Infrarot-Wandtemperierung auslegen
Legen Sie eine Infrarot-Wandtemperierung nach DIN EN 1264 aus. Berechnung der Strahlungs- und Konvektionsleistung nach dem Meier-Verfahren. Ermittlung von Oberflächentemperatur, Emissionsgrad und erforderlicher Heizfläche. Ideal für Altbausanierung und Denkmalpflege: trocknet feuchtes Mauerwerk und verhindert Schimmel.
📐 DIN/VDI Norm
☀️ Meier-Modus
Konservative Berechnung nach DIN EN 1264 / VDI 2078
📋 Berechnungsparameter
Vorlauf: 32°C
Rücklauf: 27°C
Außentemp.: 0°C
Raumtemp.: 21°C
Rohrabstand: 15 cm
Rohrdurchm.: 16 mm
Heizfläche: 12 m²
Raumgröße: 5×4×3 m
Dämmstandard: Teilsaniert
Putzart: Kalkputz
Heizlast: 850 W
Deckung: 120%
⚙️ Systemparameter
🔧 Heizschleifenparameter
Oberflächeneigenschaften
Raumgeometrie
✓ System optimal für Wärmepumpenbetrieb
📊 Vergleich: Norm vs. Meier-Modus
📐 DIN/VDI Norm
48 W/m²
Strahlungsanteil: 65%
☀️ Meier (Hohlraum)
185 W/m²
Strahlungsanteil: 93%
⚠️ Meier-Wert ist 3.8× höher als Norm-Berechnung
💡 Die Norm verwendet Netto-Wärmefluss (praktisch nutzbar), Meier zeigt Brutto-Strahlungsleistung (physikalisches Maximum).
🔥 Heizlast & Deckung
850 W
Heizlast Raum
bei Taußen
480 W
Verfügbare Leistung
Wandheizung
✓ 120%
Deckungsgrad
Ausreichend
32°C
Empf. Vorlauf
für Heizlast
✓ Heizleistung reicht aus
🌡️ Thermische Behaglichkeit (ISO 7730)
0.00
PMV Index
Kategorie A
5.0%
PPD
Unzufriedene
21.0°C
Operative Temp.
Empfunden
21.0°C
MRT
Strahlungstemp.
-3 (kalt)
-1
0 (neutral)
+1
+3 (heiß)
15
cm Abstand
Rohrlänge: 80 m
Wasserinhalt: 16 Liter
Temp.-Spreizung Oberfläche: ±1.2°C
Heizkreise empfohlen: 1
⚡ Heizleistung
Spezifisch:
40 W/m²
Gesamt:
480 W
Strahlungsanteil:
60%
Strahlung (qr):
—
Konvektion (qc):
—
Max. Leistung:
65 W/m²
🌡️ Temperaturen
Wand max.:
27.0°C
Wand min.:
24.5°C
Wand Mittel:
25.8°C
ΔT Vorl./Rückl.:
5 K
🔧 Hydraulik
Volumenstrom:
82 l/h
Fließgeschw.:
0.11 m/s
Druckverlust:
12 mbar
COP-Vorteil:
+35%
Heizlast vs. Außentemperatur
Leistung vs. Rohrabstand
Oberflächentemperatur-Profil
Leistung & PMV vs. Vorlauftemperatur
PPD vs. Raumtemperatur
Erforderliche Vorlauftemperatur
☀️ "Heizen wie die Sonne" – Prof. Claus Meier
Prof. Claus Meier weist nach, dass die DIN-Normen die Strahlungsleistung von Wandheizungen systematisch um Faktor 3-9 unterschätzen, weil sie thermodynamische statt quantenmechanische Formeln verwenden.
📐 Das Problem: Norm vs. Physik
Die Lehrbuch-Formel q = α × ΔT ist für Konvektion korrekt,
aber für Strahlung physikalisch falsch. Strahlung folgt dem Stefan-Boltzmann-Gesetz mit T⁴.
Lehrbuch (DIN/VDI): q = α × (T_Wand - T_Raum)
→ Linearisierung, nur für kleine ΔT gültig
→ Linearisierung, nur für kleine ΔT gültig
Meier (Stefan-Boltzmann):
qr = 2 × Cs × ε × ((273 + Tsi) / 100)⁴
Cs = 5.67 W/(m²·K⁴), ε = 0.93 (Kalkputz)
qr = 2 × Cs × ε × ((273 + Tsi) / 100)⁴
Cs = 5.67 W/(m²·K⁴), ε = 0.93 (Kalkputz)
Konvektion (Raiß): qc = 1.45 × ΔT1.25
Vergleich der Leistungswerte
| TOberfläche | Lehrbuch (Norm) | Halbraum (Meier) | Hohlraum (Meier) | Verhältnis |
|---|---|---|---|---|
| 25°C | 40 W/m² | 419 W/m² | 838 W/m² | 1 : 10 : 21 |
| 30°C | 80 W/m² | 468 W/m² | 937 W/m² | 1 : 6 : 12 |
| 35°C | 120 W/m² | 520 W/m² | 1041 W/m² | 1 : 4 : 9 |
| 40°C | 160 W/m² | 576 W/m² | 1152 W/m² | 1 : 4 : 7 |
⚠️ Wichtig: Der Meier-Modus zeigt die physikalische Brutto-Strahlungsleistung. Für die praktische Heizungsauslegung ist der Norm-Modus (Netto-Wärmefluss) dennoch geeignet, da er konservativ rechnet und die Gegenstrahlung der Umgebung berücksichtigt.
✓ Was bedeutet das praktisch?
💡 Konsequenzen der Meier-Erkenntnisse
Überdimensionierung vermeiden: Standard-Auslegung nach DIN führt zu viel zu vielen Rohren / zu kleinem Abstand
Niedrigere VL möglich: Wandheizung braucht oft nur 28-32°C, nicht 35-40°C
Temperierung statt Register: 1-2 Schleifen am Sockel reichen oft aus (Großeschmidt-Methode)
Kosten sparen: Weniger Material, einfachere Installation, höherer COP
📚 Literaturquellen
- Prof. Claus Meier: "Heizen wie die Sonne" – Grundlagenwerk zur Strahlungsphysik
- Prof. Claus Meier: "Energiesparen im Bestand" – Praktische Anwendung
- Henning Großeschmidt: "Die Temperierung" – Sockeltempererierung für Denkmale
- Bedford & Liese: Behaglichkeitsdiagramm für Strahlungsheizung
🔧 Heizschleifenabstand – Auslegungshilfe
Der Rohrabstand ist ein kritischer Parameter für Wandheizungen. Er bestimmt die erreichbare Heizleistung, die Gleichmäßigkeit der Oberflächentemperatur und die hydraulischen Eigenschaften des Systems.
Empfohlene Rohrabstände nach Anwendungsfall
| Rohrabstand | Max. Leistung* | Temp.-Spreizung | Anwendung | Bewertung |
|---|---|---|---|---|
| 7.5 cm | ~95 W/m² | ±0.5°C | Hohe Heizlast, schlecht gedämmt | ⚠️ Teuer, hoher Materialaufwand |
| 10 cm | ~80 W/m² | ±0.8°C | Altbau ohne Dämmung | ✓ Gut bei hohem Wärmebedarf |
| 12.5 cm | ~70 W/m² | ±1.0°C | Altbau mit moderater Dämmung | ✓✓ Optimum für Denkmale |
| 15 cm | ~60 W/m² | ±1.2°C | Standard, mittlere Dämmung | ✓✓ Beste Kosten/Nutzen |
| 20 cm | ~45 W/m² | ±1.8°C | Gut gedämmte Gebäude | ✓ Kostengünstig |
| 25 cm | ~35 W/m² | ±2.5°C | Niedrigenergie, Passivhaus | ⚠️ Nur bei sehr niedriger Heizlast |
* Bei VL 35°C, RL 28°C, Raumtemp. 20°C, Lehmputz (Norm-Berechnung)
💡 Empfehlung für Denkmalsanierung
12.5–15 cm Rohrabstand bietet den besten Kompromiss aus Leistung, Gleichmäßigkeit und Kosten
Bei Lehmputz (λ = 0.8 W/mK) wird Wärme gut verteilt – größere Abstände möglich
Im Meier-Modus zeigt sich: Auch 20-25 cm Abstand kann ausreichen!
Max. Kreislänge 80-100 m einhalten (Druckverlust!)
📖 Variablen & Formeln
Berechnungsmodi
| Modus | Formel Strahlung | Strahlungsanteil | Anwendung |
|---|---|---|---|
| DIN/VDI Norm | αrad = ε × 4 × σ × Tm³ | 60-70% | Praktische Auslegung (konservativ) |
| Meier Halbraum | qr = Cs × ε × (T/100)⁴ | ~90% | Physikalisches Modell (1 Oberfläche) |
| Meier Hohlraum | qr = 2 × Cs × ε × (T/100)⁴ | ~95% | Physikalisches Maximum (Raum als Hohlraum) |
Wichtige Konstanten
| Symbol | Name | Wert | Einheit |
|---|---|---|---|
| σ | Stefan-Boltzmann-Konstante | 5.67 × 10⁻⁸ | W/(m²·K⁴) |
| Cs | Strahlungskonstante (Meier) | 5.67 | W/(m²·(K/100)⁴) |
| ε | Emissionsgrad Lehmputz | 0.95 | — |
| ε | Emissionsgrad Kalkputz | 0.93 | — |
Meier-Formeln im Detail
Brutto-Strahlungsleistung (Hohlraum):
qr,brutto = 2 × 5.67 × ε × ((273.15 + TWand) / 100)⁴ [W/m²]
Netto-Strahlungsleistung:
qr,netto = σ × ε × (TWand⁴ - TUmgebung⁴) [W/m²]
Konvektive Leistung (Raiß):
qc = 1.45 × (TWand - TLuft)1.25 [W/m²]
qr,brutto = 2 × 5.67 × ε × ((273.15 + TWand) / 100)⁴ [W/m²]
Netto-Strahlungsleistung:
qr,netto = σ × ε × (TWand⁴ - TUmgebung⁴) [W/m²]
Konvektive Leistung (Raiß):
qc = 1.45 × (TWand - TLuft)1.25 [W/m²]
Abkürzungen
| Abkürzung | Bedeutung | Erklärung |
|---|---|---|
| VL | Vorlauftemperatur | Temperatur des Heizwassers beim Eintritt in die Wandheizung [°C] |
| RL | Rücklauftemperatur | Temperatur des Heizwassers beim Austritt aus der Wandheizung [°C] |
| MRT | Mean Radiant Temperature | Mittlere Strahlungstemperatur aller Oberflächen im Raum [°C] |
| PMV | Predicted Mean Vote | Vorhergesagtes Komfortempfinden nach ISO 7730 (-3 bis +3) |
| PPD | Predicted Percentage Dissatisfied | Prozentsatz der voraussichtlich Unzufriedenen [%] |
| COP | Coefficient of Performance | Leistungszahl der Wärmepumpe |
| ε | Emissionsgrad | Wärmestrahlungsfähigkeit einer Oberfläche (0-1) |
Häufige Fragen
Was ist Infrarot-Wandtemperierung?
Infrarot-Wandtemperierung ist ein Heizsystem, bei dem warmes Wasser durch Rohre in der Wand zirkuliert und die Wandoberfläche gleichmäßig erwärmt. Die Wärmeabgabe erfolgt zu ca. 60 % durch Strahlung und 40 % durch Konvektion — umgekehrt wie bei Heizkörpern.
Was ist das Meier-Verfahren?
Das Meier-Verfahren berechnet die Wärmeabgabe einer temperierten Wandfläche nach physikalischen Grundlagen: Strahlungsaustausch (Stefan-Boltzmann-Gesetz) und freie Konvektion. Es berücksichtigt Emissionsgrad, Oberflächentemperatur und Raumtemperatur.
Welche Oberflächentemperatur ist nötig?
Typisch 25–35 °C Wandoberflächentemperatur bei 20 °C Raumtemperatur. Die Leistung steigt mit der Temperaturdifferenz: bei ΔT = 10 K ca. 80–100 W/m², bei ΔT = 5 K ca. 35–45 W/m². Die Vorlauftemperatur liegt typisch bei 30–45 °C.
Für welche Gebäude eignet sich Wandtemperierung?
Besonders gut für Altbauten und Denkmäler: Die Wandtemperierung trocknet feuchtes Mauerwerk aus, verhindert Schimmel und bewahrt historische Oberflächen. Auch für Allergiker ideal, da kaum Staubverwirbelung. Weniger geeignet für Leichtbauwände mit geringer Speichermasse.
Was ist der Emissionsgrad?
Der Emissionsgrad ε (0–1) beschreibt, wie gut eine Oberfläche Wärmestrahlung abgibt. Die meisten Baumaterialien haben ε ≈ 0,90–0,95 (Putz, Tapete, Holz). Metallische Oberflächen haben niedrige Werte (Aluminium blank: ε ≈ 0,05). Hoher Emissionsgrad = bessere Strahlungsheizung.
Wie wird die Strahlungsleistung berechnet?
q_Strahlung = ε × σ × (T_OF⁴ − T_Raum⁴) mit σ = 5,67 × 10⁻⁸ W/(m²·K⁴). In der linearisierten Form: q = α_rad × ΔT mit α_rad ≈ 5–6 W/(m²·K). Zusammen mit der Konvektion (α_konv ≈ 1,5 × ΔT^0,25) ergibt sich die Gesamtleistung.
Was kostet eine Wandtemperierung?
Material (Kupferrohr 12 mm, Befestigung, Putz): ca. 40–80 €/m². Einbau durch Fachbetrieb: ca. 80–150 €/m². Gesamtkosten: ca. 120–230 €/m² temperierte Fläche. Bei Eigenleistung (Putz) deutlich günstiger. Förderfähig über BAFA als Anlagentechnik.
Kann ich Wandtemperierung mit einer Wärmepumpe betreiben?
Ja, ideal sogar: die niedrigen Vorlauftemperaturen (30–40 °C) ermöglichen einen hohen COP der Wärmepumpe. In Kombination mit einer gut gedämmten Außenwand reichen oft 30–35 °C Vorlauf, was einen COP von 4–5 ermöglicht.
Was ist der Unterschied zu Infrarot-Heizpaneelen?
Infrarot-Heizpaneele (elektrisch) werden direkt mit Strom betrieben — hohe Betriebskosten, aber keine Verrohrung nötig. Wandtemperierung (hydraulisch) nutzt Warmwasser aus der Heizungsanlage — niedrigere Betriebskosten, aber aufwändigere Installation mit Verrohrung.
Wie viel Wandfläche muss temperiert werden?
Richtwert: 40–60 % der Raumgrundfläche als temperierte Wandfläche. Bei einem 20-m²-Raum mit 50 W/m² Heizlast und 80 W/m² Flächenleistung: 20 × 50 / 80 ≈ 12,5 m² temperierte Wandfläche. Bevorzugt Außenwände — das verhindert dort Tauwasser und Schimmel.
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