Flächenheizung und -kühlung im Bestand – was ist zu beachten?

Die Flächenheizung und -kühlung wird auch als zukunftsweisendes Wärmeübergabesystem für Niedertemperatur gesehen. Neben der thermischen Wohlfühltemperatur ist sie in der Betriebsweise kostengünstig, energieeffizient und mit einer Lebensdauer von mehreren Jahrzehnten nachhaltig. Zudem kann man bei diesen Systemen nicht nur heizen, sondern auch kühlen und dabei erneuerbare Energie nutzen. Des Weiteren verwandelt eine Flächenheizung das gesamte Gebäude in eine Art Energiespeicher, was wiederum eine kostengünstige und langfristige Speicherung zur Folge haben kann.

Während beim Neubau die gesamte Bandbreite der Systeme genutzt werden kann, gestaltet sich die Suche nach einer geeigneten Flächenheizung und -kühlung für den Bestand meist etwas schwieriger. Grundlegend muss bei einem Sanierungsprojekt unterschieden werden, ob es sich um eine Modernisierung bestehender Heizsysteme oder eine energetische Sanierung inklusive Nachrüstung handeln soll. Hierbei stellt sich die Frage, welches System ist im konkreten Fall das Richtige und welche bestehende Fläche lässt sich dafür nutzen.

Dünnschicht- und Trockensysteme

Höhenbegrenzung, statische Herausforderungen und spezielle Bodenaufbauten – diese Aspekte müssen bei der Flächenheizung und -kühlung berücksichtigt werden. Varianten wie Dünnschicht- oder Trockensysteme bieten sich daher besonders gut für die Sanierung an. Diese Systeme zeichnen sich durch geringe Aufbauhöhen von wenigen Millimetern (ab ca. 20 mm) aus und sind somit speziell für Altbauten oder Holzbalkendecken geeignet. Dünnschichtsysteme haben einen minimalen Aufbau und sind ideal für niedrige Deckenhöhen oder gewichtstechnisch stark belastete Unterkonstruktionen. Trockenbausysteme sind leichte Konstruktionen, die schnelle Installationen ohne Estrich ermöglichen. Der Hauptunterschied zwischen den beiden Systemen liegt in der Art und Weise, wie die Rohre verlegt werden sowie deren Wärmeverteilung. Für beide Varianten sind im Markt effiziente und bedarfsspezifische Heizanwendungen vorhanden. Zudem gibt es Systeme, die noch höhere Leistungen aufgrund Temperaturverteilung erbringen können.

Normative Vorgaben zur Auslegung

Flächenheizungen und -kühlungen erhöhen die thermische Behaglichkeit, indem sie die Umfassungsflächen eines Raumes erwärmen oder kühlen. Bei der Auslegung der Flächentemperierung mit Fußbodenheizungen gemäß DIN EN 1264 gelten daher folgende maximale Oberflächentemperaturen: 29 °C in Aufenthaltsbereichen und 35 °C in Randzonen. In Bädern sowie Duschen sollte die Raumtemperatur +9 K nicht überschritten werden. Diese Werte sind Maximalwerte, keine Durchschnittswerte.

Für die Leistungsberechnung der Flächenheizung und -kühlung wird jedoch die mittlere Oberflächentemperatur herangezogen, die von jedem Systemhersteller in den Berechnungsunterlagen angegeben wird. Für Deckenheizungen gilt ein Grenzwert von 29 °C für die mittlere Oberflächentemperatur. Ab einer Heizleistung von etwa 60 W/m² erfolgt die Wärmestrahlung von der Decke spürbar und kann Unbehagen hervorrufen, weil Personen hier zwar einen warmen Kopf, aber kalte Füße bekommen. Für Wandheizungen gilt ein empfohlener Grenzwert von 40 °C.

Vergleich und Anwendung wassergeführter Systeme

Grundsätzlich stehen zwei Arten von Flächenheizungen und -kühlungen zur Verfügung: wassergeführt und elektrisch. Für die Kühlung sind jedoch nur Warmwasser-Flächenheizungen geeignet, elektrische Systeme bieten diese Möglichkeit nicht. Um die Effizienz von wassergeführten Heiz- und Kühlsystemen für Decke, Wand und Boden zu vergleichen, werden mehrere Kriterien herangezogen:

Die notwendige Raumtemperatur für eine größtmögliche Behaglichkeit.

Die operative Temperatur als gefühlte Luft- oder Oberflächentemperatur.

Die Reaktionsgeschwindigkeit oder Trägheit des Systems auf Temperaturänderungen, was von der thermisch zu aktivierenden Masse abhängt.

Die Über- und Untertemperatur im System, um die gewünschte Raumtemperatur zu erreichen – abhängig von der Wärmeleitfähigkeit der Systemdeckung.

Die Herstellungskosten bei der Installation und Herstellung des Systems.

Jedes Temperierungssystem hat spezielle Anwendungsfälle. Bodensysteme werden besonders in Wohnräumen bevorzugt. Außerdem bieten Fußbodenheizungen durch das erwärmte Heizwasser in den Rohren gleichmäßige Wärme und hohen Komfort. Beim Kühlen wird kaltes Wasser durch die Rohre geleitet. Die abgekühlte Oberfläche absorbiert die Strahlungswärme, führt sie ab und sorgt für eine konstant angenehme Oberflächentemperatur und somit Behaglichkeit. Bei der Sanierung mit einer Fußbodenheizung gilt es, besonders auf die zur Verfügung stehende Höhe, statischen Herausforderungen und spezielle Bodenaufbauten zu achten. Im Falle eines bewohnten Bestands, wo die Bodenfläche nicht kurzfristig freiräumbar ist, kommen Wand- und Deckensysteme ins Spiel. Sie sind oft baugleich mit der Fußbodenversion, aber der örtlichen Situation angepasst.

Für eine funktionierende Wandheizung oder -kühlung ist eine sorgfältige Planung entscheidend. Flächensysteme an der Wand können auf gemauerten, Fertigteil- und Betonwänden sowie auf Trockenbauwänden installiert werden. Die Wand muss den statischen Anforderungen sowie den sogenannten Winkel- und Ebenheitstoleranzen der DIN 18202 entsprechen. Zu beachten ist jedoch: Alle Elektro- und Sanitärinstallationen in der betreffenden Wand müssen abgeschlossen sein und vorhandene Leitungen müssen festgelegt werden. Eine Nachrüstung ist hierbei nicht bzw. nur schwer möglich.

Deckenheizungen und -kühlungen eignen sich primär für eine Modernisierung. Besonders die Trockenbauvarianten sind mit geringem Montageaufwand und in kurzer Zeit zu montieren – auch im bewohnten Bestand. Sie sind speziell für hohe Räume geeignet, denn die Wärme strahlt gleichmäßig von oben nach unten und erwärmt dabei die Oberflächen. Damit sind diese wärmer als die Luft und strahlen eine angenehme Wärme aus, was zu einer hohen Behaglichkeit führen soll. Des Weiteren lassen sich die akustischen Anforderungen und Planungsrichtlinien zur Sicherung der Hörsamkeit in Räumlichkeiten nach DIN 18041:2016 hiermit regelkonform und effizient umsetzen. Der besondere Vorteil von Deckensystemen liegt jedoch in der stillen Kühlung. Das Prinzip: Durch die Deckenrohre fließt kühles Wasser. Die abgekühlte Decke absorbiert die Wärmestrahlung des Raumes und führt diese ab. Durch den Strahlungsaustausch kühlen auch die anderen Oberflächen des Raumes runter und ermöglichen eine optimale Wärmeregulation plus Wohlfühlfaktor. Insgesamt soll sich so eine hohe Energieeffizienz ergeben.