IKZ-HAUSTECHNIK, Ausgabe 17/1998, Seite 80 ff.

Wandheizungen mit Kupferrohren im Neubau

Wenn man von Strahlungsheizungen spricht, meint man oft ausschließlich die Fußbodenheizung. Aber auch die Wandheizung gehört dazu. Und deshalb befaßt sich der Autor mit der "anderen Beheizungsart" und zeigt wichtige Kriterien für deren Einsatz auf.

Zur Frage, was Strahlungsheizungen sind, finden sich Orientierungshilfen in der Natur. So wärmt etwa die Sonne mit unsichtbaren Infrarotstrahlen. Das Gegenteil von Strahlungsheizungen sind Konvektionsheizungen; Konvektionswärme wird durch Luft übertragen. Reine Strahlungswärme gibt es nicht. Jede Strahlungsheizung hat auch konvektive Anteile. In der Regel beträgt der Strahlungsanteil 70 bis 80% bei 30 bis 20% Konvektionsanteil.

Vorzüge und Nachteile von Strahlungsheizungen

Die Vorteile von Strahlungsflächenheizungen liegen zum einen in der Möglichkeit, sie mit alternativen Wärmeerzeugungssystemen, zum Beispiel Wärmepumpen und Solarkollektoren, zu kombinieren. Außerdem werden Strahlungsheizungen mit niedrigen Temperaturen betrieben. Das bedeutet einen geringeren Wärmeverlust (Dt ist geringer). Auch läßt sich das Heizungssystem vollkommen in das Gebäude integrieren, Heizkörper sind überflüssig.

Der Nutzer wird in aller Regel durch das angenehme Raumklima ein höheres Wohlbehagen empfinden. So können die Raumtemperaturen um ca. 2 K abgesenkt werden, ohne daß eine Komforteinbuße verspürt wird.

Tabelle 1: Anforderungen an moderne Heizungssysteme

Anforderung	Konvektionsheizung	Wandheizung
zukunftsorientiert	·	X
gesund	·	X
behaglich	·	X
Energieausnutzung	·	X
Regelfähigkeit	X	·
Langlebigkeit	X	X
Sicherheit der Installation (bei Kupfer)	X	X
zukunftsorientiert (für alternative Energie)	·	X
Wirtschaftlichkeit	·	X

· = nein bzw. weniger zutreffend X = ja bzw. mehr zutreffend

Diesen vielfältigen Vorzügen stehen auch Nachteile gegenüber. So ist beispielsweise die Reaktionszeit bei einer Strahlungsheizung größer als bei einer Konvektionsheizung mit der Folge, daß keine kurzfristige Änderung der Raumtemperatur vorgenommen werden kann. Die Planung und Ausführung einer Strahlungsheizung erfolgt in exakter Abstimmung auf den tatsächlichen Wärmebedarf. Planungsfehler sind damit (meist) nicht korrigierbar. Die Leistung einer Strahlungsheizung wird durch die in Vorschriften festgelegte maximale Oberflächentemperatur und die zur Verfügung stehende Heizfläche begrenzt. Eine nachträgliche Leistungserweiterung ist deshalb aufwendiger als bei konventionellen Systemen.

Vor der Auswahl eines Heizsystems steht die Frage, welche Anforderungen es von Nutzer-, aber auch von Planerseite her erfüllen soll. Die Tabelle 1 gibt eine Übersicht.

Diese Betrachtung beschränkt sich ausschließlich auf den Einsatz im Wohnbereich; der Einsatz einer Strahlungsheizung in Industrie oder Gewerbe kann zu anderen Ergebnissen führen.

Leistung und Grenzen von Strahlungsheizungen

Die Leistung von Strahlungsheizungen wird durch den a-Wert bestimmt. Dieser beschreibt die Größe des Wärmeübergangs. Bei Fußbodenheizungen beträgt der a -Wert 11,0 W/(m² · K), bei Wandheizungen liegt der a-Wert (aus unserer, d.h. Sicht der Wieland-Werke) bei ca. 8,0 W/(m² · K). Daraus ergeben sich folgende Leistungen:

Fußbodenheizung:

a -Wert 11 W/(m² · K); D_t = 9 K:
9 x 11 = 99 = ca. 100 W/m²

Wandheizung

a -Wert 8,0 W/(m² · K)

Bei einer Oberflächentemperatur von 29°C errechnet sich eine Leistung von 72 W/m², bei einer (aus unserer Sicht) maximal zulässigen Auslegungstemperatur von 33°C eine Leistung von 104 W/m².

Bild 1: Wandheizung mit einem entlang der Wand in Bodennähe verlegten Kupfer-Rippenrohr als Heizelement. Das Verfahren eignet sich für den Neubau (Einsatz spezieller Lochsteine) sowie für den nachträglichen Einbau (Einsatz einer Vorsatzschale aus Gipskartonplatten). (Bild: cuprostar)

Sinnvoll ist es, eine Wandheizung bis auf 2 m Höhe zu installieren. Zur Errechnung der Gesamtleistung sind deshalb die Leistungen per Quadratmeter mit 2 zu multiplizieren. Sowohl bei der Fußboden- als auch bei der Wandheizung wird die Leistungsgrenze durch die zur Verfügung stehende Heizfläche und die maximale Oberflächentemperatur begrenzt. Ergänzend sind abweichende Raumtemperaturen zu berücksichtigen. Bei Flächenheizungen ist die Begrenzung des Wärmedurchgangs durch unterschiedliche Oberbeläge, bei der Wandheizung durch Möblierung zu beachten. Ein einzelner Schrank, ein Sideboard oder ein Regal verändern die Heizleistung nicht, lediglich die Reaktionszeit verlängert sich. Zu vermeiden sind jedoch z.B. Bücherregale oder Schränke mit dämmendem Inhalt, beispielsweise Wäsche.

Regelfähigkeit

Beide Strahlungsheizungen haben eine verlängerte Reaktionszeit, die rasche Temperaturveränderungen nicht zuläßt. Die Wandheizung ist gegenüber der Fußbodenheizung in der Reaktionszeit aber bevorteilt. Strahlungsheizungen sollen für den Dauerbetrieb bzw. die Dauernutzung vorgesehen werden. Nachtabsenkungen sind nur bis zu einer Absenkung der Raumtemperatur um 2K ratsam. Aus Erfahrung ergibt sich, daß bei höherer Nachtabsenkung der Energieaufwand zum Aufheizen am Folgetag größer ist als die Einsparung in der Nacht.

Normen und Verordnungen

Während für die Planung und den Einbau von Fußbodenheizungen die Vorschriften der geltenden Normen und Verordnungen zu beachten sind, gibt es für die Wandheizung bislang keine solche Regelungen. Deshalb werden vorerst die selben Anforderungen, die an die Flächenheizung gestellt werden, der Planung zugrunde gelegt. Ein Beispiel soll dies verdeutlichen: In der Wärmeschutzverordnung, ist festgelegt, daß der Wärmedurchgangskoeffizient bei Flächenheizungen gegen Erdreich, Außenluft oder Gebäudeteilen mit wesentlich niedrigeren Innenraumtemperaturen den k-Wert von 0,35 grundsätzlich nicht überschreiten darf. Diese Forderung gilt gleichermaßen für die Wandheizung. Bei der Installation an die Außenwand muß der Architekt bereits in seiner Planung den geforderten k-Wert berücksichtigen. Falls eine Innendämmung nötig wird, ist eine Taupunktberechnung unerläßlich. Die Installation einer Wandheizung an der Innenwand ist unter Betrachtung der bereits erwähnten Einschränkung ohne weiteres möglich.

Bild 2: Schematische Darstellung einer weiteren Registervariante. (Bild: Paul Schmidhuber)

Analog zu der Oberflächentemperatur einer Fußbodenheizung sollte eine Wandoberflächentemperatur von 29°C angestrebt werden. Praxiserfahrungen haben gezeigt, daß Oberflächentemperaturen bis max. 33°C noch vertretbar sind. Keinesfalls sollten sie aber darüber liegen, da die Behaglichkeit bei zu hohen Wandtemperaturen drastisch sinkt. Architekten, Planern und Heizungsfachbetrieben wird empfohlen, sich bei Wandheizungen an kompetente Anbieter zu wenden. Von dort erhalten sie alle erforderlichen Informationen und Unterstützung.

Einbaulösungen mit Flächenheizungen

Wandheizungen

Eine Sonderlösung stellt die Hypokaustenwandheizung dar (Bild 1). Diese kann entweder mit speziellen Luftkanalsteinen in die Außenwand integriert werden oder aber mittels Vorsatzschale einer Innenwand vorgesetzt werden. Die erforderlichen Vorlauftemperaturen liegen jedoch in diesem Fall deutlich über 50°C.

Weitere gängige Systeme sind:

Hypoplan-Wandheizung
Sie erfordert einen Spezialputz und ist grundsätzlich nur mäanderförmig installierbar.

Schmidhuber-Wandheizung
Dieses System besteht aus vorgefertigten Wandelementen. Die Heizungsrohre bestehen aus blanken Kupferrohren mit 6 mm Außendurchmesser (Bild 2).

cuprotherm-Flächenheizungssysteme
Es stehen kunststoffummantelte Kupfer-Heizungsrohre in zwei Dimensionen - 12 · 0,7 mm und 14 · 0,8 mm - zur Verfügung. Bei der cuprotherm-Wandheizung werden keine vorgefertigten Systemelemente angeboten, sondern die gewünschte Lösung wird wie bei der Flächenheizung im Verlegen von Einzelkreisen erreicht. Dies ermöglicht dem ausführenden Fachbetrieb eine individuelle Anpassung an die baulichen Anforderungen bzw. an den Bedarf.

Bild 3: Die Befestigung der Kupferheizungsrohre erfolgt rechts auf einem AKS-Gitter mit Kabelbindern. Ebenso möglich ist es, die Rohrkonstruktion auf U-Schienen zu befestigen (links). Ein anschließend über den Rohren verlegter Putzträger sichert den Halt des Putzes. (Bild: cuprotherm)

Wegen des Aufbaus werden zwei Typen unterschieden (Bild 3): Bei dem in Bild rechts dargestellten Typ wird das Rohr auf einem AKS-Gitter mit Kabelbindern befestigt. Ein über die Rohre verlegter Putzträger sichert den Halt des Putzes. Hier kann ein normaler Kalkputz verwendet werden. Die Mindestüberdeckung vom Rohrscheitel sollte 1,5 cm betragen. Die zweite Möglichkeit (links im Bild) besteht in der Verlegung der Heizungsrohre auf U-Schienen. Die gesamte Rohrkonstruktion wird ebenfalls mit einem Putzträger überdeckt und eingeputzt.

Zusammenfassung

Installationen von Strahlungsheizungssystemen mit Kupferrohren erfolgen aus Erfahrung rasch und preisgünstig. Variable Lösungen mit Kupferrohren ermöglichen es, die Anforderungen und Wünsche von Planer, Architekt und Bauherr gleichermaßen zu erfüllen. Kompetente Anbieter leisten die notwendige Beratung und Hilfestellung.

T e x t : Wieland Werke AG, Ulm

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