Studie: Infrarotheizungen benötigen weniger Endenergie
Mit Infrarotheizungen kann eine deutliche Endenergieeinsparung im Vergleich zu einem konventionellen Heizsystem erreicht werden. Dies ist das Ergebnis eines Forschungsprojektes des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik IBP mit zwei identischen Einfamilienhäusern.
Infrarotheizung versus Gas-Brennwerttherme: Die Testhäuser in Holzkirchen bei München.
Foto: Fraunhofer IBP
Die Vergleichsmessungen wurden vom 25. Januar bis 31. März 2024 in zwei identischen, typischen Einfamilienhäusern (Zwillingshäusern) auf dem Versuchsgelände des Fraunhofer IBP im bayerischen Holzkirchen durchgeführt. Die Gebäude wurden etwa 1980 errichtet und erfüllen durch laufende Ertüchtigungen die wärmetechnischen Anforderungen an ein nach EnEV04 saniertes Gebäude. Das Ergebnis: Das Infrarotheizsystem verbrauchte 32 Prozent weniger Endenergie als die Gasbrennwertherme in dem baugleichen Referenzgebäude. Die Studie mit dem Titel „Messtechnischer Vergleich des Heizenergieverbrauchs eines konventionell beheizten Einfamilienhauses mit einem Gebäude mit Infrarotheizung“ wurde im Auftrag des Branchenverbandes IG Infrarot Deutschland e. V. durchgeführt und knüpft an numerische Analysen an, die die Technische Universität Dresden für den Branchenverband durchgeführt hat.
Forschungsprojekt schließt an Studie der TU Dresden an
Der Versuchsaufbau ähnelt den Voraussetzungen der Studien der TU Dresden aus den Jahren 2023 und 2024, da es das Ziel war, die Ergebnisse aus den numerischen Analysen unter realen Bedingungen erforschen zu lassen. Entsprechend wurde das Nutzerprofil in den Zwillingshäusern auf eine vierköpfige Familie mit zwei Erwachsenen und zwei Kindern zugeschnitten. Mit jeweils 140 Quadratmetern Nutzfläche ist auch die zu beheizende Fläche ähnlich. In beiden Einfamilienhäusern wurde eine identische realistische Nutzung nachgebildet. Ebenso wurde im Zuge der Vorbereitungen sichergestellt, dass die Voraussetzungen in den Zwillingshäusern identisch sind.
Zwillingshäuser mit unterschiedlichen Heizsystemen
Für die Beheizung wurden in einem der Zwillingshäuser neun verschiedene Typen von Infrarotheizungen mit einer Leistung zwischen 210 und 670 Watt und einer summierten Gesamtleistung von 9,1 Kilowatt installiert. Das zweite Gebäude wurde mit einer Gas-Brennwerttherme mit elf Kilowatt Leistung sowie Flachheizkörpern in jedem beheizten Raum ausgestattet. Das Wohnzimmer hat zwei Heizkörper. Die Summe der Leistung aller Heizkörper beträgt hier 9,6 Kilowatt Die Trinkwarmwasserbereitung mit dem dafür nötigen Energiebedarf war nicht Teil der Untersuchung.
Komfortmessbaum zur Erfassung des thermischen Komforts.
Foto: Fraunhofer IBP
Bei beiden Zwillingshäusern wurde in der Mitte aller Aufenthaltsräume ein sogenannter Komfortmessbaum zur Erfassung des thermischen Komforts platziert. In den Messungen wurde der tatsächlich angefallene Nutz- und Endenergieverbrauch im 1:1-Vergleich zwischen den Infrarotheizungen und dem konventionellen Heizsystem erfasst. Im Gegensatz zum gasbeheizten Referenzgebäude fallen bei den elektrischen Direktheizungen keine Erzeugungs- und Verteilverluste im Gebäude an.
Infrarotheizung benötigt 32 Prozent weniger Endenergie
Die Untersuchungen ergaben, dass der Nutzenergieverbrauch – also die den Räumen zugeführte Heizwärme – mit 1.305 kWh beim Referenzhaus und 1.267 kWh beim Gebäude mit Infrarotheizung innerhalb der Messunsicherheit vergleichbar war. Berücksichtigt man zusätzlich die Verluste bei der Wärmeerzeugung und Verteilung, so ergibt sich ein Endenergieverbrauch der Gasheizung im Referenzhaus von 1.876 Kilowattstunden. Der Endenergieverbrauch des mit Infrarotheizungen beheizten Gebäudes bleibt unverändert bei 1.267 Kilowattstunden. Somit verbrauchte das Gebäude mit Infrarotheizung 32 Prozent weniger Endenergie als die Gasbrennwertherme in dem Referenzgebäude. „Die Ergebnisse bestätigen, was wir in der Praxis oft sehen, dass Infrarotheizungen weniger Endenergie als konventionelle Heizsysteme benötigen“, sagt Dirk Bornhorst, zweiter Vorsitzender der IG Infrarot Deutschland, der das Forschungsprojekt federführend betreut hat.
CO2-Emissionen betrachtet
Darüber hinaus haben die Forschenden des Fraunhofer IBP auch die CO2-Emissionen erfasst und miteinander verglichen. Die Gasheizung verursachte in dem Zeitraum 463 kg(CO2eq.), die Infrarotheizungen 510 kg(CO2eq.), was etwa zehn Prozent mehr entspricht. Bei dieser Berechnung hat das Fraunhofer IBP die CO2-Äquivalenzwerte aus der ÖKOBAUDAT (EN 15804 + A2 Strom für Gebäudebetrieb 2021) mit einem Wert von 0,402 kg(CO2eq.) zugrunde gelegt. Seither hat sich der deutsche Strommix allerdings verändert, 2023 war deutlich mehr regenerativer Strom im Netz. Laut vorläufiger Schätzung des Umweltbundesamtes lag der CO2-Äquivalenzwert 2023 bei 0,380 kg(CO2eq.) Mit diesem Wert gerechnet, hätten Infrarotheizungen in dem Untersuchungszeitraum nur 482 kg(CO2eq.) verursacht, was vier Prozent mehr im Vergleich zu dem Gasheizsystem entsprechen würde.
