Wohnkomfort steigern - Optimierung

Die wesentliche Grundlage für die Optimierung und Erweiterung bestehender Fußbodenheizungen ist eine umfassende Bestandsaufnahme vor Ort. Diese gliedert sich in die drei Bereiche Wärmeübergabe, -verteilung und -erzeugung und wurde in Teil 1 anhand detaillierter Checklisten ausführlich beschrieben. Darauf aufbauend zeigt dieser Artikel, was nach den rechtlichen Rahmenbedingungen unbedingt zu beachten ist und wie sich die Wünsche des Eigentümers mit verschiedenen Flächenheizungssystemen realisieren lassen.

EnEV fordert Einzelraumregelung ab 6 m²

In der Regel sind Fußbodenheizungen auch in älteren Gebäuden ab den 1970er-Jahren mit einem Etagenverteiler installiert. Allerdings wurde häufig auf die Einzelraumregelung verzichtet und die Wärmezufuhr am Verteiler per Hand „geregelt“, was meistens keinen energieeffizienten Betrieb erlaubt. Nach § 14 Energieeinsparverordnung (EnEV) „Verteilungseinrichtungen und Warmwasseranlagen“ muss eine Zentralheizungsanlage mit zentralen, selbstständig wirkenden Einrichtungen zur Verringerung und Abschaltung der Wärmezufuhr sowie zur Ein- und Ausschaltung elektrischer Antriebe in Abhängigkeit (a) von der Außentemperatur oder einer anderen geeigneten Führungsgröße (z.B. Referenz-Raumtemperatur) und (b) der Zeit ausgestattet sein. Gleichfalls sind laut EnEV selbstständig wirkende Einrichtungen zur raumweisen Regelung der Raumtemperatur verpflichtend zu realisieren. Von dieser Pflicht ausgenommen sind Fußbodenheizungen in Räumen mit weniger als 6 m² Nutzfläche. Auf die Nachrüstpflicht in bestehenden Gebäuden ist in § 14 EnEV ausdrücklich verwiesen.

Raumthermostate und Stellglieder nachrüsten

Für die Nachrüstung einer effizienten Einzelraumregelung ist ein funktionsfähiges Verteilnetz der Wärmeübergabe notwendig, sowie die Verwendung von Ventilsitzen mit der Möglichkeit der Feineinstellung für den jeweils notwendigen Massestrom. Befinden sich mehrere Wärmeübertragungskreise in einem Raum, so sind die entsprechenden Stellglieder an der Regeleinheit zu einem Regelkreis zusammenzufassen, um diese gemeinsam über einen Raumthermostat anzusteuern. Dementsprechend umfasst diese Nachrüstung neben der Regeleinheit die Raumthermostate für die einzelnen Räume einerseits und die dazugehörigen Stellglieder andererseits. Es können Raumthermostate sowohl drahtgebunden, als auch – für die Nachrüstung besonders geeignet – in Funk-Ausführung gewählt werden. Nebenstehende Abbildung zeigt die Komponenten einer Einzelraumregelung und deren Wirkstrecke. Für die Regeleinheit ist eine Spannungsversorgung (230V/50 Hz) vorzusehen.

Austausch des Heizkreisverteilers

Bei einem Austausch oder der Nachrüstung von einzelnen Komponenten, muss stets auf das funktionsgerechte Zusammenspiel der einzelnen Komponenten geachtet werden.

Die Komptabilität des Stellmotors mit dem bestehenden Ventilsitzen am Etagenverteiler muss geprüft und abgestimmt werden. Weist der Etagenverteiler noch seine Funktion auf und besitzt entsprechende Ventilsitze zur Feineinstellung des Masse-Volumenstroms für die einzelnen (und zugeordneten) Wärmeübertragungskreise, kann dieser zur Auswahl der Regelungskomponenten dienen. Allerdings vorausgesetzt, es sind noch technische Unterlagen zum jeweiligen Produkt vorhanden, bzw. zugänglich. Sollte dies nicht der Fall sein, ist der Etagenverteiler zu erneuern. Der Markt bietet eine Vielfalt von Systemkomponenten für die Modernisierung, so auch für den Austausch von Fußbodenheizungsverteilern. Neben Verteiler- und Sammlerbalken mit entsprechenden Ventilsitzen und Durchflussmengenanzeiger, sollte auch eine Absperr- und Spüleinrichtung, sowie eine Entlüftungseinheit vorgesehen werden. Die Nennweiten und Wanddicken der Anschlussrohre sind zu beachten und ggf. notwendige Verlängerungen, bzw. Übergänge zu prüfen.

Die Nachrüstung einer Einzelraumregelung und/oder Austausch eines Verteilers muss immer einen hydraulischen Abgleich beinhalten. Dieser ist allerdings nicht nur auf die Ventileinstellungen zu beschränken, sondern muss das gesamte Wärmeverteilnetz betrachten, da hier bereits der Gesamt-Massestrom aufgeteilt wird und sicherzustellen ist, dass die Summe aller Teil-Masseströme (Wärmeübertragungskreise) am Verteiler ansteht. Wie in Teil 1 bereits erwähnt, ist dementsprechend der Bestand bzw. die etwaige Integration von Strangregulierventilen in der Wärmeverteilung zu prüfen. Unerwünschte Wärmeabgabe vor dem Verteiler ist durch entsprechende Dämmmaßnahmen an den Rohren vermeidbar.

Nicht alle Sanierungsmaßnahmen in Wohngebäuden basieren auf umfassende energetische Maßnahmen auf die wir in Teil 3 weiter eingehen werden. Häufig verfolgt der Bauherr stattdessen andere Ziele wie Wohnraumerweiterungen (Wintergarten), den Ausbau von bisher ungenutzten Räumen (Dachgeschoss oder Kellergeschoss) oder eine Badsanierung zu einer Wellness-Oase.

Im Folgenden wird gezeigt, wie sich in derartigen Fällen mithilfe einer Flächenheizung sowohl eine optimale Energieeffizienz als auch eine hohe thermische Behaglichkeit erreichen lässt.

Veränderung des Bodenaufbaus bei Fußbodenheizungen

Häufig wird bei Modernisierungsmaßnahmen eine Veränderung des Bodenbelags vorgesehen, wovon die bestehende Fußbodenheizung unmittelbar betroffen ist. Soll hier etwa auf vorhandenen Fliesen ein Teppich- oder Parkettboden verlegt werden, muss in jedem Fall die Erhöhung des thermischen Widerstandes berücksichtigt werden, der die wirksame Wärmestromdichte reduziert. Dieser ist mittels des stofflichen Wärmeleitwiderstands zu berechnen und die daraus resultierende Leistungsminderung der Wärmeübertragung festzustellen (siehe Bild 2). Aus dem Diagramm lässt sich ablesen, dass die Heizmitteltemperatur bei einer Wärmestromdichte q von 80 W/m² um etwa 2 K zu erhöhen ist, wenn anstelle des Fliesenbelages ein Parkettbodenbelag installiert werden soll.

Sollte hingegen ein Holz- oder Teppichboden rückgebaut werden und durch einen keramischen Belag ersetzt werden, ist durch die Verminderung des thermischen Widerstandes eine entsprechende Reduzierung der Vorlauftemperatur möglich. Im ersten Fall ist zu prüfen, ob die Leistungsminderung durch den neuen Belag über die Erhöhung der Vorlauftemperatur kompensiert werden kann. Ist dies mithilfe der Anlagenhydraulik nicht möglich, lässt sich die bestehende Fußbodenheizung eventuell mit weiteren Heizflächen erweitern. Dies könnte beispielsweise durch eine zusätzliche Wandfläche erfolgen, die z. B. mit entsprechenden Trockenbaumodulen ausgestattet wird.

Modernisierung einzelner Räume

Nicht alle Modernisierungen in Wohngebäuden basieren auf umfassenden energetischen Maßnahmen. Darauf wird in Teil 3 dieser Serie näher eingegangen. Häufig verfolgt der Bauherr stattdessen andere Ziele wie Wohnraumerweiterungen (Wintergarten), den Ausbau von bisher ungenutzten Räumen (Dachgeschoss oder Kellergeschoss) oder eine Badsanierung zu einer Wellness-Oase. Im Folgenden wird gezeigt, wie sich in derartigen Fällen mithilfe einer Flächenheizung sowohl eine optimale Energieeffizienz als auch eine hohe thermische Behaglichkeit erreichen lässt.

Dünnschichtsysteme für geringe Aufbauhöhen

Soll etwa im Badezimmer ein neuer Bodenbelag zur Ausführung kommen, ist es nur noch ein kleiner Schritt, den Fußbodenaufbau mit einem Flächenheizungssystem zu erneuern. Um dieses auch bei geringen Aufbauhöhen integrieren zu können, bietet der Markt besondere Dünnschichtsysteme an. Dabei handelt es sich in der Regel um lastabtragende Verlegesysteme, die ein dünnes Systemrohr mit geringen Verlegeabständen aufnehmen können. Hierfür sind spezielle Noppenplattensysteme, aber auch andere Verlegeoptionen erhältlich.

Nach erfolgter Druckprobe wird die Fläche bündig mit einer selbstnivellierenden Masse vergossen. Diese bildet über Aussparungen in den Verlegesystemen einen Verbund mit dem Untergrund und wirkt als Wärmeverteil- sowie als Lastverteilschicht. Die kompatiblen Nivelliermassen (Dünnbett) werden mit nur wenigen Millimetern Überdeckung über dem Verlegesystem eingebracht, womit ein sehr niedriger Bodenaufbau von maximal 15 mm möglich ist. Abschließend kann der Fliesenbelag direkt aufgebracht werden.

Damit eignen sich Dünnschichtsysteme nicht nur für das Bad, sondern können auch in anderen Wohnbereichen eingesetzt werden. In der Trockenbauweise muss die Wärmeverteilschicht mittels flächigen Wärmeleitblechen hergestellt werden. Ebenso wichtig sind auch hier die thermischen Kennwerte des Materialaufbaus.

In der selektiven Badsanierung lassen sich Dünnschichtsysteme zudem mit Badezimmer-Heizkörpern kombinieren, um einen erhöhten Wärmebedarf zu erfüllen. Alternativ können freie Wandflächen mit Heizrohrregistern belegt und dünnschichtig eingeputzt werden. In dieser Kombination deckt die Fußbodenheizung die „Grundlast“ ab, während der Badheizkörper oder die Wandheizung bei Bedarf die temporär geforderte Komfortwärme bereitstellen

Erweiterung von Systemen der Flächenheizung/-kühlung

Die Flächenheizung/-kühlung vermag auch beim Ausbau bisher ungenutzter Räume (z.B. im Kellergeschoss) oder Raumeinheiten (z.B. ein Dachgeschoss) ihre Stärken auszuspielen. Bei einem Dachausbau können beispielsweise Dachschrägen sehr gut für eine Flächenheizung genutzt werden. Voraussetzung ist, dass die entsprechenden Räume sich innerhalb der thermischen Hülle befinden und der Mindest-Wärmeschutz gem. EnEV eingehalten wird.

Die Flächenheizung/-kühlung vermag auch beim Ausbau bisher ungenutzter Räume (z.B. im Keller- oder Dachgeschoss) ihre Stärken auszuspielen. Bei einem Dachausbau können hierfür beispielsweise Dachschrägen sehr gut genutzt werden. Voraussetzung ist, dass die entsprechenden Räume sich innerhalb der thermischen Hülle befinden, der Mindestwärmeschutz gemäß EnEV eingehalten wird und ausreichende Möglichkeiten zur Befestigung bestehen.

Für ergänzende Flächenheizungssysteme bis zu zwei Wärmeübertragungskreisen, können Regelboxen verwendet werden, welche für den direkten Anschluss an einen hoch temperierten Heizkörperkreis entwickelt wurden. Derartige Lösungen sind auch in Funkausführung (Raumthermostat) erhältlich.

Für größere Bereiche (ab 20 – 25 m²) sollte ein separater Heizkreis installiert werden, wenn sich im Rest des Gebäudes Heizkörper mit einer höheren Vorlauftemperatur befinden. Die umfassende Integration von Flächenheizungen in Bestandsgebäuden behandeln wir in Teil 3 dieser Serie.

Wandheizungsflächen als Alternative zu Heizkörpern

In Bestandsgebäuden wurden bis in die 1990er-Jahre hinein häufig noch Mischsysteme installiert, welche die Fußbodenheizung mit weiteren Heizkörpern kombinieren. Letztere befinden sich hier häufig in Heizkörpernischen in den Außenwänden. Diese stellen erhebliche Wärmebrücken innerhalb der thermischen Gebäudehülle dar und sollten daher im Zuge der Optimierung der Wärmeübergabe an den Raum verfüllt werden. Das Ausfüllen bestehender Heizkörpernischen kann in Massivbauweise (nass) oder in Leichtbauweise (trocken) erfolgen.

Wichtig sind eine winddichte Ebene und eine Materialauswahl, welche sich mit ihren thermischen Kennwerten an die Außenwand anpasst. Die Wand mit der ausgemauerten Heizkörpernische kann vollständig mit einer Wandheizungsfläche belegt werden (siehe Kasten). Im Sinne der Materialhomogenität (Bauphysik) ist zu empfehlen, sich in der Materialauswahl an den Baustoffen der bestehenden Außenwand zu orientieren.

Für den Wärmeübertragungskreis der Wandheizung muss am bestehenden Heizkreisverteiler ein Anschluss vorhanden sein bzw. nachgerüstet werden. Eventuell ist dies auch ein weiterer Grund für den Austausch eines bestehenden Verteilers (s.o.). Bei der Auslegung der Wandheizungsfläche ist zu berücksichtigen, dass diese in der Regel mit der für die Fußbodenheizung üblichen Vorlauftemperatur von 35 °C betrieben wird. Ist diese Vorlauftemperatur nicht ausreichend, sollte die Wandheizung über einen separaten Heizkreis geführt werden. Dafür können etwa die bestehenden Heizkörperanschlüsse verwendet werden. Natürlich muss auch in diesem Fall eine Einzelraumregelung realisiert werden (s.o.). Hierfür bieten sich verschiedene UP-Regelboxen an, die mit einem Ventilsitz ausgestattet sind und entweder mit einem Thermostatkopf von Hand oder über einen Stellmotor via Raumthermostat betätigt werden. Auf diese Weise wird nicht nur die Raumoptik bzw. -erscheinung optimiert, sondern auch der Reinigungsaufwand deutlich reduziert.

Fazit

Auf Grundlage einer umfassenden Bestandsaufnahme lassen sich in vorhandenen Gebäuden verschiedene Einzelmaßnahmen zur Optimierung und Erweiterung der Fußbodenheizung umsetzen. Dabei sind zunächst die Vorgaben der EnEV zur Einzelraumregelung zu beachten und die entsprechenden technischen Voraussetzungen zu schaffen. Bei einem neuen Bodenbelag gilt es zudem, die damit einhergehende Veränderung des thermischen Widerstandes zu berücksichtigen.

Weiterhin lassen sich Flächenheizungssysteme auch neu in vorhandene Räume integrieren, wobei sich Dünnschichtsysteme vor allem für den Einsatz bei geringen Aufbauhöhen eignen. Bei derartigen Teilsanierungen können auch bestehende Heizkörper gegen Wandheizungsmodule ausgetauscht werden. Dies bietet nicht nur eine höhere thermische Behaglichkeit für die Nutzer, sondern behebt im Fall von Heizkörpernischen auch Wärmebrücken in der Gebäudehülle. Teil 3 dieser Serie befasst sich mit der hydraulischen Anbindung von Flächenheizungen an die Wärmeverteilung sowie den Möglichkeiten einer umfassenden Erneuerung der Wärmeübertragung im gesamten Wohnbereich im Kontext der energetischen Gebäudesanierung.