Zum Heizen, Kühlen und Lüften von Häusern und Wohnungen verzeichnen sowohl die Flächentemperierung als auch die kontrollierte Wohnraumlüftung mit Wärmerückgewinnung gegenwärtig hohe Zuwachsraten. Gleichzeitig verfügen beide Technologien über spezifische Vorteile, die sich im Hinblick auf einen höheren Klimakomfort perfekt ergänzen: die hohe Behaglichkeit und Energieeffizienz der Flächentemperierung und die kurzen Reaktionszeiten der Wohnraumlüftung.
Vor diesem Hintergrund haben Pluggit und Uponor gemeinsam eine Lösung für die Komforttemperierung im Wohnungsbau entwickelt, die genau diese Vorteile kombiniert und ein zugfreies sowie geräuschloses Heizen, Kühlen und Lüften ermöglicht.
Hohe Behaglichkeit und kurze Reaktionszeiten
Beim System Uponor Comfort Air dienen in die Klett-Fußbodenheizung integrierte, luftführende Bodenpaneele als Nachheizregister für die Pluggit-Wohnraumlüftung. Auf diese Weise wird ein sehr hoher Klimakomfort bei niedrigen Investitionskosten und einem geringen Energieverbrauch erreicht. Mit nur drei zusätzlichen Komponenten kann die Systemlösung zudem komplett ohne Spezialwerkzeug schnell und einfach installiert werden (Bild 2).
Den Kern des Systems bilden die neuartigen Uponor-Comfort-Air-Bodenpaneele als Schnittstelle zwischen Flächentemperierung und Wohnungslüftung. Ausgangspunkt ist zunächst der Kreuz-Gegenstromwärmetauscher des Pluggit-Komfort-Wohnraumlüftungsgeräts, wo die Außenluft mithilfe der Abluft vorerwärmt bzw. -gekühlt wird. Aufgrund des hohen Wärmerückgewinnungsgrades von bis zu 95 % lassen sich hier im Heizfall bereits Zulufttemperaturen von 18 °C erreichen.
Anschließend wird die vortemperierte Zuluft über die patentierten PluggFlex-Kanäle unterhalb der Klett-Fußbodenheizung zum Bodenpaneel geführt. Das Modul dient dann als Nachheizregister, indem es die Luft unterhalb der warmen oder kühlen Estrichfläche entlangführt und deren Temperatur so auf das gewünschte Niveau hebt oder senkt (Bild 3). Die Folge ist eine erhebliche Behaglichkeitssteigerung, weil die Zuluft bereits richtig temperiert eingebracht wird und es so nicht zu unangenehmen Zugerscheinungen kommt. Die Temperaturanpassung erfolgt dabei automatisch über die Regelung der Fußbodenheizung, weil die Zuluft ja direkt über deren Rohre erwärmt oder gekühlt wird.
Weiterhin weist das System gerade in der Aufheizphase sehr kurze Reaktionszeiten auf, da sich die durch das Bodenpaneel strömende Luft viel schneller aufheizt oder abkühlt als der die Fußbodenheizung umgebende Estrich. Über die Anzahl der eingesetzten Module lässt sich zudem die Leistung an den jeweiligen Raum anpassen. So kann ein höherer Heiz- oder Kühlbedarf über mehrere in Reihe geschaltete Bodenpaneele abgedeckt werden, während bei einem größeren Luftbedarf eine Parallelschaltung erfolgt.
Einfach zu installierende Systemkomponenten
Die Installation des Uponor Comfort Air erfolgt auf der Heizungs- und Lüftungsseite komplett werkzeugfrei über Steck- und Klettverbindungen: Zunächst werden die PluggFlex-Lüftungskanäle sowie die Pluggit-Design-Bodenluftauslässe in einer Zusatzdämmschicht unterhalb der Trittschallebene verlegt (Bild 4). Die 11,3 cm breiten und 5 cm hohen Vollkunststoffkanäle vom Typ PK 150 sind durch ihre gewellte Profilform sehr flexibel und zeichnen sich gleichzeitig durch eine hohe Stabilität und Trittfestigkeit aus. Bei einem minimalen Biegeradius von 0,75 m sind in der Regel weder Formteile noch Abdichtungen erforderlich. Sämtliche Verbindungen erfolgen über ein einfaches und sicheres Stecksystem.
Anschließend werden die Bodenpaneele eine Ebene höher auf der Zusatzdämmschicht unmittelbar vor den Bodenluftauslässen installiert. Die nahtlose Verbindung zu den tiefer liegenden Lüftungskomponenten stellen spezielle Kanalübergänge her (Bild 5), während sich mehrere Paneele über Modulverbinder in Reihe schalten lassen (Bild 6). Bei dem Bodenpaneel handelt es sich um ein 30 mm dickes EPP-Element, in dem die Luft für eine optimale Wärmeübertragung über integrierte Lenkelemente strömt. Als stabile Abdeckung sowie als Leitfläche zur Flächentemperierung dient eine beschichtete Metallplatte. Diese ist mit einem Vlies bespannt, auf dem später die Uponor-Klettrohre verlegt werden.
Mit Abmessungen von 1200 x 800 x 30 mm lassen sich die Bodenpaneele nahtlos in die Fußbodenheizung integrieren. Die Klett-30-2-Systemplatten werden einfach rund um die Paneele verlegt und an den Rändern verklebt (Bild 7). Die Verarbeitung der Platten erfolgt mit einem handelsüblichen Wellenschliffmesser. Danach können auf der estrichdichten Fläche (zulässige Verkehrslast: 5 kN/m²) die spiralförmig mit Klettband umwickelten 16-mm-Heizungsrohre durch einfaches Aufdrücken mit dem Fuß zügig verlegt werden. Insgesamt erreicht das System Uponor Comfort Air eine im Neubau übliche Gesamtaufbauhöhe ab etwa 14 cm – inklusive Estrich und Bodenbelag.
Vollständige Reinigung der Kanäle und Bodenpaneele
Bei Lüftungssystemen spielt das Thema Hygiene eine wichtige Rolle. Gemäß den Anforderungen der DIN 1946-6 können die Lüftungskanäle und die Bodenpaneele von Uponor Comfort Air in voller Länge problemlos gereinigt werden. Zudem wurde schon bei der Entwicklung sämtlicher Komponenten auf hygienisch einwandfreie Materialien und eine entsprechend optimierte Konstruktionsweise geachtet. So bestehen etwa die PluggFlex-Kanäle aus dem Werkstoff Polypropylen-Copolymer, der auch für die Herstellung von Trinkwasserrohren verwendet wird. Zudem haben sie eine geschlossenporige Oberfläche und eine sehr hohe Glattwandigkeit, sodass sich Staub hier nur schwer ablagern kann.
Die Bodenpaneele sind ebenfalls aus hygienisch unbedenklichem Kunststoff (EPP) gefertigt und wurden so konstruiert, dass sie die verschiedenen Anforderungen an Wärmeübertragung, Luftführung und Hygiene optimal erfüllen. Im Inneren lenken ein großer S-Bogen sowie genau positionierte Leitnoppen den Luftstrom präzise durch das Modul und verhindern so das Entstehen von Toträumen, in denen sich Ablagerungen bilden könnten. Gleichzeitig sorgen die Einbauten flächendeckend für eine turbulente Strömung, was wiederum die Wärmeübertragung begünstigt.
Die problemlose und rückstandsfreie Reinigung des gesamten Leitungssystems erfolgt mithilfe des geprüften und zertifizierten CleanSafe-Konzepts von Pluggit. Dabei wird eine Druckluftdüse in die Kanäle geschoben, die zusammen mit einem Staubsammler wie ein sehr starker Staubsauger funktioniert. Der Zugang ist hier sowohl vom Verteiler als auch vom Luftauslass möglich.
Eine Besonderheit ist in diesem Zusammenhang die ausgeklügelte Konstruktion der Bodenpaneele. Je nach Eintrittsseite lenkt der S-Bogen im Inneren den Schlauch durch eine bestimmte Modulhälfte. Damit können die Paneele durch den Zugang von beiden Seiten vollständig und zuverlässig gereinigt werden.
Geringer Mehraufwand bei der Auslegung
Da es sich um die Kombination zweier bekannter und etablierter Systeme handelt, ist Uponor Comfort Air in der Planung mit nur wenig Mehraufwand verbunden. Wie gewohnt werden sowohl die Flächentemperierung als auch die Lüftungsanlage weiter unabhängig voneinander nach den jeweils geltenden Normen ausgelegt. Um darüber hinaus die gewünschte Komfortsteigerung zu erreichen, muss für jeden Zuluftraum die Anzahl der Uponor-Comfort-Air-Bodenpaneele ermittelt werden. Das Ziel ist es hierbei, die Zuluft mindestens auf Raumtemperaturniveau einzubringen.
Grundsätzlich erfolgt die Auslegung der Zuluftkänale immer auf Basis der Nennlüftung gemäß DIN 1946-6. Bei Uponor Comfort Air werden hier ausschließlich PluggFlex-Kanäle vom Typ PK 150 verwendet. Diese ermöglichen maximale Volumenströme bis 40 m³/h bei einer Kanallänge von bis zu 6 m bzw. von 20 m³/h bis 25 m³/h bei maximal 15 m Länge. Benötigt ein Raum einen höheren Volumenstrom, wird der Bedarf auf zwei oder mehr parallel liegende Kanäle aufgeteilt. Für eine optimale Behaglichkeit empfehlen sich dabei Luftmengen von 20 m³/h bis 30 m³/h. Darunter kann die turbulente Strömung in den Paneelen nicht mehr aufrechterhalten werden, was sich auf die Leistung der Paneele nachteilig auswirkt.
Anzahl der Bodenpaneele bestimmt Komfort
Maßgeblich für den zusätzlichen Klimakomfort ist die Anzahl der in Reihe geschalteten Bodenpaneele. Im Heizfall etwa sollte bei einer Raumtemperatur von 20 °C die Zulufttemperatur im Bereich zwischen 19 °C und 26 °C liegen. Je nach Leistung der Flächentemperierung und der Wohnungslüftung werden hierfür ein bis zwei Paneele pro Kanal benötigt. Die konkrete Auslegung erfolgt hier über vom Hersteller zur Verfügung gestellte Tabellen (Bild 8). Diese basieren auf den Passivhaus-Behaglichkeitskriterien, die durch Wärmerückgewinnung eine minimale Zulufttemperatur des Systems aus dem Wärmetauscher von 16,5 °C bei einer Außentemperatur von –10 °C voraussetzen. Die wesentlichen Parameter sind hierbei:
- die Vor- und Rücklauftemperaturen der Flächentemperierung
- die Raumtemperatur
- der Verlegeabstand des Klettrohres
Der Rohrverlegeabstand sollte im Bereich des Paneels 10 cm bis 15 cm betragen, wobei für die Kühlung generell 10 cm vorzusehen sind. Die Anzahl der benötigten Paneele für jeden Kanal lässt sich dann einfach auf Basis des Zuluftvolumenstroms sowie der gewünschten Einblastemperatur ablesen.
In der Regel lassen sich die meisten Komfortbedürfnisse mit ein bis zwei Bodenpaneelen pro Kanal erfüllen. Nur in Ausnahmefällen sind drei Module notwendig. Aufgrund der höheren Druckverluste sollte dann auch auf eine kürzere Anbindung über die Luftkanäle geachtet werden. Grundsätzlich halten sich die Druckverluste mit 3 Pa bis 7 Pa pro Paneel (abhängig vom Volumenstrom) allerdings in Grenzen. Damit entspricht jedes 1 m lange Paneel etwa 2 m PluggFlex-Kanal. Im Gegenzug haben die Bodenpaneele und das Kanalsystem jedoch auch eine stark schalldämmende Wirkung. In der Folge kann in den meisten Anwendungsfällen auf Telefonieschalldämpfer verzichtet werden, sodass die Druckverluste des Gesamtsystems nur wenig höher ausfallen.
Auslegungsbeispiel für eine Etagenwohnung
In einer 70 m² großen Neubauwohnung für zwei Personen sind mit Wohnzimmer, Büro und Schlafzimmer drei Zulufträume vorgesehen, die mit Bodenpaneelen Uponor Comfort Air ausgestattet werden sollen. Die Diele funktioniert als Überstrombereich, während die Abluft in Küche, Bad und WC abgesaugt wird (Bild 9). Die Berechnung der Nennlüftung nach DIN 1946-6 ergibt für die Wohnung einen Luftvolumenstrom von 105 m³/h. Dieser wird gemäß den in der Norm genannten Anforderungen wie in Bild 10 dargestellt aufgeteilt.
Um im optimalen Behaglichkeitsbereich zu bleiben und die Luftverteilung in den Kanälen möglichst gleich zu halten, werden die Zuluftströme im Wohn- und Schlafzimmer auf zwei Stränge mit jeweils 20 m³/h aufgeteilt. Insgesamt werden die drei Räume also über fünf Luftkanäle versorgt. Zudem wird die Wohnung über eine Wärmepumpe (35/28 °C) beheizt, während der Verlegeabstand der Klett-Fußbodenheizung 15 cm betragen soll.
Auf Basis dieser Angaben kann nun die Anzahl der Bodenpaneele mithilfe der Auslegungstabelle (Bild 8) bestimmt werden. So werden im Wohn- und Arbeitszimmer jeweils zwei Paneele in Reihe geschaltet, um dort über die erhöhte Zulufttemperatur eine größere Behaglichkeit sicherzustellen. Im normalerweise weniger stark beheizten Schlafzimmer genügt hingegen ein Paneel pro Kanal, um die Luft auf Raumtemperatur einzubringen. Insgesamt ergeben sich so die in Bild 11 dargestellten Auslegungswerte.
Autor
Dipl.-Ing. (FH) Markus Steiner ist Director Business Development D/A/CH bei der Uponor GmbH, 97437 Haßfurt, Telefon (0 95 21) 69 07 25, E-Mail: markus.steiner@uponor.com
Uponor Comfort Air ermöglicht ein zugfreies wie geräuschloses Heizen, Kühlen und Lüften mit sehr hoher Behaglichkeit und Energieeffizienz.
Für die Kombination von Flächentemperierung und Wohnraumlüftung werden nur drei zusätzliche Komponenten (Bodenpaneel, Modulverbinder und Kanalübergang) benötigt.
Das Bodenpaneel dient als Nachheizregister für die Pluggit-Wohnraumlüftung. Der S-Bogen und die Leitnoppen sorgen für eine hohe Wärmeübertragung und optimale Hygiene durch Lenkung des Reinigungsschlauchs.
Die Lüftungskomponenten werden in der Zusatzdämmebene verlegt, während sich das Bodenpaneel nahtlos in die Fußbodenheizung integriert.
Kanalübergänge verbinden das Bodenpaneel mit den tiefer liegenden Lüftungskanälen.
Die Bodenpaneele werden unmittelbar vor den Luftauslässen installiert und lassen sich für einen höheren Komfort in Reihe schalten.
Die Zwischenräume werden mit Uponor-Klettplatten aufgefüllt und das Fußbodenheizungrohr wie gewohnt über die gesamte Raumfläche verlegt.
Die benötigte Anzahl der Bodenpaneele lässt sich einfach über entsprechende Auslegungstabellen ermitteln.
Im Auslegungsbeispiel wurden im Wohn- und Arbeitszimmer für eine hohe Behaglichkeit zwei Paneele pro Kanal in Reihe geschaltet.
Berechnungsbeispiel Etagenwohnung: Aufteilung des Luftvolumenstroms von 105 m³/h auf die Räume.
Berechnungsbeispiel Etagenwohnung: Zusammenstellung der Auslegungswerte.
