundheit der Mitarbeiter aus und reduziert die Reinigungskosten.
- Umweltfreundliches Heizen durch den Energieträger Gas.
- Geräuscharmer Betrieb beeinträchtigt nicht die Mitarbeiter und stört nicht deren Produktivität.
- Niedrige elektrische Stromaufnahme trägt zur Wirtschaftlichkeit bei. Diese Kosten werden oft nicht beachtet.
- Variable Systemanordnung ermöglicht eine bedarfsorientierte Anordnung der Heizung. Einsatz genauso problemlos bei Umbau wie Sanierung.
- Durch kurze Aufheizzeiten kann auch eine kurzzeitige Nutzung einer Halle realisiert werden.
- Anordnung der Heizung unter dem Hallendach verbraucht keinen Raum für die Nutzung der Halle und benötigt keinen gesonderten Heizraum.

Die Abgasabführung

Die Abgase von Dunkelstrahlern sind mit einer direkten Abgasabführung abzuleiten (Bild 5). Das DVGW-Arbeitsblatt G 638-II bietet hierfür die Grundlage.

Bild 5: Die Abgase werden über eine direkte Abgasabführung ins Freie geleitet.

Die gebräuchlichste Abgasabführung ist die Einzelabgasanlage. Dabei wird jeder Strahler mit einer Abgasanlage versehen, die entweder durchs Dach oder die Wand geführt wird. Zwei Strahler mit je max. 30 kW Leistung dürfen zusammen mit einer Abgasanlage betrieben werden. Bei größeren Anlagen werden die Modulheizstrahler mit einer Sammelabgasanlage betrieben.

Welche Abgasanlage gewählt wird, hängt von den bauseitigen Randbedingungen ab. Generell ist die Anlage mit dem zuständigen Bezirksschornsteinfegermeister abzustimmen.

Auslegung

Zu unterscheiden sind:
- durchgehende Vollbeheizung,
- zeitlich befristete Vollbeheizung,
- Teilflächenbeheizung.

Durchgehende Vollheizung

Bei der durchgehenden Vollbeheizung wird die gesamte Fläche einer Halle durchgehend mindestens mit abgesenkter Temperatur betrieben. Die Raumlufttemperatur liegt dabei ca. 2 bis 3 K unter der Empfindungstemperatur. Zunächst muß der Wärmebedarf der Halle ermittelt werden. Mit diesem Wert wird die benötigte Anzahl der Strahler festgelegt.

Im zweiten Schritt wird kontrolliert, ob mit dieser Strahleranzahl die Halle gleichmäßig ausgestrahlt wird. Ist dies nicht der Fall, muß die Anzahl der Strahler nach der Ausstrahlung festgelegt und erhöht werden.

Zeitlich befristete Vollheizung

Bei dieser Beheizungsart wird ebenfalls die gesamte Fläche einer Halle beheizt, dies aber nur für kurze Zeit und meist ohne abgesenkten Betrieb. Die Halle soll sehr kurzfristig aufgeheizt werden. Die Auslegung erfolgt zunächst wie bei der durchgehenden Vollbeheizung. Zusätzlich muß der Wärmebedarf mit einem Aufschlag für die Aufheizung versehen werden. Dieser ist in starkem Maße abhängig von der Schwere der Bauart und der lagernden Materialien. Bei dieser Betriebsweise wird die Raumlufttemperatur erst nach längerem Betrieb der Strahler angehoben.

Teilflächenbeheizung

Bei der Teilflächenbeheizung soll nicht die gesamte Halle, sondern nur einzelne Arbeitsplätze beheizt werden. Die Strahler werden dann über den Arbeitsplätzen angeordnet: Wärme dort, wo sie benötigt wird. Allerdings muß man darauf achten, daß die Wärmebelastung im Kopfbereich der Personen nicht zu hoch ist. Meist ist es besser, die Arbeitsplätze schräg einzustrahlen. Bei der Teilflächenbeheizung wird die Raumlufttemperatur nicht angehoben, d.h., nur mit der Strahlungsintensität wird eine Wärmezone geschaffen.

Anwendung als Einzelstrahler und im Wärmesystem

Die Modulheizstrahler werden in kleineren Hallen oder Werkstätten mit Einzel- oder Doppelabgasanlagen versehen. Dabei wird jeder Strahler separat geregelt und betrieben. Die Installation der Strahler ist dabei sehr gering: Es muß ein Gas- sowie ein Elektroanschluß erfolgen, und die Abgase müssen abgeführt werden.

In mittleren bis größeren Hallen werden die Modulheizstrahler meist zu Wärmesystemen zusammengefaßt, bei denen die Abgase über eine Sammelabgasanlage abgeführt werden. Der Installationsaufwand ist der gleiche wie bei der Anwendung als Einzelstrahler (Bild 6).

Bild 6: Zwei Wärmesysteme mit Sammelabgasabführung in einer Lagerhalle.

Die Regelung

Die Ausführung der Regelung ist abhängig von der Anlagengröße. So gibt es speicherprogrammierte Regler mit Wochenprogramm, Tag- und Nachtsollwert und Überstundenschaltung für jeden Strahler.

Resümee

Zur Beheizung von Hallen ist der Modulheizstrahler eine interessante Alternative. Wichtig ist jedoch eine seriöse und technisch fundierte Beratung. Durch eine partnerschaftliche Zusammenarbeit mit technisch orientierten Beratern lassen sich gute Lösungen für den Betreiber finden.


B i l d e r : Jochem Schulte, Ense


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