Perfektes Raumklima

Wie aktuelle Markterhebungen zeigen, werden Flächenheiz- und Kühlsysteme zunehmend auch bei der Sanierung im Gebäudebestand eingesetzt. Neben der größeren Gestaltungsfreiheit und lufthygienischen Vorteilen steht bei Warmwasser-Flächenheizsystemen das niedrige Temperaturniveau im Fokus. Bei der Sanierung gewerblicher Objekte kommt außerdem die optionale Anwendung der Flächensysteme zur passiven Raumkühlung zum Tragen. Der aktuelle Markttrend wird dementsprechend von den energetischen Vorteilen der Flächensysteme begünstigt. Hinzu kommt das breit gefächerte Portfolio der Anbieter, die Problemlösungen für nahezu jedes Gebäude enthalten.

Primäres Ziel bei der energetischen Sanierung im Wohnungsbau sowie bei gewerblichen Immobilien und öffentlichen Bauten ist die Reduzierung des Wärmebedarfes. Im ersten Schritt erfolgt daher die Verbesserung der Außendämmungen. Im unsanierten Gebäude beträgt der Wärmebedarf meist mehr als 100 W/m². Im – nach EnEV 2009 – gedämmten Gebäude sinkt er auf etwa 35 W/m².

Nun im zweiten Schritt lediglich die überdimensionierten Wärmeerzeuger zu ersetzen ist zu kurz gedacht. Abhängig von der eingesetzten Technik sinken neben dem Wärmebedarf oftmals auch die Systemtemperaturen. Zwangsläufig muss bei der Sanierung wasserführender Heizungsanlagen die Wärmeverteilung und Wärmeübergabe angepasst werden. Die Systemtemperatur hat sowohl beim Einbau von Brennwertgeräten als auch bei regenerativen Wärmequellen einen erheblichen Einfluss auf den Nutzungsgrad. Daher sind bei wasserführenden Heizungsanlagen Flächenheizungen von Vorteil, deren Systemtemperaturen bei 35/28 °C liegen.

Für die kompetente Beratung von Bauherren durch Planer und Fachhandwerker ist es hilfreich, die Unterschiede der Systeme und deren grundlegenden Aufbau zu kennen.

Geeignete Ausführungsarten im Sanierungsbau

Beim nachträglichen Einbau von Flächenheizungs- und Kühlsystemen in Böden, Wänden oder Decken sind erstrangig die baulichen Gegebenheiten die entscheidenden Kriterien. Bei Fußbodenheizungen sind dies in erster Linie die verfügbare Aufbauhöhe sowie die statische Belastbarkeit und die Beschaffenheit des Untergrundes. Bei der Alternative Wandflächenheizung kommt es vor allem auf die frei verwendbaren Wandflächen und die Beschaffenheit des Untergrundes an. Hinter den freien Wandflächen sollte sich keine Installation befinden. Elektrische Leitungen sind gegebenenfalls in Leerrohren zu verlegen. Bei Flächenheiz- und Kühlsystemen unter Decken ist neben dem Aufbau der Decke die Raumhöhe relevant.

Wasserführende Flächenheizungs- und Kühlsysteme

Zur einfacheren Darstellung sind hier in den ersten drei Abschnitten die Anforderungen an den Fußbodenaufbau bei wasserführenden Heizungssystemen beschrieben. Diese Ausführungsart wird als Direktheizung ausgeführt. Die Bestimmung der Wärme- beziehungsweise Kühlleistung erfolgt nach DIN EN 1264-5. Wasserführende Flächenheiz- und Kühlsysteme ermöglichen aufgrund ihrer niedrigen Systemtemperaturen den optimalen Betrieb zeitgemäßer Wärmeerzeuger wie beispielsweise Wärmepumpen. Die systemspezifischen Temperaturen erfordern einen geringeren Temperaturhub und sind für die Leistungsaufnahme des elektrisch angetriebenen Scroll-Verdichters entscheidend. Gleichzeitig ist beim Einsatz reversibler Wärmepumpen in bestimmten Grenzen eine teilaktive sommerliche Kühlung möglich. Beim Einsatz anderer Wärmeerzeuger lässt sich über unterschiedliche Kältequellen die Kühlung realisieren. Hierzu zählt beispielsweise die passive Kühlung über natürliche Wärmesenken, zum Beispiel Grundwasser oder große Regenwasserzisternen.

Konstruktiver Bodenaufbau

Stand der Technik sind hier die Ausführungsarten Nass- und Trockensysteme. Für den Einsatz von Nassestrichen gibt es drei klassische Arten der Verlegung: Rohrsysteme auf Dämmplatte (Bauart A nach DIN 18560-2), Rohrsysteme in der Dämmplatte (Bauart B nach DIN 18560-2) und Verbundkonstruktionen, bei denen das Rohrsystem auf dem alten Untergrund in einer Ausgleichsmasse verlegt wird. In der Regel benötigen die Bauarten „A“ und „B“ eine verfügbare Aufbauhöhe von mindestens 60 mm (exklusive Dämmung). Der Untergrund muss massiv ausgeführt sein. Bei der Bewertung der statischen Eignung des Gebäudes muss berücksichtigt werden, dass eventuell zusätzliche Flächenlasten von bis zu 1,25 kN (≈ 130 kg) abgeleitet werden müssen. Bei den als NB3 bezeichneten Verbundkonstruktionen wird das Rohrsystem auf dem alten Untergrund verlegt und mit Ausgleichsmasse/Estrich belegt.

Niedrige Flächengewichte

Die oben erwähnte Verbundkonstruktion ist überall dort eine Alternative, wo aufgrund statischer Einschränkungen niedrige Flächengewichte benötigt werden. In der Regel werden diese mit dünnschichtigen Mörtelestrichen belegt. Dabei werden zur Einbettung der Rohre mineralisch oder organisch gebundene Estriche eingesetzt. Die geringere thermische Masse dieser Ausführungsart sowie die oberflächennahe Anordnung der wärmeführenden Elemente reduzieren die Reaktionszeit des Flächenheiz- und Kühlsystems und ermöglichen zusätzlich eine weitere Absenkung der Systemtemperaturen.

Niedrigere Flächengewichte und geringere Aufbauhöhen ergeben sich auch bei der Verwendung von Trockensystemen. Außerdem ist hier die Ausbauzeit (Funktions- und Belegreifheizen) bis zum Verlegen der Bodenbeläge kürzer. Beim Einsatz von Trockenbauplatten kommen grundsätzlich Fußbodenheizsysteme der Bauart „B“ zur Anwendung. Diese unterscheiden sich in drei Arten: Rohrsysteme in Dämmplatte mit Trockenestrich (TB1); hier werden die Heizungsrohre in Systemdämmplatten verlegt, die oftmals mit Wärmeleitblechen ausgestattet sind; die Trockenestrichplatten dienen gleichzeitig als Lastverteilschicht. Rohrsysteme in Systembodenplatten (mit und ohne Dämmschicht) werden als TB2 bezeichnet; hierbei werden die Rohre direkt in der Systemplatte verlegt. Diese dient gleichzeitig als lastverteilende Schicht und wird schwimmend auf einer Dämmschicht verlegt. Rohrsysteme auf Dämmplatte in Gussasphaltestrich (TB3) erfordern die Verwendung von temperaturbeständigen Dämmmaterialien und Rohrwerkstoffen (in der Regel Kupferrohre).

Grundlegendes zum Einsatz von Trockenbausystemen

Der tragende Untergrund muss trocken und eben sein. Maßgebend ist die DIN 18202 Tabelle 3 beziehungsweise beim Einsatz von Trockenbauplatten Tabelle 4. Können die in der Norm angegebenen Ebenheitstoleranzen nicht eingehalten werden, ist eine Niveauausgleichsschicht einzubauen. Auch hierbei ist wiederum die Statik zu beachten, insbesondere die Tragfähigkeit bei Holzbalkendecken, wobei auch die Belagsbohlen einbezogen werden müssen.

Mit Blick auf die Anforderungen der EnEV sind für alle Einbauarten die Mindestwärmeleitwiderstände der Dämmung unter den Flächensystemen wichtig. Die Anforderungen sind in der DIN EN 1264-4 definiert. In der Regel erfüllt bei der Ausführungsart „Trocken“ die Systemdämmung einen großen Teil der Anforderung. Falls nötig muss die Anforderung durch den Einbau einer zusätzlichen Teildämmung sichergestellt werden.

Elektrische Flächenheizungen

Neben wasserführenden Heizungsanlagen werden tendenziell zunehmend auch elektrisch betriebene Flächenheizungssysteme eingesetzt. Die Umwandlung der elektrischen Energie erfolgt direkt in der Heizfläche und hat den Vorteil besonders geringer Umwandlungsverluste. Die elektrischen Heizleitungen müssen der Norm IEC 60800 entsprechen und bestehen aus den funktionstragenden Aufbauelementen Heizleiter und Isolierhülle. Dazu kommen als weitere Aufbauelemente Ummantelungen aus nicht metallenen oder metallenen Werkstoffen. Stand der Technik sind bei der elektrischen Direktheizung im Estrich Heizleitungen mit zwei Heizleitern. Elektrische Flächenheizungen lassen sich im Dünnbettmörtel direkt unter dem Fliesenbelag einbauen. Daraus resultieren ein niedriger Fußbodenaufbau, ein geringes Gewicht sowie der Wegfall von Estricharbeiten. Für den umweltschonenden Betrieb bietet sich die Nutzung von selbst produziertem Strom an, zum Beispiel aus einen BHKW. Diese Variante hat sich als überaus wirtschaftlich erwiesen und ist sowohl für den Wohnungsbau als auch bei gewerblichen und öffentlichen Objekten interessant.

Wasserführende Wand- und Deckensysteme

Im Wohnungsbau wird der Einbau einer Fußbodenheizung oft durch die verfügbare Raumhöhe eingeschränkt, die meist lediglich 2,50 m beträgt. Alternativen sind hier Wandheizungs- und Kühlsysteme, die nahezu unabhängig vom Wandaufbau einsetzbar sind. Sie können auf gemauerten Wänden, Fertigteil- oder Betonwänden sowie Ständerkonstruktionen installiert werden. Sie werden in Rohrsysteme im Wandputz (NW1), Rohrsysteme in Unterkonstruktionen mit Trockenausbauplatte (TW1) und Rohrsysteme in Trockenbauplatten (TW2) unterschieden. Wandheizungen und -kühlungen sind entsprechend der erweiterten DIN EN 1264-5 auszuführen. Bei der Renovierung gilt für Außenwände der U-Wert 0,24 W/m²K gemäß EnEV. Bei Systemen auf Innenwänden ist die Wärmedämmung auf ihre funktionale Bedeutung entsprechend den technischen Anforderungen der Nebenräume auszulegen.

Speziell in gewerblich genutzten Räumen ist die Deckenheizung eine Alternative, zumal diese im Sommer gleichzeitig zur Kühlung herangezogen werden kann. Neben Rohrsystemen im Deckenputz (ND1) finden vor allem Systeme in Trockenbauplatte (TD1) Verwendung. Letztere Variante entspricht der Bauart „A“ der DIN EN 1264. Der Aufbau dieser Systemplatten besteht aus Trockenbauplatten mit integrierten Rohrleitungen. Sie werden an der Unterkonstruktion befestigt und anschließend in die Wärmeverteilsysteme eingebunden. Bei der Doppelnutzung zur Kühlung ist eine Taupunktüberwachung notwendig. Der Taupunkt begrenzt in Abhängigkeit von Lufttemperatur, Luftdruck und Luftfeuchte die Kühlleistung. Generell gilt: Die Kühlleistung ist bei Fußbodensystemen geringer als bei Wandsystemen. Die besten Ergebnisse werden bei der Deckenkühlung erzielt, die mehr als 100 W/m² leistet, während die Kühlleistung bei Fußbodensystemen etwa 35 W/m2 beträgt. Auch die Systemtemperaturen unterscheiden sich entsprechend. 19 °C sind der Anhaltspunkt für den Grenzwert für im Fußboden verlegte Kühlflächen. Deckensysteme liegen etwa um 3 °C darunter.

Fazit

Wer Energie sparen möchte, muss bei der energetischen Sanierung auch die Wärmeübertragung einbeziehen. Insbesondere beim Einsatz regenerativer Energiequellen und den daraus resultierenden niedrigen Systemtemperaturen sind Flächenheiz- und Kühlsysteme ein entscheidender Faktor der Systemeffizienz. Die große Anzahl verfügbarer Flächenheiz- und Kühlsysteme für sämtliche Flächen bietet für nahezu jede Anwendung in der Sanierung eine Problemlösung.

Auch bei der Sanierung im Baubestand ist bei der Planung und Installation einer Flächenheizung- oder Flächenkühlung die Koordination der Gewerke wichtig. Anhaltspunkte hierfür liefert die Infoschrift „Schnittstellen-Koordination bei Einsatz von Flächenheizungen und Flächenkühlungen in bestehenden Gebäuden.“ Sie beinhaltet eine Reihe von Checklisten für unterschiedliche Gebäude- und Installationsvarianten und steht auf der Internetseite des Bundesverband Flächenheizungen und Flächenkühlungen e.V., kurz BVF, (www.flaechenheizung.de) zum Herunterladen bereit.