Radiant heating - function, types and possible applications

But how do radiant heaters actually work? And what types are there? Read all about radiant heating systems and why they are the ideal choice for industrial and event halls in our article.

Radiant heaters - the difference between light and dark radiators

Heizungen, wie wir sie aus unserem privaten Umfeld kennen arbeiten mit Wasser, welches an einer zentralen Stelle erwärmt wird, durch den Heizkörper fließt und so den Raum erwärmt. Strahlungsheizungen hingegen benötigen kein Übertragungsmedium wie Wasser, das zentral erwärmt wird, sondern erzeugen Heizenergie unmittelbar in oder an einem Abstrahlbauteil, welches die Wärme an die Umgebung projiziert. Dabei gibt es seit kurzem drei verschiedene Arten von Strahlungsheizungen: Hellstrahler, Dunkelstrahler und die neue Fair.AIdH*-Technik. Alle drei Varianten ähneln sich, haben aber eine andere Funktionsweise.

Characteristics of high bay heaters

In radiant heaters, which are bright radiators, a fuel gas mixed with the combustion air burns on a high-temperature-resistant, perforated ceramic plate. The burner surface heats up to temperatures between 750 °C and 950 °C in the process. The plate of the radiant heater glows visibly, which gives the heater its name, and emits infrared radiation into the environment. As soon as the radiation hits solid bodies, it is converted into heat. The exhaust gases produced by this open combustion are usually released into the open air with the room air. It is therefore important to ensure adequate ventilation, for example with ceiling fans.

Characteristics of dark radiators

The second type of radiant heaters are so-called Dark radiator, which today are usually called infrared radiators. They are also among the decentralized hall heating systems that combine heat generation and heat transfer in one device. Although their physical principle is identical to that of bright radiators, they have a different mode of operation. Dark radiators do not work with open combustion, but with pipes, usually in a U-shape. A combustion gas, usually natural gas, flows through these tubes at a temperature of up to 800 °C - a suction fan at the end of the tube generates the negative pressure for transporting the combustion gas, which is burned by a burner. The average surface temperature of 250 °C to 500 °C is approximately the same along the entire length of the pipe. Finally, a reflector directs the infrared radiation from the pipes into the heating area so that the heat generated by the radiant heating is transferred to the surroundings.

Why the name dark radiator is outdated from a technical point of view

In contrast to bright radiators, the term dark radiators used to refer to a non-glowing heating surface in radiant heaters. Today, however, there are also devices with glowing tubes in the high-performance class of dark radiators. So why are they not classed as bright radiant heaters? Because they work with closed rather than open combustion. The name infrared radiator therefore seems more appropriate for this type of radiant heater. The great advantage of closed combustion is that users can discharge exhaust gases in a controlled manner via pipes. And, if desired, the residual heat can be transferred to a heat exchanger to heat offices, for example, via a classic hydraulic heating system.

Charakteristika von Fair.AIdH-Systemen

Die dritte und jüngste Art der Strahlungsheizungen – auch Multi-Energie-IR-Heizung genannt – wurde für die Transformation in die karbonfreie Zeit entwickelt. Diese Technologie ähnelt in ihrer Funktionsweise der Dunkelstrahlertechnik, setzt aber in zweierlei Hinsicht neue Maßstäbe: Erstens können diese Lösungen als 2in1-System gleichzeitig die Hallenbeleuchtung mit LED-Licht abdecken, was die Kosten beispielsweise für Verkabelung und Steuerung, aber auch für Serviceeinsätze nahezu halbiert. Zweitens sind Fair.AIdH-Systeme energieflexibel mit PV- oder Netzstrom, Wasserstoff, biogenen Gasen und auch Erdgas betreibbar. Wenn erneuerbare Energie z. B. aufgrund von Dunkelflauten nicht verfügbar oder zu teuer ist, wird automatisch ein anderer Energieträger eingesetzt und somit die Betriebssicherheit in der kalten Jahreszeit gewährleistet. Dabei werden die hohen Effizienzgrade der modernsten Dunkelstrahler erreicht, was die steigenden Energiepreise kompensieren kann und den Dekarbonisierungsprozess für die Unternehmen wirtschaftlich realisierbar macht.

Übrigens, wenn es Sie interessiert: Die Abkürzung Fair.AIdH* bedeutet „Energy Flexible, adaptive, infrared, AI driven Hall Heating“ und steht für die neue energieflexible Heizungstechnologie zur Dekarbonisierung von Hallengebäuden.

Ein kleiner Exkurs: Es kann auch Strom sein

Eine Sonderform der Strahlungsheizungen sind Elektrostrahler. Sie setzen nicht auf die Verbrennung eines Brennstoffs, sondern auf einen Stromfluss in einem elektrischen Widerstand. Allerdings spielten Elektrostrahler bei der Beheizung von Hallengebäuden lange Zeit keine Rolle – eher bei Wickeltischen für Babys oder der Beheizung von Bänken und Tischen in Biergärten. Der einfachen Gründe waren: Abgesehen davon, dass die Netze für solche Großverbraucher nicht ausgelegt sind, war Netzstrom bei den großen Mengen, die in Hallen für die Beheizung anfallen, einfach zu teuer. Dies gilt auch heute noch, allerdings setzen inzwischen viele Betriebe auf die Installation von PV-Anlagen. Diese können erfahrungsgemäß auch im Winter gute Erträge bringen und machen den Einsatz von Elektrostrahlern auch in Industrie- oder in Gewerbebetrieben zunehmend attraktiv. Dies gilt erst recht, wenn die zuverlässige Wärmeversorgung bei fehlendem PV-Strom mit energieflexibler Fair.AIdH*-Technik durch andere Energien wie Erdgas oder Wasserstoff(-Beimischung) sichergestellt werden kann. Ein spannender Ansatz, der als eines der ersten Unternehmen bei dem Trierer Metallverarbeitungsspezialist „Die Kanter & Schlosser“ zum Einsatz kam.

This is where radiant ceiling panels differ from other radiant heating systems

Radiant ceiling panels also work with thermal radiation - heating elements in the form of profiled strips made of sheet steel with welded-in pipes. Hot water flows through the pipes, heating the radiant surfaces so that they emit radiant heat. Radiant ceiling panels can also heat large halls. Due to their low temperature, radiant ceiling panels require very large areas on the ceilings and therefore a relatively large amount of space. In addition, hot water as an activator is a very inert medium. Temperature changes and adjustments of the heating operation to a dynamic daily routine can therefore not be realized as quickly as with gas-powered radiant heating systems.

Radiant heating - the optimal choice for industrial halls

Hallen mit Deckenhöhen von mehreren Metern haben ein gigantisches Volumen und nur ein kleiner Teil von rund 20 Prozent sind dabei der Nutzbereich – meist 2,5 Meter über dem Boden. Das Problem: Mit klassischer Konvektion, d. h. mit Warmluft, ist es schwierig, diesen Bereich gezielt und dazu effizient zu heizen. Denn warme Luft bleibt nicht am Fleck, sondern steigt stets nach oben – dorthin, wo niemand sie benötigt. Ein physikalisches Prinzip, das unbestechlich ist und Hallenbetreibern einen großen Wärmeverlust beschert. Zudem verursachen warme Luftströme Staubaufwirbelungen und unangenehme Zugerscheinungen in Hallen. Bei Strahlungsheizungen wie Hell- oder Dunkelstrahlern bleibt dies aus und eine gezielte Wärmeabgabe wird sichergestellt.

Aspects that speak for decentralized radiant heating systems

As already mentioned, radiant heating enables the targeted heating of the desired area of a hall. It is therefore pleasantly warm where people are working, while it remains cool in the upper layers of air. Even when gates and doors open and close frequently. Radiant heating systems are therefore not only absolutely efficient, but also save a great deal of energy.

The heat from radiant heating systems is also immediately available, as there is no need for a reaction-carrying detour via heat-conducting media such as water and air. This means that rooms that normally remain cold can also be heated efficiently for short periods of use. For example, storage rooms that employees rarely enter. As there are no draughts when heating with radiant heating, dust pollution is also reduced. This makes infrared systems ideal for allergy sufferers and a generally more pleasant and healthier indoor atmosphere.

Save up to 70 percent energy with radiant heating

However, radiant heating systems not only make it possible to heat cold rooms quickly and for a short time, they also allow operators to divide huge hall spaces into several heating zones. This means that they do not have to set a standard temperature, but can, for example, set different temperatures near the Waste heat of machines and systems, but more in the storage area. In this way, radiant heating provides all employees with the perfect feel-good temperature - without wasting any energy.

Vernetzen Anwender die Strahlungsheizungen darüber hinaus mit intelligenten Steuerungen und Energiemanagementsystemen, können sie alle Parameter des Heizbetriebs kontinuierlich überwachen und optimieren. Unterm Strich steht eine enorme Kostenersparnis. So sparen Hallenbetreiber mit diesen Strahlungsheizungen im Vergleich zu konventionellen Konvektionssystemen in der Regel zwischen 40 und 50 Prozent, je nach Projekt auch bis über 70 Prozent Energie.

A small example: St. Pauli fish auction hall saves around 50 percent on energy costs with radiant heating

However, radiant heating systems are not only used in industrial halls. Word of their advantages has long since spread in the event industry. You can find the Heating systems now also at concerts, art exhibitions and Company eventswhich take place in unusual locations - such as old fish factories or heating plants.

For example, in the old fish auction hall on the St. Pauli fish market. Strahlungsheizungen von KÜBLER sorgen in der 103 Meter langen und 23 Meter breiten Halle, die an der Kuppel elf Meter hoch ist, seit vielen Jahren für eine angenehme Wärme auf der Bühne sowie an Tischen, Bänken und Essensständen. Kühl hingegen bleiben die Kubikmeter Luft oberhalb des Nutzungsbereichs. Ohne dass es jemanden stört. Im Gegenteil: Die Betreiber sparen im Vergleich zu klassischen Warmluftheizungen bis zu 50 Prozent Energiekosten.