Wie funktionieren Heizplatten?

Die Heizplatte gehört zu den Elektroheizungen. Dies bedeutet, dass aus elektrischer Energie thermische wird. So wandelt eine Heizplatte den elektrischen Strom in Lichtenergie im Infrarotbereich um. Diese wird auch als elektromagnetische Strahlung bezeichnet und ist langwelliges Licht. Dabei liegt die Wellenlänge im Bereich von 50.000 bis 1.000.000 Nanometern. Dieses Lichtspektrum ist für das menschliche Auge allerdings nicht sichtbar. Das generelle Prinzip der Heizplatte ist einfach. Dabei ist der Hauptakteur ein Leiter, welcher von der elektrischen Energie durchgedrungen wird. Hier bildet sich ein großer Widerstand, welcher auch als Heizwiderstand bezeichnet wird. Er bewirkt, dass sich die Leitung erwärmt und die thermische Energie freigesetzt wird.

Der Aufbau einer Heizplatte

Die Bestandteile einer Heizplatte sind recht überschaubar. Generell, und dies verrät schon der Name, bestehen solche Geräte aus beschichteten Platten. Hierbei sind die Materialien je nach Hersteller und Verwendungsgebiet besonders unterschiedlich. Diese reichen von Epoxit-Harz über pulverbeschichteten Stahl bis zu Naturstein. Hier entscheidet, welche Konstellationen in dem zu beheizenden Zimmer herrschen. So ist zum Beispiel eine Infrarotheizung im Badezimmer einer hohen Luftfeuchtigkeit exponiert. Hier kann es vor allem häufiger zu Spritzwasser kommen. Entsprechend muss hierfür ein besonderes Material zur Anwendung kommen.

Generell gibt es zwei Platten an der Vorder- sowie der Rückseite. Hierzwischen befindet sich bei jeder Infrarotheizplatte die thermische Isolation und der Leiter für die Heizwärme selbst. Eine Isolationsschicht ist nötig, damit die Wärme vor allem nur in eine Richtung abgegeben werden kann, nämlich in das Zimmer. Der Heizleiter bzw. die Heizschicht kann genauso aus verschiedenen Materialien bestehen. Oftmals verwenden die Hersteller Edelstahl- oder Karbonfasern, welche in Kunststoff eingebettet sind. Elektrisch isolierte Heizleitungen werden dabei häufig als Heizelemente eingesetzt, welche in Nuten über die vollständig zur Verfügung stehende Fläche mäander- oder spiralförmig in kleineren Abständen verlegt werden. Die eingebauten Leitungen sind je nach Bedarf und Nenntemperatur mit Silikon, Textilglas, PTFE oder Quarzglas elektrisch isoliert. Durch die hohe Flexibilität können zudem die Bereiche und die Ecken von Durchführungen in die Heizung einbezogen werden. Bei der Anwendung von mineralisolierten Leitungen aus Edelstahl ist eine Nutzung der Heizplatte auch im Vakuum möglich. Die Wahl des Plattenmaterials richtet sich nach dem jeweiligen Einsatz. Sehr gut geeignet ist Aluminium, aber es können zudem auch andere Materialien wie Stahl, Buntmetalle oder Edelstahl eingesetzt werden.

Eine typische Infrarotheizplatte ist ein Bauteil aus mehreren je nach Fabrikant variierenden Schichten verschiedener Materialien. Die Vorder- und die Rückseite bilden zum Beispiel Heizplatten aus Exposit-Harz, Aluminium oder pulverbeschichtetem Stahl. Naturstein ist ebenfalls möglich. Zwischen der vorderen und der Rückplatte ist ein Schichtsystem aus Platten mit Nano-Silberzellen, Kupfer-Zellen und einer Isolierschicht zu finden. Ein besonderes Kohlefasergewebe, beispielsweise Karbon-Graphite-Polyimide, ist für die Umwandlung der Elektroenergie in Infrarotstrahlung verantwortlich. Die Infrarotplatte wird an eine Steckdose direkt angeschlossen.

Die vordere Seite der Heizplatte heizt sich je nach Rohstoff auf etwa 85 bis 100 Grad auf. Je größer der Anteil der erzeugten Strahlung ist, umso angenehmer und effizienter arbeitet die Infrarotheizplatte. Die Hersteller werben hierbei mit Anteilen von nahezu 100 Prozent, da diese die Heizplatten so erstellen, dass diese wegen der isolierenden Schicht rückseitig lediglich noch minimal die Strahlung an die Umgebung abgeben, sodass fast alle Strahlen in das Zimmer gehen, was beheizt werden soll.

Moderne Ausführungen von Infrarotheizplatten kommen mittlerweile sogar als Spiegel oder Bilder daher. Bild- oder Spiegelheizungen dienen dem Zimmer daher nicht nur als Spender von Wärme, sondern gleichzeitig als dekoratives Element. Spiegelheizplatten haben außerdem den Vorteil, nicht zu beschlagen, wenn sie in Betrieb sind und dies macht sie für die Verwendung in Bädern fast perfekt.

Die Vorteile von Heizplatten

Heizplatten haben eine Reihe an Vorteilen. Einer der größten ist die Sofortwärme. Normale Heizungen arbeiten, indem sie die Luft im Zimmer erwärmen. Über diese überträgt sich die Wärme zudem an die Personen im Zimmer. Daher dauert es auch einige Minuten nach dem Anschalten der Anlage, bis die Personen die Wärme auch wirklich verspüren. Infrarotheizplatten mit Bild dagegen funktionieren nach einem anderen Prinzip. Diese strahlen gleich nach dem Anschalten die Strahlung aus. Diese durchdringt die Luft erwärmt lediglich die Objekte und vor allem die Personen im Zimmer. Diese haben dann sofort nach dem Anschalten die wohlige Wärme zur Verfügung.

Die Bedeutung der Konvektions- und Strahlungswärme bei Heizplatten

Strahlungswärme ist jene Wärme, die aufgeheizte Körper wie Kachelöfen oder Infrarotheizplatten im langwelligen Heizspektrum ausstrahlen. Solche Wärmestrahlen erwärmen nicht die Umgebungsluft, sondern Körper, auf welche sie treffen, zum Beispiel Möbel, Menschen oder Wände. Diese absorbieren das Licht zum Teil und wandeln dieses in Wärme um. Die auf diese Weise erwärmten Gegenstände oder Körper geben die Wärme an den Raum ab und erwärmen diesen ohne eine unangenehme Zirkulation der Luft. Der Raum wird dann gleichmäßig warm. Dieser reflektierte Teil der Infrarotstrahlung trifft auf andere Gegenstände und Körper im Zimmer und erwärmt diese. Charakteristisch für mit Infrarotplatten beheizte Zimmer sind die Hüllflächen, also Boden, Wände und Decke. Diese sind wärmer als die Luft im Raum und dienen als Speicher für die Wärme.

Solange die Wärme, welche abgestrahlt wird, milde ist, empfinden Menschen diese als sehr angenehm, denn sie vermag es, in die Haut vorzudringen. Die Strahlungswärme der Infrarotheizplatte ist jener Wärme der Sonne oder von Feuer sehr ähnlich. Im Vergleich zu den Heizstrahlern erwärmen Umluftheizgeräte, die hauptsächlich nach dem Konvektionsprinzip arbeiten, vor allem die Umgebungsluft. Die kalte Raumluft am Boden heizt sich an den warmen Oberflächen der Heizung auf und steigt dementsprechend nach oben. Dies ist die Luftumwälzung. Eine Strömung der Wärme entsteht, welche sich stetig durch das Zimmer bewegt. Diese wirbelt den Staub auf, trocknet die Luft im Raum und wird von den Menschen längst nicht als so angenehm empfunden wie die Wärme, die durch Strahlung entsteht. Diesen vor allem Allergiker störenden Effekt des Luftverwirbelns verstärken die Systeme, welche nicht nur die eigentümliche Konvektion nutzen. Dies ist die Wärmeübertragung durch Teilchen von wärmer nach kalt. Dies erzwingt zusätzlich die Konvektion, etwa mit Gebläse. Wegen der ungleichmäßigen Wärmeverteilung im Zimmer leistet die Konvektionsheizung der Bildung von Schimmel oft Vorschub.