Systeme der Flächentemperierung

Die verschiedenen Systeme der Flächenheizung/-kühlung beinhalten sämtliche Komponenten und bieten neben der Funktionssicherheit durch die Feinabstimmung und Anpassung auch eine umfassende Gewährleistung sowie Planungsunterstützung für das Fachhandwerk ebenso wie für den Fachplaner. Darüber hinaus umfasst der Systemgedanke auch Befestigungsmaterial, Wärmedämmelemente und hydraulische Armaturen, wie beispielsweise elektronische Regelkomponenten, als komplette Produkteinheit.

Es handelt sich jeweils um flächenbezogene und wassergeführte Wärmeübergabesysteme, welche sich unmittelbar unter der Oberfläche von Boden, Wand und Decke befinden. Durch diese bauliche Integration vermag die Flächenheizung/-kühlung sich nicht nur als integraler Bestandteil der raumbildenden Flächen auszuzeichnen, sondern überzeugt auch durch ihre thermische Qualität. Die Flächenheizung/-kühlung kann die den Menschen umgebenden Bauteile im Raum thermisch aktivieren und diese können somit ihr jeweiliges Wärmespeicherpotenzial im Sinne einer nachhaltigen Energieeffizienz ausschöpfen. Da ihre Wirkungsweise immer reversibel (Heizen und Kühlen) möglich ist, kann in diesem Zusammenhang von einer flächenbezogenen Temperierung des umbauten Raumes gesprochen werden.

Die Reaktionszeit bei der Raumtemperaturregelung ist von verschiedenen Faktoren abhängig, wie u. a. von der überbauten Materialschicht (Estrich, Bodenbelag, Putze und Anstriche, etc.) als Materialaufbauten, Verkleidungen und Überbauungen durch Möbel (sollte nach Möglichkeit vermieden werden), Raumgestaltungselemente, usw. Durch die Position der Wärmeübergabeelemente und den jeweiligen Aufbau sowie eine fachgerechte Planung und Ausführung, können unterschiedliche Reaktionszeiten bei der Raumtemperaturregelung erreicht werden. Allein hinsichtlich der Wärmeleitfähigkeit () von Materialien ergibt sich z. B. bei einer Fußbodenheizung/-kühlung mit keramischen Belägen naturgemäß eine geringere Reaktionszeit bei der Raumtemperaturregelung, als bei einem Laminat-, Holz- oder Korkbelag. Dies gilt es bereits bei der Planung zu berücksichtigen.

Für die Planung und Ausführung sind folgende, regelungstechnische Parameter der Detailplanung relevant:

• Wärmeleitfähigkeiten der Materialien
• Materialaufbauten und –schichten
• Massestrom
• Systemtemperaturen

Neben den Planungs- und Ausführungsregeln sind immer die Herstellerangaben insbesondere hinsichtlich der Materialkombinationen im Schichtaufbau (Wärmeleitwiderstand) der Oberflächen zu beachten.

Im Folgenden werden die drei verschiedenen Systeme der Flächenheizung/-kühlung vorgestellt.

Am Boden

Die Fußbodenheizung/-kühlung befindet sich im Bodenaufbau unterhalb der Fußbodenfläche und wirkt durch vertikalen Wärmestrom in den Raum von unten nach oben im Heizfall und von oben nach unten im Kühlfall. Besonders in Badezimmern und Duschbädern mit keramischen Bodenbelägen bietet eine Flächenheizung einen höheren Wärmekomfort und erfreut sich besonders an dieser Stelle einer hohen Nutzerakzeptanz.

In Wohnbereichen ist eine Fußbodenheizung/-kühlung heute für nahezu sämtliche Bodenbeläge geeignet. Allerdings sollte in der Auswahl von Bodenbelägen auf den maximalen Wärmeleitwiderstand und die maximal verträgliche Temperatur des Belages geachtet werden.

Eine Fußbodenheizung bedeutet nicht immer Heizestrich, wie es zu Beginn dieser Technologie der Fall war. Mittlerweile bietet der Markt eine Vielzahl von Systemvarianten in diesem Bereich. Systeme mit niedrigem (Boden)-Materialaufbau eignen sich sowohl für die Modernisierung als auch für den Neubau.

An der Wand

Die Wandheizung/-kühlung kann sowohl an Innenwänden als auch an Außenwänden, bei entsprechend gedämmter Gebäudehülle, installiert werden und wirkt durch einen horizontalen Wärmestrom in den Raum. Bei Innenwänden profitiert das gesamte Bauteil von der thermischen Be- bzw. Entladung in alle Richtungen des Raumes, je nach Positionierung auch gegenüberliegende Flächen.

Der notwendige Flächenbedarf ist – wie bei jeder Flächenheizung/-kühlung – von der notwendigen Heizlast und den Systemtemperaturen (inkl. Massenstrom) abhängig und damit variabel.

Ein weiterer Aspekt für die besondere Eignung einer integralen Raumgestaltung ist der große Bereich der Systemtemperaturen für Wandflächensysteme. Daneben weisen diese Systeme eine große Variabilität in Bezug der wirksamen Fläche auf. Es können nicht nur die Oberflächen der Umschließungsflächen, sondern auch Oberflächen von raumtrennenden Innenwänden genutzt werden.

Unter der Decke

Die Deckenheizung/-kühlung befindet sich im Deckenaufbau des Raumes und wirkt durch einen vertikalen Wärmestrom in den Raum von oben nach unten. Die verfügbaren Flächen für eine thermische Nutzung sind besonders auch in Nichtwohngebäuden (z. B. Büro- und Verwaltungsgebäude) sehr groß. Zudem bietet eine Deckenheizung/-kühlung auch die Möglichkeit, raumakustische Anforderungen zu vereinen. Die Deckensysteme bieten ähnlich wie die Wandheizung/-kühlung die Möglichkeit einer integralen Raumgestaltung. Neben den erwähnten schallschutztechnischen Möglichkeiten, bietet dieses System durch verschiedenartige Bauarten auch Kombinationen mit moderner Beleuchtungstechnik.

Entsprechend den physiologischen Anforderungen des Menschen verlangt eine Deckenheizung/-kühlung bei einer lichten Mindest-Raumhöhe von 2,50 Meter eine Begrenzung der Oberflächentemperatur auf maximal 29 °C. Auf diese Weise wird eine thermische Unbehaglichkeit durch Überhitzung des Kopfbereiches des Menschen vermieden. Bei größeren Raumhöhen kann die Oberflächentemperatur bei Bedarf entsprechend angehoben werden.

Qualitätssicherung aus einer Hand

Um das gesamte Energieeinsparpotenzial auszuschöpfen ist es wichtig, dass sämtliche Komponenten aufeinander abgestimmt sind und als ein Gesamtsystem betrachtet werden. Angefangen vom Heiz- bzw. Kühlkreis, bestehend aus Rohrregistern und Dämmung, Armaturen, Rohrverbinder, hydraulische Anbindungen und Verteilung, Aktoren und Stellantriebe, elektrische Regelverteiler, Einzelraumthermostate/Einzelraumbediengeräte bis zur Datenübertragung und die Sensorik (z. B. Temperatur- und Feuchtefühler) garantieren die Komponenten eines Systemanbieters die Funktionalität des Systems. So geben sie nicht nur dem ausführenden Fachbetrieb Sicherheit im Haftungsfall, sondern auch dem Nutzer die maximale Funktionssicherheit. Die abgestimmten Systemkomponenten eines Herstellers garantieren:

• Die Gültigkeit der System-Planungsleistung des Herstellers
• Den Anspruch auf die ganzheitliche Service-Leistung des Herstellers
• Den effizienten und nachhaltigen Betrieb der Anlage (Funktionssicherheit)
• Den optimalen Wärmekomfort (Heizen und Kühlen), wenn die planerischen und produktspezifischen Vorgaben des Systemherstellers umgesetzt werden

Dabei hängt die Entscheidung für das eine oder andere System von den jeweiligen Rahmenbedingungen ab, insbesondere von Heiz- und Kühllast des Gebäudes, seinem Verwendungs- und Nutzungszweck, der Ausrichtung des Gebäudes und der einzelnen Räume, der Grundstücksgröße und dessen Umgebung, sowie den Präferenzen der Investoren.

Elemente der Raumgestaltung

Die moderne Raumgestaltung heutiger Wohn- und Arbeitsbereiche ermöglicht durchaus mittels Flächenheizung/-kühlung Akzente in der Raumwirkung zu setzen. Der besondere Stellenwert dieser thermisch aktivierten Körper reicht über die Funktion eines den Raum gestaltenden Bauteils hinaus. Diese thermodynamischen Wechselbeziehungen entsprechen optimal dem natürlichen Wärmeempfinden des Menschen, bei Effizienz mit Wärme- und Wohnkomfort.

In der Modernisierung von Gebäuden bietet die Flächenheizung/-kühlung eine hohe Flexibilität in der Anwendung. Dabei muss es sich nicht um eine energetische Sanierung oder Heizungsmodernisierung handeln. Selbst bei Hauserneuerungen, Aus- und Umbauten, Veränderungen der Grundrisse, usw. bieten sämtliche Systeme eine große Komponenten- und Bauartauswahl in Nass- und Trockenbauweise.

Kombinierbarkeit mit Heizkörpern

Die Kombinierbarkeit einer Flächenheizung/-kühlung ist immer am spezifischen Bauvorhaben zu prüfen. Ob dies über einen gemeinsamen oder einen getrennten Heizkreis erfolgen kann, ist in erster Linie von der Systemtemperatur und der Regelstrategie sowie der gewünschten Heiz- und/oder Kühlfunktion abhängig. Eine der häufigsten Anwendungen ist die Kombination von Fußbodenheizung und Handtuch-Heizkörper im Bad, aber auch Wand- oder Deckenheizungen können mit Heizkörpern kombiniert werden.

Natürlich kann die Flächenheizung/-kühlung hervorragend mit einem Heizkörperkreis ergänzt und für beide Systeme eine unterschiedliche Regelstrategie realisiert werden. Um gemeinsam in einem Heizkreis kombiniert zu werden, sind Niedrigtemperaturheizkörper notwendig oder die Integration vom Flächenheizsystem in Heizkörperheizkreise mittels entsprechenden Temperaturbegrenzungen. In diesem speziellen Fall handelt es sich nicht um eine Fußbodenheizung mit definierter Auslegungs-Wärmeleistung, sondern um eine Bodentemperierung mit nur abschätzbarer Wärmeleistung.

Zusatznutzen

Die verschiedenen Systeme der Flächenheizung/-kühlung ermöglichen sowohl für den Neubau als auch für die Modernisierung eine Vielzahl von Umsetzungsoptionen, einschließlich der Kombination mit Heizkörpern. Darüber hinaus bieten alle Systeme die Doppelfunktion Heizen und Kühlen. In Anbetracht der stetig steigenden Anforderungen an die Gebäudekühlung (interne Lasten, etc.)ist dieser Zusatznutzen nicht zu verachten.

Der nächste Teil der Serie wird sich um die Wärmebereitstellung und die benötigten Komponenten drehen.

Mehr zum Thema auf der ISH

Erstmals veranstaltet die SBZ themenbezogene Führungen über die SHK-Fachmesse ISH (14. März bis 18. März), sogenannte Guided Tours. Einen Schwerpunkt bildet der Rundgang zu den Themen Wärmeerzeugung und Wärmeverteilung. Jede Tour dauert etwa zwei Stunden. Die Teilnahme ist kostenlos, Teilnehmer erhalten zudem kostenfreien Zugang zur Messe.

www.sbz-online.de/guidedtours

Frank Hartmann ist Gründer des Forum Wohnenergie für energieeffizientes Bauen und Modernisieren und Referent im Fachbereich Flächenheizung/-kühlung des Bundesverbandes der deutschen Heizungsindustrie (BDH). Telefon (0 93 81) 71 68 31 frank.hartmann@bdh-koeln.de