Wärmekomfort von der Rolle - Marktübersicht: Flächenheiz- und -kühlsysteme für Neubau- und Objektinstallationen

Flächenheizungen übernehmen im Neubau zunehmend die gesamte Wärmeverteilung. Der Heizlast moderner Neubauten mit Werten zwischen etwa 35 und 75 W/m² steht eine mit Flächenheizung erreichbare Wärmestromdichte von rund 80 W/m² gegenüber. Damit lässt sich der Wärmebedarf vollständig mit einer Fußbodenheizung decken. So sind unter dieser Voraussetzung nur noch in Räumen oder Gebäudeteilen mit erhöhtem Wärmebedarf zusätzliche Wärmeabgabesyteme wie beispielsweise Heizkörper nötig. Nach Daten des BDH (Bundesindustrieverband Deutschland Haus-, Energie- und Umwelttechnik) hat der Einsatz von Flächenheiz- und -kühlsys­temen in Deutschland seit 2005 um über 70% zugenommen. Ein wesentlicher Grund für den immer größer werdenden Marktanteil von Flächenheizung und Flächenkühlung ist der Einsatz von Wärmeerzeugungssystemen mit niedrigen Systemtemperaturen.

Fußbodenheizung und Niedertemperaturheizsysteme bilden effiziente Kombination

Bei der Kombination eines Niedertemperatur-Heizsystems mit einer Flächenheizung gilt das Prinzip, dass bei einer gro­ßen Wärmeübertragungsfläche eine entsprechend geringere Vorlauftemperatur aus­reicht, um den Raumwärmebedarf decken zu können. In Verbindung mit einem Flächenheizsystem kann auch eine richtig ausgelegte Solarthermieanlage ausreichend hohe Deckungsgrade für die solare Heizungsunterstützung erzielen. Der Maximal-Grenzwert für die Oberflächentemperatur einer Fußbodenheizung in Wohn- oder Geschäftsräumen ist nach DIN 1264 auf 29°C festgelegt (Badezimmer: max. 33°C, Randzonen: max. 35°C). In der Praxis erfolgt deshalb die Auslegung meist auf eine Systemtemperatur von beispielsweise 35/28°C, damit werden auch gleichzeitig ausreichend tiefe Rücklauftemperaturen für den effizienten Betrieb von Wärmepumpen, Brennwertheizgeräten und solarthermischen Anlagen erreicht.

Doppelfunktion für Heizen und Kühlen

Flächenheizungen geben die Heizenergie als Strahlungswärme in den Raum ab. Im Vergleich zu Wärmeabgabesystemen mit hohem Konvektionsanteil minimiert sich dadurch die Luftbewegung. Der Wohnraumhygiene kommt dabei zugute, dass die Umwälzung der Raumluft und damit Staubverwirbelungen weitgehend vermieden werden. Durch den großflächigen Strahlungswärmeaustausch bieten Flächenheizungen zudem den Vorteil, dass sie auch als Flächenkühlung betrieben werden können. Wärme wird somit aus der Raumluft abtransportiert, ohne dass störende Luftströmungen entstehen. Flächenkühlsys­teme kommen besonders in Nichtwohngebäuden zum Einsatz, zum Beispiel in Büro- und Verwaltungsgebäuden. In modernen Gewerbeobjekten sorgen großflächige Glasfassaden und ein hoher Wärmedämmstandard für zusätzliche Kühllasten und somit dafür, dass die Fens­terlüftung zur Wärmeabfuhr nicht mehr ausreicht. Bis zu einer bestimmten Außentemperatur können zur Deckung der Kühllast jedoch geringe Temperaturdifferenzen ausreichend sein. Ein Flächenheizsystem, das auch zur Kühlung genutzt werden kann, ermöglicht hierbei die Senkung der Raumtemperatur. Dafür eignet sich am bes­ten die Kombination mit einer reversibel arbeitenden Wärmepumpenanlage. In der Funktion als Flächenkühlung zirkuliert das Wärmeträgermedium als Kühlwasser durch die Heiz- und Kühlkreise. In Verbindung mit Erdkollektoren oder Grundwassernutzung genügt es bis zu einer bestimmten Leistungsgrenze, das Wärmeträgermedium im System umzuwälzen. Damit kann die Kühlung ohne zusätzlichen Energieaufwand erfolgen, der ansonsten für die Kälteerzeugung nötig wäre. Begrenzt wird die Kühlleistung allerdings dadurch, dass die Oberflächentemperatur nicht unter den Taupunkt absinken darf, um Kondensation zu verhindern. Zur Begrenzung der Mediumtemperatur gehören deshalb entsprechende Regelungskomponenten zum Sortiment von Flächenheiz- und -kühlsystemen.

Zeitsparende Verlegung und Lösungen für unterschiedlichste Verlegesituationen

Effizienz ist bei Flächenheizungen und Flächenkühlungen nicht nur aus energetischer Sicht gefragt, sondern auch bei der Installation. Die Montagefreundlichkeit zählt daher für SHK-Fachunternehmen zu den wesentlichen Kriterien bei der Auswahl der Systeme. Der Systemaufbau für Nassbau-Flächenheizsysteme nach DIN 18560 besteht je nach Anforderung an den Dämmwert sowie abhängig von Unterbau und Statik aus Dämmplatten, auf deren Oberfläche das Heizrohr direkt befes­tigt oder zwischen den Haltenoppen einer Noppenfolie eingelegt wird. Aufgedruckte Verlegeraster auf Tackerplatten sowie durch die Formgebung von Noppenplatten oder Trockenbauelementen vorgegebenen Verlegeabstände sorgen für Maßgenauigkeit bei der Verlegung. Einige Systeme ermöglichen auch eine wirtschaftliche Ein-Mann-Montage, die beispielsweise bei Noppenplatten oder Rohren mit werkseitig aufgebrachtem Klettband möglich ist. In Altbauten ist die maximal verfügbare Aufbauhöhe für die Fußbodenheizung oftmals durch die Höhe der bestehenden Bodenkonstruktion, durch die Geschosshöhe sowie durch die statische Belastbarkeit der Deckenkonstruktion begrenzt. Estrichsysteme in Trockenbauweise eignen sich aufgrund ihrer meist geringen Flächen-
gewichte besonders für die Altbausanierung. Einen weiteren Vorteil bieten Estriche in Trockenbauweise besonders dann, wenn ein schneller Baufortschritt gefordert ist.

Vielfalt an Kunststoff- und Verbundrohren

Das Marktangebot stellt bei den Heizrohren eine Vielfalt verwendbarer Rohrtypen, Rohrwerkstoffe und Rohrdimensionen zur Auswahl. Die Marktübersicht legt deshalb zunächst das Heizrohr als Ausgangskomponente zugrunde. Die Anforderungen an Rohrleitungen aus Kunststoffen für Warmwasser-Fußbodenheizungen sind in der DIN 4726 festgelegt. Diese Norm gilt für Kunststoffrohrleitungen aus vernetztem Polyethylen (PE-X, hohe Dichte; PE-X-MD, mittlere Dichte), Polypropylen (PP-R) und Polybuten (PB). Zu den wesentlichen Anforderungen der DIN 4726 zählt die Sauerstoffdichtheit des Rohres, um Korrosionsschäden innerhalb des Heizungssystems durch Sauerstoffdiffusion zu vermeiden. Dazu darf bei einer Temperatur von 40°C die auf das Rohrinnenvolumen bezogene Sauerstoffdurchlässigkeit maximal 0,1 g/(m³ x d) betragen. Für Kunststoffrohre mit einer höheren Sauerstoffdurchlässigkeit müssen die Herstellerunterlagen eine Aussage über erforderliche Korrosionsschutzmaßnahmen treffen. Mögliche Maßnahmen zum Schutz vor sauerstoffinduzierter Korrosion können eine Systemtrennung oder die Zugabe von korrosionshemmenden Heizwasserzusätzen sein.
Die marktgängigsten Heizrohre aus PE-X (mit je nach Hersteller unterschiedlichen Vernetzungsverfahren) zeichnen sich durch eine leichte Verlegung aus und ermöglichen enge Biegeradien. Empfohlen wird jedoch, den nach DIN 4726 vorgegebenen Biegeradius von 5 x D nicht zu unterschreiten. Bei einem großen Teil (rund 40%) der in dieser Marktübersicht vorgestellten Heizrohrtypen ist der Rohrwerkstoff PE-RT vertreten; überwiegend als Innenrohr für Verbundrohre, mit geringerem Anteil auch als Vollkunststoffrohr. Für Heizrohre aus PE-RT gelten die Güteanforderungen gemäß DIN 16833 und DIN 16834. Für die Trockenbausysteme werden überwiegend Mehrschicht-Verbundrohre eingesetzt, die bei einem Drittel der in dieser Marktübersicht vorgestellten Systeme als Heiz- und Kühlrohr dienen. Der wichtigste Grund hierfür sind die Verlegeeigenschaften: Je nach Ausführung der Trockenbauelemente für Fußbodenheizungen bietet die vorgeformte Rohrführung nur begrenzten Halt für das eingelegte Rohr, sodass hier formstabile Heizrohre verlegetechnisch günstiger sind.

Rohrdimensionen für Heiz- und Kühlrohre

Die Rohrquerschnitte für Flächenheizungen und -kühlungen werden durch folgende Faktoren bestimmt:

• Wärme- oder Kühlleistung,
• Massenstrom im Heizkreis,
• Temperaturspreizung,
• Rohrlänge des Kreises,
• Verlegeabstand der Heiz-/Kühlrohre.

Vorrangig sind für die Auswahl des Rohrdurchmessers der Druckverlust und die Größe des Heiz- bzw. Kühlkreises maßgebend. Für die Wärme- oder Kühlleistung ist die Rohrdimension zunächst von untergeordneter Bedeutung, da der Leistungsunterschied zwischen den einzelnen Nennweiten sehr gering ist. Die Eckparameter in Tabelle 1 dienen als Anhaltswerte für die maximale Heizkreislänge in Abhängigkeit von der Rohrdimension. Die am Markt verfügbaren Flächenheiz- und -kühlsysteme bieten Rohrdurchmesser von 8 mm für extrem flache Systemaufbauten bis 25 mm (bei Bedarf auch größer), zum Beispiel für großflächige Industrieflächenheizungen.

Rollenware für die Fläche

In Tabelle 2 werden anhand der Daten aus der Marktübersicht-Tabelle die marktüblichen Rohrwerkstoffe und die jeweiligen Rohrverbindungstechniken gegenübergestellt. Bei der Verarbeitung ist jedoch darauf zu achten, welche Art der Rohrverbindung zulässig ist. Je nach Anbieter dürfen möglicherweise nur die zum System gehörenden Verbindungsteile und Anschlussübergänge verwendet werden. Besondere Aufmerksamkeit sollte dabei auf die Herstellung von Rohrverbindungen unter dem Estrich gelegt werden. Für die Verarbeitung geht es dabei vor allem um die Verschnittoptimierung: Darf das Ende des Heizrohres gemäß Herstellervorgabe an einer Stelle verlängert werden, die später unter dem Estrich liegt, ermöglicht dies die Verarbeitung von Restrohrlängen. SHK-Fachbetriebe können so die Ansammlung von Restbeständen an Fußbodenheizrohren und damit unnötige Lagerkosten vermeiden.

Die Marktübersichten als PDF-Datei im Anhang

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