Flächenheizung im Bestand optimieren: Das sind die Möglichkeiten
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. Dieser Artikel zeigt, 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.
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Raumthermostate und Stellglieder nachrüsten
Für die Nachrüstung einer Einzelraumregelung sind ein funktionsfähiges Verteilnetz der Wärmeübergabe sowie die Verwendung von Etagen-Heizkreisverteilern mit der Möglichkeit der Feineinstellung für den jeweils notwendigen Massestrom erforderlich. Befinden sich mehrere Wärmeübertragungskreise in einem Raum, so sind die zugehörigen Stellglieder an der Regeleinheit zu einem Regelkreis zusammenzufassen, um diese gemeinsam über ein Raumthermostat anzusteuern.
Dementsprechend umfasst diese Nachrüstung neben der Regeleinheit einerseits die Raumthermostate für die einzelnen Räume und andererseits die dazugehörigen Stellglieder. Es können Raumthermostate sowohl drahtgebunden als auch in Funkausführung gewählt werden, wobei Letztere für die Nachrüstung besonders geeignet sind. Grafik 1 zeigt die Komponenten einer Einzelraumregelung und deren Wirkstrecke. Für die Regeleinheit ist eine Spannungsversorgung (230 V/50 Hz) vorzusehen.
Austausch des Etagenverteilers
Beim Austausch oder der Nachrüstung von einzelnen Komponenten muss stets auf das funktionsgerechte Zusammenspiel innerhalb des Etagenverteilers geachtet werden. Dessen Funktionalität muss gegeben und ein hydraulischer Abgleich möglich sein, damit der Verteiler in der Anlage verbleiben kann. Wenn die notwendigen Stellantriebe nicht nachgerüstet werden können, muss der Etagenverteiler ausgetauscht bzw. erneuert werden.
Im Zuge dessen sollte neben Verteiler- und Sammlerbalken mit entsprechenden Ventilen und Durchflussmengenanzeiger auch eine Absperr- und Spüleinrichtung sowie eine Entlüftungseinheit vorgesehen werden. Die Nennweiten und Wanddicken der Heizkreisrohre sind zu beachten und ggf. notwendige Verlängerungen bzw. Übergänge zu prüfen.
Die Nachrüstung einer Einzelraumregelung und/oder der Austausch eines Verteilers muss immer einen hydraulischen Abgleich beinhalten. Dieser ist 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. Dementsprechend ist der Bestand bzw. die etwaige Integration von Strangregulierventilen in der Wärmeverteilung zu prüfen.
Veränderung des Bodenbelags
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 Grafik 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. 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 der Flächenheizung/-kühlung
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 mit bis zu zwei Wärmeübertragungskreisen lassen sich Regelboxen verwenden, 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 bis 25 m² sollten separate Heizkreise installiert werden, wenn sich im Rest des Gebäudes Heizkörper mit einer höheren Vorlauftemperatur befinden. Die umfassende Integration von Flächenheizungen in Bestandsgebäuden wird in Teil 3 dieser Serie behandelt.
Wandheizung 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 Etagenverteiler 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.
Dieser Artikel von Frank Hartmann ist zuerst erschienen in SBZ/03-2019. Frank Hartmann ist Referent im Fachbereich Flächenheizung/-kühlung des Bundesverbandes der Deutschen Heizungsindustrie (BDH).
Artikelserie Flächenheizung und -kühlung im Bestand
Dieser Beitrag ist Teil einer Reihe, die zeigt, welche Potenziale sich für das Fachhandwerk aus der Optimierung und Erweiterung bestehender Fußbodenheizungen ergeben. In Zusammenarbeit mit dem BDH-Fachbereich „Flächenheizung/-kühlung“ stehen dabei praxisrelevante Fragestellungen im Vorder-grund, die als Orientierung für die konkrete Umsetzung dienen.
