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Heizen mit Infrarot auf Basis funktioneller Keramiken

Eine Infrarotheizung für Automobile, die auf Basis spezieller Funktionskeramiken arbeitet: Dr. Peter John, Geschäftsführer von IBT, und Keramikspezialist Rustam Rachimov haben einen solchen Lösungsansatz gemeinsam entwickelt. "Die Funktionskeramiken erzeugen ein spezielles Infrarotspektrum", erläutert John. Dieses Spektrum sei durch eine hohe Emission, also Abgabe, insbesondere in einem selektiven Wellenbereich gekennzeichnet. Die auf diese Weise erzeugte Wärme entspreche einem wohltuenden Wärmeempfinden.

"Im Zusammenhang mit einem modernen Infrarot auf Basis funktioneller Keramiken geht es primär nicht um einen luftwarmen Raum", erläutert John. Vielmehr drehe es sich um das thermische und physiologische Wohlbefinden bei einer direkt wirkenden und angenehmen Infrarotwärme. Das Wellensprektum werde, so erklärt der Fachmann weiter, bei den hierfür typischen Strahler-Temperaturen von beispielsweise 20 bis 60 Grad Celsius vornehmlich durch die eingesetzten Funktionskeramiken bestimmt. Eine solche Funktionskeramik wird entsprechend des Design aufgebracht oder eingearbeitet: auf beziehungsweise in Stab- und Flächenstrahler aus Keramik, Metall, Textil und Leder oder auch Kunststoff. Die Keramiken haben laut John eine Kerngröße von 100 bis 30.000 Nanometer.

Als Energieträger kommt, so erklären es die Erfinder, primär Elektroenergie in Frage - wegen der Handhabung. Aber es sei auch konvektive Abwärme von Verbrennungsmotoren und Turbinen denkbar, die über Radiatoren in Infrarotwärme umgewandelt werden könne. Der Solarenergie kommt in diesem Zusammenhang eine besondere Bedeutung zu, wird betont. Denn Karosserie und Fenster könnten unsichtbar mit Funktionskeramik beschichtet werden. Zum Beispiel lasse sich im Sommer bei intensiver Sonneneinstrahlung das Fahrzeug mithilfe der Keramik kühlen. "Neun bis 14 Grad Celsius niedrigere Temperaturen im Innenraum als bei Fahrzeugen ohne diese Beschichtungen sind möglich", betont John. Im Winter wiederum seien fünf bis elf Grad Celsius höhere Temperaturen im Fahrzeuginneren erreichbar, als in konventionellen Automobilen ohne Beschichtung. "Der energetische und apparative Aufwand zum Heizen und Kühlen lässt sich mit dieser Lösung deutlich reduzieren", fügt John ergänzend hinzu.

Nach Ort, Stärke, Art und Zeit ist eine moderne Infrarotheizung sehr flexibel, fährt der Experte in seiner Erklärung fort. Sie werde über Sensoren und Regelungstechnik optimal eingesetzt. Die Sensoren bestimmen an vielfältigen Orten Temperatur, Feuchte, Anwesenheit von Personen und ähnliche Größen und dementsprechend werde neben individuellen Einstellungen das Gesamtsystem so gesteuert, dass Wohlbefinden und Energieeffizienz ein Optimum bilden würden. In Zusammenhang mit den Steuerungsgrößen optimale Lüftung, Raumlufttemperatur und Luftfeuchte wird gleichzeitig der Energieverbrauch minimiert, betont John.

Mit dem Einbau eines Infrarotsystems müssen laut Erfinder keinerlei Einschnitte in das Innenraumdesign einhergehen. Im Temperaturbereich 20 bis 60 Grad Celsius ist es möglich das Heizfeld dort zu positionieren, wo eine unmittelbare Berührung des Strahlers nicht unbedingt ausgeschlossen ist, also beispielsweise als Flächenstrahler auf Lederbasis in Türinnenverkleidungen. Im Temperaturbereich 100 bis 400 Grad Celsius sollte der Strahler geschützt vor Berührungen durch die Passagiere untergebracht werden: Möglich wäre beispielsweise, so John, einen Stabstrahler mit den Abmessungen vier mal 60 Millimeter und zehn Watt Leistung verdeckt und geschützt unter dem Armaturenbereich zum Erwärmen der Füße zu positionieren. In einem Auto könnten die Heizungen dementsprechend über den Pedalen und unter dem Armaturenbrett, in den Fußmatten, auf dem Armaturenbrett, in den Türen und in der Mittelkonsole, in den Türholmen, im Dach, in den Sitzen oder anderswo eingearbeitet werden, um nur einige der Beispiele zu nennen, die die Entwickler sehen.

An Funktionsmustern seien die Heiz- und Kühlfunktionen bereits erfolgreich getestet worden. Jetzt gilt es, gemeinsam mit den Fahrzeugproduzenten die designgerechte Integration in das jeweilige Fahrzeug zu entwickeln, zu produzieren und zu erproben, erklärt John. Für den Einsatz sollen beispielsweise Limousinen, Cabriolets, Kleinwagen, Busse, Lkw, Züge und Flugzeuge in Frage kommen.

Zudem sind eine ganze Reihe von Teillösungen sind fertig und nutzbar, betont John. Beisspielsweise wären das elementare Stabstrahler beziehungsweise elementare Flächenstrahler mit elementaren Keramiken, die verdeckt im Fahrzeug angebracht werden können. Ein anderer Teil, das wären zum Beispiel Designelemente, verbunden mit Hochleistungskeramiken, bedürfe jedoch noch einer Entwicklung bis hin zur Reife; so insbesondere die optimale Eingliederung in ein Fahrzeug und dort die Optimierung des Heizregimes. "Diese Entwicklung ist unbedingt mit den jeweiligen Fahrzeugherstellern zu betreiben", erklärt er weiter. Das sei sicherlich noch mit Aufwand verbunden, gehe es schließlich um ein völlig neues Wirkprinzip der Heizung auf engem Raum mit einem modernen Infrarot. Dafür ergebe sich jedoch dann eine große Chance für Energieeffizienz und Wohlbefinden für Fahrer und Passagiere bis hin zur Minimierung der Gefahr durch Ermüdung.

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