Strahlungsheizung: Hallenheizsysteme im Überblick

Wegen der Vielfalt der Hallenbauten und deren Nutzung kommen im Vergleich zur Wohn- und Bürogebäudebeheizung wesentlich mehr unterschiedliche Heizsysteme zum Einsatz. Das zu wählende System bzw. die Kombination verschiedener  Systeme muss den Gegebenheiten entsprechend angepasst werden. So sind die Auswahl und ihre Anordnung wesentlich  von der Nutzungsart, der Betriebsweise, den räumlichen Verhältnissen und der Bauweise der Halle sowie der darin auftretenden Thermik und den inneren Wärmelasten abhängig.


Die wesentlichsten Probleme bei der Beheizung von Hallen sind der thermische Auftrieb und die damit verbundenen Temperaturverteilung, die Nutzungsdauer, die fehlende Wärmedämmung insbesondere bei älteren Hallen und störende Einrichtungen wie Krananlagen, Hochregale oder Maschinen. Direkte Verbindungen zur Außenluft durch ungenügend geschützte Hallentore  und Forderungen an den Luftzustand durch die Produktionsabläufe in der Halle bedürfen einer Anpassung des Systems an die entsprechenden Bedingungen. Nach dem Wirkprinzip der Wärmeübertragung wird unterschieden in

 

Neben den Heizsystemen ergeben sich weitere Differenzierungen durch die einzelnen Heizgeräte. Wie die einzelnen Anforderungen von den Systemen erfüllt werden, zeigt beispielhaft nachfolgende Übersicht.

Strahlungsheizung

Eine Gemeinsamkeit aller Strahlungsheizungen ist die Eigenschaft, dass die Wärmeübertragung größtenteils durch Wärmestrahlung und nicht durch Konvektion erfolgt. Wie beim natürlichen Wärmeprinzip der Sonne haben Wärmestrahlen die Eigenschaft, nur die Körper zu erwärmen, auf die sie treffen. Die Umwandlung der Strahlungs- in Wärmeenergie erfolgt direkt und unterscheidet sich damit deutlich vom Prinzip der Konvektion, das als Übertragungsmedium von der Wärmequelle zum Körper Luft benötigt.


Strahlungsheizsysteme finden Anwendung in Industrie-, Lager-, Ausstellungs- und Sporthallen, Sportstadien (Freiflächenbeheizung), Werkstätten, Gewächshäusern, Ställen, Kirchen, Museen, Waschanlagen, Freiluftgastronomie usw. Ausnahmen bei den direktbefeuerten Gas-Infrarotheizsystemen (Hell-/Duinkelstrahler) bilden explosionsgeschützte Bereiche oder Räume mit geringen Deckenhöhen.


Der Wärmetransport vom Wärmeübergabesystem in denzu  behei zenden Bereich erfolgt hier im Wesentlichendurch Strahlung und wird damit – gegenseitige Sichtbarkeit vorausgesetzt – durch den Temperaturunterschied der am Strahlungsaustausch beteiligten Oberflächen angetrieben.Strahlungsgebundener Wärmetransport funktioniertüber große Entfernungen nahezu verlustfrei undohne zusätzlichen Hilfsenergieaufwand. Dadurch sind insbesondere Systeme mit stark gerichteter Strahlungsabgabegut für den Einsatz in sehr hohen Räumen geeignet.


Beheizungsszenarios mit Strahlungsheizung en sind toleranter gegenüber Lufttemperaturschwankungen oderKaltlufteinfall als vorwiegend konvektive Beheizungen – auch bei geringer Lufttemperatur oder in Bereichen mit Kaltlufteinfall (z. B. Tor-/Verladebereiche) kann mit Strahlungsheizungen eine akzeptable Behaglichkeit erreicht werden. Hochtemperaturstrahlungsheizungen eignen sich sogar zur Beheizung von Freiflächen.


Bei flächiger Installation von Strahlungsheizungen ist eine in der Fläche sehr gleichmäßige Beheizung möglich. Gleichzeitig ermöglicht die von Luftbewegungen unabhängige Wärmeübertragung auch die Beheizung kleiner Bereiche in einer ansonsten kälteren Umgebung. Damit sind Strahlungsheizungen sowohl für die vollflächige Beheizung als auch für ausgeprägte Bereichs-/Arbeitsplatzbeheizung oder anderweitige Temperaturzonierung geeignet.

Warmluftheizung

Für die Beheizung von Hallen werden wegen ihrer universellen Einsatzmöglichkeiten häufig Warmluftheizungen eingesetzt. Neben der Beheizung kann mit diesen Geräten gleichzeitig auch die Be- und Entlüftungsfunktion übernommen werden. Der Wärmeübergang erfolgt fast ausschließlich durch konvektiven Wärmeaustausch über die mit Hilfe des Heizgerätes bewegte Luft nach der Beziehung

Bei der Warmluftheizung wird unterschieden in direkt und indirekt beheizte Systeme. Während in direkt beheizten Anlagen die  Luft unmittelbar an den Heizflächen der Feuerstätte erwärmt wird, erzeugen indirekt beheizte Warmluftheizungen ihre Wärme in Heizkesseln und führen diese über Trägermedien (z. B. Dampf, Wasser) an die entsprechenden Ausblasstellen in der Halle. Hier wird die angesaugte Hallenluft mittels Wärmeübertrager erwärmt und der Halle wieder zugeführt.


Luftheizungen erlauben eine sehr gleichmäßige Beheizung großer Flächen. Andres als Strahlungsheizungen sind Warmluftheizungen nicht auf eine Sichtverbindung zwischen Heizgeät und zu beheizendem Bereich angewiesen – Hindernisse können mit bis zu einem gewissen Maß umströmt werden. So können Luftheizunge u.a. zweckmäßig da eingesetzt werden, wo Strahlungsheizungen aufgrund der verschattenden Wirkung von Halleneinbauten ausscheiden.


Der Einbau von Luftheizungen bietet sich auch oft an, wenn ohnehin Lüftungsanforderungen bestehen – diese können dann in der Regel teilweise oder vollständig durch das Luftheizsystem erfüllt werden. So kann die Luftheizung auch zur Erneuerung der Raumluft oder für eine erhöhte Nachtlüftung zwischen sehr warmen Tagen einsetzt werden.


Eine Teilbeheizung einzelner Bereiche innerhalb eines verbundenen Großraums ist mit Luftheizungen nur bedingt möglich – naturgemäß sorgt die notwendige und gewollte erzwungene Luftbewegung für einen allmählichen Lufttemperaturausgleich. Eine große Unterteilung mit relativ weichen Temperaturübergängen zwischen den Bereichen kann dennoch realisiertz werden. Wird eine ausgeprägte Teilflächenbeheizung einzelner Bereiche (z.B. vereinzelter Arbeitsplätze) angesrebt, ohne dass eine räumliche Abtrennung möglich ist, können hierfür andere Heizsysteme eingesetzt werden – in vielen Hallen werden unterschiedliche Hallenheizsysteme kombiniert.