Studie:
„Energetische Bewertung des Einsatzes von Infrarotheizungen als Spitzenlastabdeckung in Kombination mit einer Wärmepumpe für verschiedene Baualtersklassen“
Abschlussbericht 27. Mai 2024
Auftraggeber: IG Infrarot Deutschland e.V.
Die Technische Universität Dresden hat den Einsatz von Infrarotheizungen in einem Einfamilienhaus mit fünf verschiedenen Wärmeschutzniveaus – vom 1950er Jahre-Haus bis hin zum Neubau – untersucht. Im Mittelpunkt der numerischen Analysen standen die Erfüllung der Kriterien zur thermischen Behaglichkeit und die Bestimmung des notwendigen Energieverbrauchs für Infrarotheizsysteme sowie der Vergleich zu anderen Heizsystemen.
Dabei kamen sie zu folgendem Ergebnis: In allen Gebäudeklassen kann die thermische Behaglichkeit gesichert werden. Infrarotheizungen sind eine technische Erfüllungsmöglichkeit für die Beheizung von Neubauten ebenso wie von älteren Gebäuden.
Die Studie mit dem Titel „Energetische Bewertung des Einsatzes von Infrarotheizungen als Spitzenlastabdeckung in Kombination mit einer Wärmepumpe für verschiedene Baualtersklassen“ knüpft an die Studie der TU Dresden aus dem vergangenen Jahr an. Beide Untersuchungen wurden von dem Branchenverband IG Infrarot Deutschland e.V. in Auftrag gegeben.
Numerische Analysen für Einfamilienhaus mit fünf Baualtersklassen
Der aktuellen Studie liegt das gleiche Einfamilienhaus wie in der Studie aus dem Jahr 2023 zugrunde. Es hat eine Nutzfläche von 160 Quadratmetern mit einer Belegung von vier Personen. Der Wärmeschutz entspricht Wärmeschutzverordnung WSVO 1995 (WSVO 95). Die Heizlast liegt bei 9,2 Kilowatt (kW) und die spezifische Heizlast beträgt 57,2 Watt je Quadratmeter (W/m²). Die Wissenschaftler nahmen keine Differenzierung zwischen Wochen- und Wochenendbetrieb vor. Zudem musste zur Nutzungszeit immer eine vorgegebene thermische Behaglichkeit erreicht werden.
Zusätzlich zur WSVO 95 wurden folgende Baualtersklassen untersucht: ein Neubau in Anlehnung an KfW 40-Standard sowie Gebäude mit den Wärmeschutzniveaus EnEV04, WSVO77 und Baualtersklasse (BA) 1950.
Unterschiedliche anlagentechnische Varianten wurden analysiert: im monovalenten Betrieb ein Gaskessel, eine Luft-Wasser-Wärmepumpe und Infrarotheizungen sowie im hybriden Betrieb eine Luft-Wasser-Wärmepumpe zusammen mit Infrarotheizungen sowie der Bestandsgaskessel in Kombination mit Infrarotheizungen. Bei dem Gaskessel handelt es sich in Abhängigkeit von der Baualtersklasse um einen Brennwertkessel beziehungsweise einen Niedertemperaturkessel. Die Vergleiche wurden für einen durchgehenden und einen intermittierenden Betrieb durchgeführt.
In unserer Pressemitteilung zu der Studie finden Sie eine kurze Beschreibung der Analysen und der jeweiligen Ergebnisse.
Hier kommen Sie zur Pressemitteilung.
Das Fazit der Wissenschaftler und die Einordung des Vorstandes der IG Infrarot Deutschland lauten wie folgt:
Fazit der Studie:
Zusammenfassend halten die Wissenschaftler der TU Dresden fest, dass in allen untersuchten Wärmeschutzniveaus der Einsatz von Infrarotheizungen als Spitzenlastabdeckung in Kombination mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe eine technisch realisierbare Systemkombination darstellt.
Die durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass durch Infrarotheizungen zur Spitzenlastabdeckung das vorhandene wassergeführte Heizungssystem mit einer auf 30 Prozent der Heizlast des Gebäudes dimensionierten Wärmepumpe bei abgesenktem Systemtemperaturniveau betrieben werden kann. Dabei muss das Wärmeabgabesystem oder die Dämmung des Gebäudes nicht verändert werden.
Einordnung durch den Vorstand der IG Infrarot Deutschland:
Die Studie hat gezeigt, dass sich mit Infrarotheizungen in allen Gebäudeklassen thermische Behaglichkeit erreichen lässt. Sie hat auch gezeigt, dass der Einsatz von Infrarotheizungen zur Spitzenlastabdeckung, auch in Kombination mit einer kleinen Grundlast-Wärmepumpe, eine gute Alternative darstellt.
Infrarotheizungen sind damit eine Lösung für die dringend nötige Energie- und Wärmewende, dies aufgrund ihrer einzigartigen physikalischen Eigenschaften wie der schnellen Reaktionsgeschwindigkeit, der lokalen Einheit von Wärmeerzeuger und Wärmeabgabesystem sowie der präzisen anwesenheitsorientierten Nutzung. Außerdem gewährleistet die Infrarotheizung allein und auch als Hybridsystem im Zusammenspiel mit einer klein dimensionierten Grundlast-Wärmepumpe die Einhaltung der thermischen Behaglichkeit in allen untersuchten Gebäudeklassen.
Die Kombination aus Infrarotheizung und kleiner Wärmepumpe birgt neben dem Einsparpotential von Endenergie auch ein Einsparpotenzial im Investitionsbereich. Bei der Betrachtung der Infrarotheizung als alleiniges Heizsystem ist der energetische Verbrauch dieser in der Simulation zwar höher als bei einer großen Wärmepumpe, aber die Anschaffung und der Unterhalt über die zu erwartende Lebensdauer sind deutlich niedriger.
Die Betrachtung der Gesamtwirtschaftlichkeit der Systeme (Kosten für Investition und Wartung sowie Energieverbrauch) ist bei allen Wärmeschutzniveaus wichtig. Es sind weitere Einsparpotentiale zu erwarten, die in dieser Studie mit numerischer Analyse noch keine Berücksichtigung gefunden haben und Teil weiterer Untersuchungen durch den Verband und seiner Mitglieder sein werden. Die wissenschaftlich begleiteten Untersuchungen sollen Einsparpotenziale durch die reale Nutzung eines infrarotbeheizten Gebäudes (thermische Behaglichkeit), die Einbindung von Photovoltaiksystemen, Netzdienlichkeit durch dynamische Stromtarife sowie eine energieeffiziente Trinkwassererwärmung beinhalten.
Hintergrundinformation:
Erste Studie der Technischen Universität Dresden (2023)
„Potentialbewertung von Infrarotheizungen als Spitzenlastabdeckung“:
