Die Verwendung von Flächenheizungen ist im Wohnungsneubau heute weit verbreitet. Und auch in energetisch sanierten Gebäuden werden Fußboden- und Wandheizungen immer beliebter. Normung, Aufbau, Planung und Montage dieser Systeme sind seit Jahren bekannt und etabliert. Wenn es aber um die Regelung von Flächenheizungen geht, dann sind immer noch Aussagen aus der Anfangszeit zu hören, wie z. B. „Fußbodenheizungen sind träge und nicht regelbar“. Dabei wird übersehen, dass sich die Gebäude seit der Mitte der 70er-Jahre wärmeschutztechnisch extrem verändert haben. Die dadurch bedingte Absenkung der Vorlauftemperaturen auf 35 °C und niedriger lässt den Selbstregeleffekt viel effektiver als früher wirken. Denn bei maximalen Oberflächentemperaturen von ca. 23 °C im Auslegungsfall und bei einer Raumtemperatur von 20 °C reichen schon geringe Fremdwärmegewinne durch interne Lasten oder Sonneneinstrahlung aus, um die Raumtemperatur auf 23 °C anzuheben und damit die Wärmeabgabe der Fußbodenheizung automatisch zu drosseln. Warum dann überhaupt noch eine Einzelraumregelung?
Warum die Einzelraumregelung trotzdem erforderlich ist
Zum einen hat das oben erläuterte Prinzip des Selbstregeleffektes einen Haken: Die treibende Temperaturdifferenz liegt nicht zwischen der Oberflächentemperatur und der Raumtemperatur, sondern zwischen der mittleren Wassertemperatur und der Raumtemperatur. Wenn es also keine Einzelraumregelung gäbe, die die Energiezufuhr in den Raum abstellt, würde sich der Boden langsam erwärmen und die Raumtemperatur noch weiter über das Niveau heben, welches durch den Fremdwärmegewinn erreicht wurde. Das bedeutet letztlich, dass der Selbstregeleffekt in Kombination mit einer Einzelraumregelung am besten funktioniert.
Zum anderen ist der Hauptgrund zum Einsatz einer Einzelraumregelung jedoch ein ganz pragmatischer: Sie ist in der EnEV für Alt- und Neubauten vorgeschrieben. Im § 14 Absatz 2 der EnEV 2014 heißt es: „Heizungstechnische Anlagen mit Wasser als Wärmeträger müssen beim Einbau in Gebäuden mit selbsttätig wirkenden Einrichtungen zur raumweisen Regelung der Raumtemperatur ausgestattet werden; von dieser Pflicht ausgenommen sind Fußbodenheizungen in Räumen mit weniger als 6 m2 Nutzfläche.“ Und weiter heißt es: „… Soweit die in Satz 1 bis 3 geforderten Ausstattungen bei bestehenden Gebäuden nicht vorhanden sind, muss der Eigentümer sie nachrüsten; Fußbodenheizungen, die vor dem 1. Februar 2002 eingebaut worden sind, dürfen abweichend von Satz 1 mit Einrichtungen zur raumweisen Anpassung der Wärmeleistung an die Heizlast ausgestattet werden ...“ Dieser letzte Satz bedingt, dass die Einzelraumregelung im Altbau mit einer Fußbodenheizung vor 2002 nicht nachgerüstet werden muss, da mit der „raumweisen Anpassung der Wärmeleistung“ die Voreinstellung der Volumenströme am Heizkreisverteiler gemeint ist. Eine Nachrüstung von Gebäuden mit Flächenheizungen nach 2002 ist nicht notwendig, da ab 2002 die Einzelraumregelung Pflicht war und deshalb alle Gebäude entsprechend ausgestattet wurden.
Grundlegende Aspekte einer Fußbodenheizungsregelung
Damit die Regelung grundsätzlich richtig arbeiten kann, muss der Raumfühler heizungstechnisch sinnvoll positioniert sein. Ein Platz in der Schalterleiste am Türeingang ist zwar optisch hübsch und gut zu erreichen. Doch insbesondere bei geöffneter Tür wird nicht die Temperatur des zu regelnden Raumes erfasst, sondern eine Mitteltemperatur der beiden angrenzenden Räume gebildet. Deshalb sollten Raumfühler einen Mindestabstand von 1 m zu Türen haben und in einer Höhe von 1,2 bis 1,5 m angebracht werden. Diese Vorgaben sind mit Funk-Raumfühlern wesentlich einfacher zu realisieren als mit drahtgebundenen Varianten. Zudem kann man auch erst später und unter gestalterischen Aspekten noch entscheiden, wo der optimale Platz für den Raumfühler ist. Ausreichend Spielraum dafür bietet beispielsweise eine Reichweite von 30 m beim Funk-Regelungssystem Uponor Smatrix, das nur etwa alle zehn Minuten einen kurzen Impuls sendet und nicht permanent, wie beim WLAN oder bei DECT-Telefonen üblich. Außerdem ist die Sendeleistung wesentlich geringer als die der genannten Geräte. Alternativ lässt sich Uponor Smatrix auch mit einem vieradrigen Buskabel betreiben.
Generelle Voraussetzung dafür, dass die Einzelraumregelung optimal funktioniert, ist zum einen, dass die Anlage mit einer dem Gebäude, der Außentemperatur und dem Wärmeverteilsystem angepassten Vorlauftemperatur betrieben wird. Zum anderen müssen die Wassermengen dem Bedarf des jeweiligen Raums entsprechen, die Heizkreise also hydraulisch abgeglichen sein. Fortschrittliche Einzelraumregelungen erlauben einen automatischen hydraulischen Abgleich, der die Wassermengen kontinuierlich an den realen Bedarf anpasst. Dies gelingt bei Uponor Smatrix dadurch, dass die Temperaturverläufe im Raum beim Öffnen oder Schließen der Thermoantriebe überwacht werden. Jede Änderung der Raumgegebenheit wird registriert und durch die Autoabgleich-Funktion mit einer Anpassung der Wassermenge kompensiert. Denn oft stimmen insbesondere in Niedrigenergieneubauten die Normheizlastberechnungen nach DIN EN 12831 mit der Realität nicht überein. Hinzu kommt, dass in der Planungsphase z. B. der spätere Oberbodenbelag oftmals noch nicht verbindlich feststeht oder nachträglich geändert wird. Im Schnitt verbessert dieser Autoabgleich die Energieersparnis um 6 % im Vergleich zu einer herkömmlichen Einzelraumregelung und um bis zu 12 % gegenüber nicht abgeglichenen Systemen.
Einfache Bedienung und vielfältige Informationen
Eine moderne Einzelraumregelung sollte sich auch komfortabel bedienen lassen und wichtige Informationen über das Heizsystem liefern. Bei Uponor Smatrix Wave Plus kann über ein Touchscreen-Bedienmodul ein System mit bis zu vier Verteilern verwaltet werden. Die integrierte Trendanzeige zeigt und vergleicht auf dem abnehmbaren Touch-Screen-Bedienmodul mit Grafiken die Soll- und Ist-Temperaturen für alle angeschlossenen Räume. Dadurch können die Bewohner die Einstellungen schnell selbst analysieren und optimieren, ihr Heizverhalten ändern und somit selbst aktiv zur Energieeinsparung beitragen.
Außerdem stellt die Regelung fest, ob Räume permanent zu warm oder zu kalt sind. Dadurch lassen sich Fehler bei der Heizkurveneinstellung, der Pumpeneinstellung oder beim hydraulischen Abgleich von Strängen und Verteilern untereinander aufspüren. Und das integrierte Modul zur Beeinflussung der Wärmepumpen-Heizkurve erkennt Unterschiede zwischen kalkulierter und benötigter Vorlauftemperatur und passt in Kombination mit Stiebel-Eltron-Wärmepumpen durch eine dynamische Heizkurve die Energieerzeugung ständig der Temperatur in den Räumen an.
Als letztes muss eine moderne Einzelraumregelung noch den Trend zur Ferneinstellung und Verwaltung berücksichtigen. Bei Uponor Smatrix liefert das U@home-Modul die Verbindung der Wave-Plus-Einzelraumregelung zu PC, Smartphone und Tablet.
Fußbodenkühlung wird immer beliebter
In immer mehr Neubauten und energetisch sanierten Bestandsgebäuden kommen Wärmepumpen zum Einsatz. Sowohl Sole/Wasser- als auch reversible Luft/Wasser-Maschinen eröffnen grundsätzlich die Möglichkeit einer Flächenkühlung. Und diese Option wird im Zuge der immer heißeren und längeren Schönwetterperioden auch in Deutschland zunehmend nachgefragt. Denn nicht die schweißtreibend hohen Außentemperaturen von bis zu 40 °C empfinden viele Menschen als die größte Belastung, sondern die unbehaglich hohen Innenraumtemperaturen von über 28 °C, die oft auch nachts nicht weichen.
Die Innenraumkühlung von privaten Wohngebäuden wird also in den nächsten Jahren ein immer größeres Thema werden. Die bautechnischen Vorschriften wurden dahingehend schon etwas angepasst. So verweist die EnEV 2014 auf die Einhaltung eines ausreichenden baulichen sommerlichen Wärmeschutzes entsprechend den Anforderungen der neuen DIN 4108-2 und legt dadurch wesentlich schärfere Kriterien an als noch die EnEV 2009. Die immer strengeren Vorgaben sorgen so dafür, dass nicht nur im Winter immer weniger Wärme verloren geht, sondern dass auch im Sommer möglichst wenig Wärme ins Gebäude dringt – allerdings nur, wenn der Nutzer sich entsprechend verhält, weder Fenster noch Türen öffnet und die außenliegende Verschattung herunterlässt. Diese Maßnahmen berücksichtigen aber nicht den dynamischen Effekt einer längeren Schönwetterperiode und setzen zudem einen idealen Nutzer voraus, den es in der Praxis nicht gibt. Um während einer Hitzeperiode möglichst behagliche Innenraumtemperaturen zu erreichen, bietet sich die Kühlmöglichkeit über die Flächenheizung an, die geräuschlos und energetisch effizient arbeitet. Mit Blick auf eine sichere Betriebsweise sind jedoch einige wesentliche regelungstechnische Aspekte zu berücksichtigen.
Unterschiede beim Heiz- und Kühlbetrieb
Generell muss die Einzelraumregelung für den Kühlbetrieb geeignet sein und sich, ausgehend vom Heizbetrieb, auf diese Anforderung entsprechend umstellen. Das bedeutet vor allem, dass die Thermoantriebe bei steigenden Raumtemperaturen öffnen und nicht, wie im Heizfall, schließen. Komfort-Einzelraumregelungen wie Uponor Smatrix erfassen zudem raumweise die relative Luftfeuchtigkeit mit Einzelfühlern, wodurch sich eine für die Bewohner komfortable Betriebsweise ergibt. Denn im Gegensatz zur außentemperaturabhängigen Referenzraumregelung wird nicht zwangsweise die gesamte Anlage in allen Räumen ausgestellt, wenn dort die eingestellte relative Luftfeuchtigkeitsgrenze erreicht ist.
Um insbesondere einen Feuchtigkeitsniederschlag zu vermeiden, muss bei der Außentemperaturregelung im Kühlfall der Taupunkt berücksichtigt werden. Eine regelungstechnische Möglichkeit besteht darin, im Referenzraum die relative Luftfeuchtigkeit und die Raumtemperatur zu erfassen, daraus die Taupunkttemperatur zu bestimmen und dann die Vorlauftemperatur genau auf dem Taupunkt, oder mit einem einstellbaren Offset-Wert (meist 2 K), zu fahren.
Eine zweite Möglichkeit ist in der Regelung Uponor Smatrix Move Plus realisiert: Hier wird eine Kühlkurve eingestellt, um zu erreichen, dass bei steigenden Außentemperaturen eine geringere Vorlauftemperatur gefahren wird. Die Kurvensteilheit wird erhöht, wenn die relative Luftfeuchtigkeit im Referenzraum einen Wert von 80 % überschreitet. Falls die relative Luftfeuchtigkeit abnimmt, wird die Vorlauftemperatur wieder auf den durch die Kurve bestimmten Wert abgesenkt. Bei einer zu hohen relativen Luftfeuchtigkeit kann bei Bedarf automatisch ein Entfeuchtungsgerät zugeschaltet werden.
Als weiterer Aspekt kommt die Hydraulik hinzu: So kann ein nach Süden orientierter Wohnraum im Heizfall mit relativ geringen Wassermengen zurechtkommen, während im sommerlichen Kühlfall größere Wassermengen für eine höhere Kühlleistung wünschenswert wären. Die Hydraulik sollte sich also im Idealfall vom klassisch ausgelegten Heizbetrieb auf den sommerlichen Kühlfall einstellen. Von Hand macht das niemand. Bei Uponor Smatrix hilft die oben erläuterte Autoabgleich-Funktion weiter, weil sie innerhalb von etwa drei Stunden die Hydraulik an die neue Situation anpasst. In Kombination mit der außentemperaturabhängigen Regelung ist die Smatrix-Einzelraumregelung „Cooling ready“. Es wird dann nur noch kaltes Wasser benötigt.
Untersuchungen und Praxiserfahrungen bestätigen, dass neben der Energie- und Kosteneinsparung oft auch der Komfortgewinn ein wesentliches Motiv für die Nutzer ist, in ein hochwertiges Einzelraumregelsystem zu investieren. Höchste Kundenzufriedenheit erreichen Fachhandwerker letztlich nur dann, wenn das Einzelraumregelsystem sowohl die technischen Anforderungen des Heiz-/Kühlsystems als auch die Nutzerwünsche erfüllt.
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Kriterien für die Reglerwahl
Bei der Auswahl einer Einzelraumregelung sind folgende Fragen zu beachten:
- Drahtgebunden oder Funk?
- Referenzraumsystem oder System mit raumweisen Fühlern?
- Soll der hydraulische Abgleich automatisch und dynamisch erfolgen?
- Ist eine Kühlung zur berücksichtigen?
- Energieeinsparpotenzial des Produkts?
- Welche Infos und Auswertungen liefert die Regelung?
- Einfach bedienbar aus Nutzersicht?
- Ist die Ferneinstellung per Smartphone & Co. gewünscht?
Seit Mitte der 1970er haben sich Gebäude wärmeschutztechnisch extrem verändert. Die dadurch bedingte Absenkung der Vorlauftemperaturen auf 35 °C und niedriger macht den Selbstregeleffekt zwar effektiver – dennoch gibt es Gründe, die eine Einzelraumregelung erforderlich machen. Raumfühler sollten einen Mindestabstand von 1 m zu Türen haben und in einer Höhe von 1,2 bis 1,5 m angebracht sein. Diese Vorgaben sind mit Funk-Raumfühlern leicht zu realisieren. Zudem können Bauherren unter gestalterischen Aspekten den optimalen Platz auch später bestimmen.
Autor
Dipl.-Phys. Sven Petersen ist Referent an der Uponor Academy, 22415 Hamburg, Telefon (0 40) 3 09 86-3 40, sven.petersen@uponor.com, www.uponor.de
In den nächsten Jahren gewinnt die Raumkühlung mit Flächenheizungen an Bedeutung. Voraussetzung ist ein geeignetes Regelsystem.
Das modular aufgebaute Einzelraumregelsystem Smatrix von Uponor eignet sich für Heiz- und Kühlfunktionen.
Das zentrale Smatrix-Bedienmodul verfügt über einen Touchscreen, an dem sich auch alle Rauminformationen abrufen lassen.
Mit der Option U@home können die Bewohner per App oder Internet die Raumtemperaturen in ihrem Zuhause von überall aus steuern.
1 Eine hohe Regelqualität sorgt nicht nur für mehr Behaglichkeit, sie spart auch Energie, weil sie z. B. das Überschwingen der Temperatur vermindert oder ganz vermeidet.
2 Während der manuelle hydraulische Abgleich nur die Auslegungsbedingungen berücksichtigt, passt der Autoabgleich die Hydraulik laufend an Veränderungen an.
3 Uponor Smatrix passt die Heizkurve einer Stiebel-Eltron-Wärmepumpe dynamisch an veränderte Raum- und Außentemperaturen an und optimieren so die Effizienz.
