WÄRMEÜBERTRAGUNG

Wärme wird zwischen Dingen durch Wärmeleitung, -konvektion oder -strahlung übertragen.

• Wärmeleitung ist die Übertragung von Wärmeenergie zwischen zwei Materialien, die in direktem Kontakt stehen. Bei der Wärmeleitung streben die beiden Materialien danach, Temperaturdifferenzen untereinander auszugleichen.
• Wärmekonvektion ist die Übertragung von Wärmeenergie durch einen Temperaturunterschied zwischen den erwärmten Teilen von Flüssigkeiten oder Gasen. Sie wird gewöhnlich als Energieübertragung zwischen Luft und dem damit in Kontakt stehenden Objekt beschrieben.
• Wärmestrahlung ist die Übertragung von Wärmestrahlung von der Quelle direkt auf das Ziel ohne irgendeine Materie zwischen beiden. Wie beim sichtbaren Licht wird die Wärmestrahlung direkt von der Quelle auf das Ziel übertragen, ohne dass erst die Luft als Überträger beheizt wird.

INFRAROT-WELLENLÄNGEN

Die ungefähren Temperaturbereiche und die ungefähren Wellenlängen sind in Mikrometern angegeben. Die Heizwendel-Betriebstemperatur zeigt uns, welche Art von Infrarotheizung vorliegt. In Abhängigkeit vom zu beheizenden Material muss die richtige Wärmestrahlung ausgewählt werden, weil die Stoffe unterschiedliche Absorptionsniveaus haben. Wenn die Infrarot-Wärmestrahlung nicht korrekt gewählt ist, dann wird nur ein Teil der Wärmestrahlung durch das Material absorbiert und der Rest geht verloren oder wird reflektiert.

Kurzwellen (auch als IR-A oder Nah-Infrarot bezeichnet) mit Wellenlängen zwischen 0,78 – 1,4 µm

Kurzwellen-Infrarotheizer arbeiten zwischen 780 nm und 1400 nm und geben Temperaturen von 1300 – 2600 °C und ein helles sichtbares Licht ab. Die Emitter sind typischerweise mit Halogengas gefüllte Quarzröhren mit einem Reflektor, um die Wärme in eine bestimmte Richtung zu senden und zu konzentrieren.

Mittelwellen (auch als IR-B bezeichnet) mit Wellenlängen zwischen 1,4 – 3,0 µm

Mittelwellen-Infrarotheizer arbeiten zwischen 1.400 nm und 3.000 nm und geben Temperaturen von 500 – 1300 °C und ein gedämpftes rotes Licht ab. Die Emitter können Quarzröhren mit einem Reflektor sein, der die Wärme in eine bestimmte Richtung sendet.

Langwellen (auch als IR-C oder fernes Infrarot bezeichnet) mit Wellenlängen zwischen 3,0 – 1000 µm

Langwellen-Infrarotheizer arbeiten mit Wellenlängen über 3.000 nm. Langwellen-Infrarotheizelemente geben deutlich niedrigere Temperaturen ab, typischerweise 100 – 500 °C und kein sichtbares Licht.

ABSORPTION VON INFRAROTSTRAHLUNG

Alle Stoffe absorbieren Wärme je nach ihrer Zusammensetzung und der Dicke unterschiedlich. Damit ein Infrarotheizer ein angenehmes, komfortables Gefühl sowie effiziente und natürliche Heizung gibt, ist es wichtig, die richtige Art von Infrarot-Heiztechnologie passend zum Einsatzgebiet zu wählen. Die Art der zu beheizenden Stoffe, der Abstand zwischen Heizer und Ziel und die Dauer der Wärmeexposition sind entscheidend für die Auswahl des Infrarotheizertyps.

ABSORPTION DURCH DEN MENSCHEN

Wir Menschen bestehen zu ungefähr 80% aus Wasser. Deshalb möchten wir für eine Komfortheizung eine Infrarotheizung, die auf die Abgabe von Wellenlängen optimiert ist, die am besten von Wasser absorbiert und am wenigsten reflektiert werden. Das Bild unten zeigt den Zusammenhang zwischen Wellenlänge und Absorption von Strahlung für Wasser. Dies bedeutet, dass IR-B und IR-C, die bei Wellenlängen über 2,0 µm auftreten, besser von der menschlichen Haut absorbiert werden. Daraus folgt eine effizientere Erwärmung von Menschen mittels dieser Lang- und Mittelwellenbänder. Natürlich wird auch ein Heizer, der IR-A liefert, die Haut noch erwärmen, aber mit geringerer Effizienz und die Haut absorbiert die Wärme nicht so gut.

REFLEXION

Die andere Eigenschaft menschlicher Haut ist, dass sie als natürlicher Verteidigungsmechanismus bestimmte Wellenlengen reflektieren kann. Schaut man sich die Reflexionslevel von IR-A, IR-B und IR-C an, zeigt sich, dass IR-A stark reflektiert wird, während IR-B- und IR-C-Wellenlängen deutlich weniger reflektiert werden. Daraus kann geschlussfolgert werden, das IR-A die Haut zwar mit hoher Intensität trifft, die Haut aber den größten Teil der Strahlung wegreflektiert und dieser Teil sorgt für keinerlei Erwärmung. Er ist einfach verschwendete Energie. Im Vergleich dazu werden die Wellenlängen IR-B und IR-C (Mittelwellen und Langwellen) stark absorbiert von der Haut nur in geringem Maße reflektiert. Dies sind zwei sehr schätzenswerte Eigenschaften für eine effiziente Komfortheizung.

EINDRINGTIEFE

Die dritte wichtige Eigenschaft der drei Wellenlängen ist, dass sie die Haut in unterschiedlicher Tiefe durchdringen. Das Bild zeigt, dass Wellenlängen im Kurzwellenbereich die Haut tief bis in die unteren Hautschichten durchdringen. Trotz des der Haut eigenen Verteidigungsmechanismus der geringeren Absorption und hohen Reflektion von Kurzwellenstrahlung dringt die intensive Strahlung von Kurzwellenheizungen tief in die Unterschichten der Haut und lässt sie betreffs des  Hautalterungsprozesses potentiell schädlich erscheinen. Die Mittel- und Langwellenstrahlung dringt nicht so tief ein und ist daher für den Hautalterungsprozess weniger schädlich.