Grundlegendes zu Flächenheizungssystemen

Anforderungen

An ein Heizungssystem werden Anforderungen gestellt, welche von jedem Nutzer anders definiert werden; die beiden wesendlichen Anforderungen sind die angemessene Temperierung des Aufenthaltbereiches und die thermische Behaglichkeit für den Nutzer.

Temperierung

Im Allgemeinen wird die Aufgabe eines Heizungssystems mit der Bereitstellung von Wärme zur Aufheizung der Aufenthaltsräume im Winter beschrieben.

Genauer besteht jedoch die Aufgabe darin, die Wärmeabgabe von Nutzern und Gebäuden zu regulieren. Es muß ein Gleichgewicht zwischen Wärmeproduktion und der Wärmeabgabe erreicht werden. Beim Heizfall ist die empfundene Temperatur idealerweise in horizontaler und vertikaler Richtung gleichermaßen verteilt.

Das "Innenklima" darf durch die Beheizung nicht verschlechtert werden. Staubaufwirbelungen, die an heißen Heizflächen verschwelen müssen verhindert werden. Konvektive Heizungssysteme weisen hier gravierende Nachteile auf.

Die konventionelle Bereitstellung von Wärme kann mit Einzelöfen, Kaminen oder Radiatoren realisiert werden. Die Wärmeverteilung (abhängig von der Lage, der Temperatur und der Größe der wärmeabgebenden Heizfläche) entspricht bei den oben genannten Heizmöglichkeiten aber nicht dem physiologisch und psychologisch optimalen Temperaturprofil.

Aus dem Wunsch nach gleichmäßigerer Wärmeverteilung resultierte die Vergrößerung der Heizfläche bei geringerer Temperatur. Diesen Ansprüchen kommt eine Fußbodenheizung am besten nach.

Es sollte allerdings nicht nur die Raumtemperierung im Winter, sondern auch die im Sommer berücksichtigt werden. Die Aufgabe eines "Heizungssystems" ist die Einhaltung einer gewünschten Raumtemperatur und sollte somit nicht allein auf das Bereitstellen von Wärme zugeschnitten sein. Vielmehr wird in Zukunft auch das Kühlen eines Raumes an Bedeutung gewinnen; deshalb müßte die Bezeichnung eher "Temperierungssystem" lauten.

Behaglichkeit

In erster Linie trägt die Heizungsanlage dazu bei, dass der Wärmehaushalt des Menschen ausgeglichen ist und die Umgebung seinem Wohlbefinden entspricht. Um einen thermischen Behaglichkeitszustand zu erreichen, müssen folgende Forderungen erfüllt werden:

> ausgeglichene Raumlufttemperatur,

> annähernd gleich hohe Oberflächentemperaturen der Umgebungsflächen,

> unbewegte oder nur mäßig bewegte Luft in einem Raum,

> Grenzwerte für die relative Luftfeuchtigkeit,

> Luftreinheit.

Definition der Flächenheizung

Flächenheizungen sind integrierte Heizflächen. Die Wärmeabgebe erfolgt durch beheizte Raumflächen wie Decken, Fußböden oder Wandflächen. Flächenheizungen werden fast ausschließlich mit Warmwasser betrieben. Die Wärme wird zum allergrößten Teil (ca. 95%) als Strahlungswärme abgegeben, weshalb die Bezeichnung "Strahlungsheizung" sehr verbreitet ist.

SYSTEMBESTANDTEILE

Rohr

Für Fußbodenheizungen werden mittlerweile fast ausschließlich Rohre aus hochwertigen polymeren Werkstoffen eingesetzt. Hierbei handelt es sich hauptsächlich um Polyethylen (85%) aber auch Polypropylen (6%) und Polybuten (5%) kommen zum Einsatz. Nur noch vereinzelt werden Rohre aus Kupfer (mit PVC-Ummantelung) eingebaut. Eine Sonderform sind Metall-Kunststoff-Verbundrohre (MKV); das Basisrohr (i.d.R. Polyethylen) ist mit Aluminium ummantelt welches seinerseits mit einem Polymer schützend ummantelt ist; diese Rohre sind 100% sauerstoffdicht, während reine Kunststoffrohre mit einer Sauerstoffsperrschicht nach DIN 4726 gegen Sauerstoffeintrag geschützt werden.

Haltesysteme

Haltesysteme haben die Aufgabe, die Heiz- bzw. kühlmediumführenden Rohre auf der entsprechend den Anforderungen der DIN 4725 oder der Wärmeschutzverordnung erforderlichen Dämmschicht zu fixieren. Dies ist erforderlich um eine gleichmäßige Temeraturverteilung zu gewährleisten. Für diese Aufgabe werden heute üblicherweise vier verschiedene Möglichkeiten auf dem Markt angeboten:

> Zum einen können Rohre mittels Clipsen auf Stahlmatten festgehalten werden.

> Zum zweiten werden Rohre mit Nadeln, die mit Widerhaken versehen sind, auf der Wärmedämmung fixiert.

> Zum dritten besteht die Möglichkeit, Rohre in Systemplatten mit Haltenoppen einzulegen.

> und zum vierten werden Rohre in quer zu ihrer Verlegerichtung befestigten Klemmschienen fixiert.

In besonderen Anwendungsfällen (industrieller Einsatzbereich) ergibt sich auch die Möglichkeit, Rohre direkt mittels Kabelbindern auf Bewehrungsmatten zu befestigen. Je nach Einsatzbereich, d.h. unterschiedlichen Anforderungen an Lastverteilschicht und Tragfähigkeit des Systems , wird zwischen den einzelnen Haltesystemen entschieden.

Dämmung

Die Energieausbreitung erfolgt mittels Wärmeleitung von der heizenden bzw. kühlenden Ebene sowohl nach oben (Wärme über den Bodenbelag) als auch nach unten (ins Bauwerk oder in den Untergrund). Mit Ausnahme des Einsatzzweckes der Deckenheizung bzw. der Deckenkühlung muß dabei die Energieabgabe nach unten als Verlust angesehen werden. Um diesen Verlust so gering wie möglich zu halten, fordert der Gesetzgeber den Einsatz von Dämmschichten unterhalb der heizenden bzw. kühlenden Ebene. Da das Ausmaß dieser ungewollten Energieabgabe von der treibenden Temperaturdifferenz zwischen Estrichtemperatur und Untergrundtemperatur abhängt, muss gegen fremde Räume, gegen Außenluft und gegen Erdreich eine Dämmung angebracht werden. Näheres regelt die DIN EN 1264 und die Energieeinsparverordnung "EnEV".

Verteiler

Die zentrale Aufgabe eines Heizkreisverteilers ist die Zusammenführung aller Heizkreise der Fußbodenheizung bzw. Fußbodenkühlung an einem Sammelpunkt. Oft wird dieser als zentraler Stockwerkverteiler bezeichnet. Der Anschluß erfolgt an die Primäranschlüsse (Steigleitungen) über Kugelhähne, die eine etagenweise Absperrung der Heizungsanlage ermöglichen.Der Heizkreisverteiler besteht aus einem Vorlaufverteiler für alle Vorlaufleitungen und einem Sammelbalken für alle Rücklaufleitungen.

Regelung

Der Gesetzgeber hat in der Heizungsanlagenverordnug festgeschrieben, welche Regeleinrichtungen vorzusehen sind, um Heizungsanlagen möglichst energiesparend zu betreiben. Demnach sind Heizungsanlagen mit zentralen, selbständig wirkenden Einrichtungen zum Verringern und Abschalten der Wärmezufuhr auszustatten. Gleichzeitig muss das Ein- und Ausschalten der elektrischen Antriebe in Abhängigkeit von der Außentemperatur oder einer anderen geeigneten Führungsgröße und der Zeit möglich sein. Ferner sind heizungstechnische Anlagen mit selbständig wirkenden Einrichtungen auszustatten, die die getrennte Temperaturregelung für jeden einzelnen Raum zulassen.

Die Fubodenheizung stellt aufgrund der großen Speicherfähigkeit des Fußbodens ein träges System dar. Das bedeutet einerseits, dass Temperaturschwankungen im Raum (z.B. durch Lüften) schnell ausgeglichen werden, andererseits aber auch, dass das Aufheizen eines abgekühlten Raumes länger dauert.

Der Selbstregeleffekt

Die Fußbodenheizung gibt nur solange Wärme ab, wie die Fußbodenoberflächentemperatur höher ist als die Raumlufttemperatur, das bedeutet, die abgegebene Heizleistung verringert sich mit steigender Raumtemperatur. Der Effekt wird bei Niedertemperatursystemen umso wirksamer, je geringer die Temperaturdifferenz zwischen Heizflächentemperatur und Raumlufttemperatur ist. Kommt es beim Betrieb der Fußbodenheizung durch Sonneneinstrahlung, elektrische Verbraucher oder Personen zu einem Fremdwärmeeinfluß, so reduziert sich die Temperaturdifferenz und die Heizleistung nimmt automatisch ab.

Verlegeformen

Für die Verlegung von heizmediumführenden Rohren sind grundsätzlich drei verschiedene Formen möglich, die mäanderförmige, die schneckenförmige und die doppelmäanderförmige Verlegung.

Die schneckenförmige Rohrführung bringt im Mittel gleichmäßige Oberflächentemperaturen.

 

Die mäanderförmige Verlegung sollte nur im Bereich von Randzonen zum Einsatz kommen, da hier die Wärmeverteilung über der gesamten heizenden Fläche inhomogen ist. Das Heizmedium kühlt sich von einer Raumseite zur anderen hin ungleichmäßig ab.

 

 

Die doppelmäanderförmige Verlegung kommt aufgrund ihrer einfachen und schnell verlegbaren Rohrführung hauptsächlich in großen Räumenin Verbindung mit Klemmschienen zum Einsatz. Im Vergleich zur schneckenförmigen Verlegung ist hier die Welligkeit der Fußbodentemperatur etwas höher.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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