Flächenheizung: Wann eine elektrische Variante sinnvoll ist
Mit einer elektrischen Flächenheizung erhält man ein vielseitiges System zur Wärmeabgabe, das sowohl im Neubau als auch im Bestand viele Vorteile bieten kann. So lässt sie sich in Kombination mit Ökostrom oder selbst erzeugtem Strom aus einer Photovoltaikanlage umweltschonend betreiben. Dementsprechend gewinnt die moderne und effizient arbeitende elektrische Flächenheizung aktuell an Bedeutung. Denn sie hat nichts mit den alten Nachtspeicheröfen oder ineffizienten Heizradiatoren zu tun, die aufgrund hoher Verbräuche und schlechter Regelbarkeit zu Recht keinen guten Ruf genießen.
Zudem scheuen einige Bauherren gerade bei der Sanierung von Bestandsgebäuden die hohen Investitionskosten sowie den großen zeitlichen und baulichen Aufwand für eine wasserführende Flächenheizung. Die elektrische Variante ist hier bei Renovierung und Teilsanierung einfacher einzubauen und im Vergleich der Investitionskosten wesentlich günstiger.
Vollheizung oder Fußbodentemperierung
Allen Arten der Flächenheizung – auch der elektrischen – ist eine Vielzahl an Vorteilen gemein, die sich erheblich auf den Wohnkomfort der Bewohner oder im Arbeitsalltag auswirken. Hierzu gehören:
- komfortable und behagliche Strahlungswärme
- Langlebigkeit des Systems
- hygienische und allergikerfreundliche Raumluft aufgrund fehlender Staubaufwirbelung
- innenarchitektonische Gestaltungsfreiheit durch das Wegfallen von Heizkörpernischen
- die Wertsteigerung der Immobilie.
Je nach Wunsch des Bauherrn und architektonischer Beschaffenheit des Gebäudes kann auf verschiedene elektrische Ausführungen für Wand, Boden oder Decke zurückgegriffen werden. Im Vordergrund steht dabei die Frage, ob der Raumwärmebedarf ausschließlich über die Flächenheizung gedeckt werden soll oder ob die Erwärmung über Heizkörper gelingt und die Fußbodenheizung nur zur Steigerung des Wohnkomforts bzw. für eine angenehme Fußwärme genutzt wird. Man spricht hier von einer Vollheizung im Gegensatz zu einer Fußbodentemperierung.
Da die Strahlungswärme der Fußbodenheizung als sehr behaglich empfunden wird, kann die Raumlufttemperatur um bis zu 2°C bei gleichem Wohlbefinden verringert werden. Jedes Grad Celsius weniger spart hier rund 6% an Energie und damit auch Kosten. Zudem entstehen aufgrund der modernen Zwei-Leiter-Technologie bei der elektrischen Flächenheizung keine elektromagnetischen Felder.
Kommt ausschließlich eine elektrische Flächenheizung zum Einsatz, kann zwischen einer Direkt- und einer Speicherheizung gewählt werden. Erstere gibt die gesamte Wärme unmittelbar an den Raum ab, Letztere speichert die Wärme im Estrich, um sie zu einem späteren Zeitpunkt an den Raum abzugeben. Die Speichervariante ist vor allem dann von Vorteil, wenn Heizstrom bezogen oder selbst erzeugter Strom aus der PV-Anlage als Wärme im Gebäude gespeichert werden soll.
Wirtschaftliche Alternative im Niedrigenergiehaus
Geht es um das Thema Strom, werden damit meist hohe Betriebskosten verbunden. Im Fall der elektrischen Flächenheizung lohnt es sich hier aber, genau hinzusehen. In einem sanierungsbedürftigen Altbau kann sie ihr Potenzial tatsächlich nur in geringem Maße ausspielen. Die permanente, ausschließliche Beheizung mit Strom würde die Energiekosten stark in die Höhe treiben.
Ganz anders verhält es sich in einem Niedrigenergiehaus oder stark modernisierten und gedämmten Objekt. Aufgrund der dichten und modernen Bauweise liegt dann nur eine geringe Heizlast vor. Diese kann unter bestimmten Voraussetzungen komplett mit einer elektrischen Flächenheizung gedeckt werden.
In Kombination mit einer Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung und einer Photovoltaikanlage lassen sich auch mit der elektrischen Flächenheizung die gesetzlichen Anforderungen für Niedrigenergiehäuser erfüllen und der Bauherr erhält ein sehr wirtschaftliches und effizientes Gesamtsystem.
Eine durch den Bundesverband Flächenheizungen und Flächenkühlungen (BVF) beim Institut für Technische Gebäudeausrüstung Dresden (ITG) in Auftrag gegebene Studie mit dem Thema „Energetische Effizienz und Wirtschaftlichkeit der elektrischen Direktheizung“ kann dies nun auch auf anerkannter wissenschaftlicher Basis belegen.
Ergänzende Temperierung zur Hauptheizung
Allerdings gibt es auch interessante Möglichkeiten für die elektrische Flächenheizung im Bestandsbau. Als nachträglich installierte Bedarfsheizung im Badezimmer, Wintergarten oder Hobbyraum eingesetzt, kann die Hauptheizung in diesen Bereichen ergänzt werden.
Aufgrund der schnellen Reaktionszeit macht sich die Strahlungswärme hier für die Bewohner sofort bemerkbar. Besonders im Badezimmer, in dem man sich in der Regel nur kurzzeitig aufhält, ist dieser Effekt von Vorteil. Per Voreinstellung können Räume zum Beispiel vor dem Aufstehen vortemperiert und die Flächenheizung kann abgeschaltet werden, wenn alle Bewohner aus dem Haus gehen. Gerade in der Übergangszeit kann dies Heizkosten einsparen, wenn eine derartige Temperierung für die Behaglichkeit am Morgen sorgt und die Inbetriebnahme der Zentralheizung dadurch weiter in den Herbst verschoben werden kann.
Da die Verlegung auch nachträglich mit geringem Aufwand möglich ist, stellt die elektrische Flächenheizung auch eine interessante Alternative für Kellerräume oder umgebaute Dachzimmer dar, die eine neue Nutzung als Hobby- oder Büroraum erhalten sollen und zuvor keine Möglichkeit der Beheizung hatten.
Dünnbettheizung für die Modernisierung
Als praktisch in der Modernisierung erweist sich die elektrische Fußbodenheizung insbesondere aufgrund ihrer geringen Aufbauhöhe ab 3mm und ihres geringen Gewichts. Damit ist eine nachträgliche Installation nahezu in jedem Objekt möglich.
Die Leitungen werden bereits bei der Herstellung mäanderförmig auf wärmebeständigen Trägermaterialien zu Heizmatten verarbeitet. Diese lassen sich im Dünnbettmörtel bzw. in der Ausgleichsmasse und dem Fliesenkleber direkt unter dem frei wählbaren Fußbodenbelag verlegen. So werden höhere Flächentemperaturen ermöglicht. Diese als Dünnbettheizung bezeichnete Variante kann als Alleinheizung oder als Zusatzheizung zur Fußbodentemperierung eingesetzt werden. Auch eine Ausführung als Wandheizung ist denkbar.
Regeln für die Planung und Verlegung
Bei der Planung und Verlegung sind ein paar Spielregeln zu beachten. Zwar sind momentan für die Installation keine speziellen Wärmedämmvorschriften aktiv, dennoch ist ein Blick auf die Dämmung des Gebäudes notwendig. Die meisten vorhandenen Wärmedämmungen zwischen Estrich und Rohbetondecke sind zwar ausreichend, sollten aber generell überprüft werden. Auch hier gilt der Leitsatz: Je besser die Wärmedämmung, desto geringer der spätere Energiebedarf.
Zudem muss im Vorfeld der Planung bereits geklärt sein, wie der Raum eingerichtet werden soll, da die Heizelemente nicht großflächig abgedeckt werden sollten. Im Übrigen müssen mindestens 50mm Abstand von allen aufsteigenden Bauteilen (Wände, Dusche usw.) sowie mindestens 30mm Abstand von leitfähigen Gebäudeteilen eingehalten werden.
Die Mindestabstände zwischen den Heizleitungen richten sich nach den Angaben der Hersteller. Auf keinen Fall dürfen sich die Heizelemente bzw. die Heizleiter überlappen oder kreuzen. Für eine Verlegung unterhalb von bodengleich gefliesten Duschflächen sind die Installationsanleitungen der Hersteller zu beachten.
Generell ist zur Absicherung ein Fehlerstromschutzschalter nach IEC 60 364-4-441 „Errichten von Niederspannungsanlagen: Schutzmaßnahmen – Schutz gegen elektrischen Schlag“ vorzusehen. In jedem Fall greift die Norm IEC 60 800, die u. a. eine spezielle Isolierung der Heizleiter vorsieht, sowie die DIN 44 576 zur Planung und Bemessung.
Die Zuleitungen sind als allpolige Trennvorrichtungen mit mindestens 3mm Kontaktöffnung auszuführen, was jedoch meist bereits durch den FI-Schalter erfüllt ist. Darüber hinaus ist der Einsatz einer Schalterklemmdose zum festen Anschluss vorgesehen. Von dort müssen Leerrohre bis in den Bodenbereich verlaufen.
Einsatz unter fast jedem Bodenbelag
Da die elektrische Energie direkt in der Heizfläche zu fast 100 % in Wärme umgewandelt wird, sind Umwandlungsverluste weitestgehend minimiert. Der Einsatz ist daher unter nahezu jedem Bodenbelag möglich. Naturstein oder Fliesen eignen sich ebenso wie Holzdielen, Teppich, Kork, Vinyl oder PVC. Im Vorfeld sollte jedoch geprüft werden, ob das gewählte Produkt mit einer Fußbodenheizung kompatibel ist. Zudem sind die jeweiligen Hinweise des Herstellers der elektrischen Heizsysteme zur Verlegung und Leistungsberechnung vom Fachhandwerker zu beachten.
Besonders geeignet sind keramische Beläge oder Naturstein. Diese ermöglichen eine schnelle Aufheizzeit. Die Verarbeitungsrichtlinien der Hersteller sind einzuhalten, um Folgeschäden zu vermeiden.
Verschiedene Regelszenarien
Je nach Einsatzzweck der elektrischen Fußbodenheizung können diverse Szenarien bei der Regelung zum Tragen kommen. Diese Regelung erfolgt generell über Raumthermostate, wobei die Einzelraumregelung Pflicht ist. Dabei wird bei einer Vollheizung eine Kombination aus einer Temperaturregelung über ein Raumthermostat sowie eine Begrenzung der maximalen Oberflächentemperatur durch einen Temperaturbegrenzer mit Bodenfühler eingesetzt. Dieser wird in einer Ebene mittig zwischen zwei Heizleitungen positioniert. Darüber hinaus nutzt man eine zentrale Regelung, die die Außentemperatur erfasst (Witterungsfühler).
Bei einer Speicherheizung wird die Regelung im Mauerwerk verbaut. Sie sendet ihre Informationen zum Zentral-Steuergerät, wo zusätzlich ein Mittelwert aus dem Temperaturgang der letzten 24 Stunden ermittelt wird. So soll eine bedarfsgerechte Aufladung sichergestellt werden. Die Temperaturbegrenzung übernimmt in diesem Fall die Zentralsteuerung.
Für die Einzelraumregelung wird bei einer Speicherheizung ein Aufladeregler in der Elektroverteilung oder in Kombination mit einem Raumthermostat benötigt. An diesen ist auch der Bodentemperaturfühler angeschlossen, der abhängig von Zeit und Witterung überwacht.
Selbstregeleffekt
Bei Speicherheizungen oder auch einer gesteuerten Direktheizung spielt neben den vorhandenen Steuerungseinrichtungen der Selbstregeleffekt eine große Rolle. Denn die Leistungsabgabe einer Heizfläche an den Raum erfolgt nahezu proportional zur Temperaturdifferenz von Heizflächentemperatur und Raumlufttemperatur. Da die Temperaturdifferenz zwischen der Oberfläche des Fußbodens und des Raumes sehr gering ist, reduziert sich die Leistungsabgabe in erheblichem Maße beim Anstieg der Raumlufttemperatur.
Bei einer Flächentemperierung wird die Fußbodentemperatur unabhängig von der Raumlufttemperatur gesteuert, hier bedarf es lediglich eines Fußbodenheizungsreglers mit Bodenfühler. Überdies ist es sinnvoll, nur zu den gewünschten Nutzungszeiten die Leistung für die Bodentemperierung freizugeben. Am einfachsten gelingt dies durch Verwendung eines Reglers mit Zeitprogramm.
Fazit
Die Installation einer elektrischen Flächenheizung ist sowohl als zusätzliche Temperierung bei der Sanierung sowie auch als Vollheizung im Neubau eine Alternative zu anderen Heizsystemen. Die neuen Generationen von Photovoltaikanlagen und der Mikro-KWK oder die Möglichkeiten, selbst produzierten Strom in einem Batteriesystem oder über eine Cloud zu speichern und bei Bedarf zu nutzen, machen elektrisch betriebene Flächenheizungen heute wieder interessant. Für Hausbesitzer bedeuten sie Autarkie und Selbstbestimmung und es besteht keine Abhängigkeit mehr von fossilen Brennstoffen.
Neben den Energie- und Wartungskosten bleiben die Investitionskosten bei einer Lebensdauer des Gesamtsystems von über 40 Jahren entsprechend niedrig. In diesem Zeitraum müssten andere Wärmeerzeuger (z. B. Heizkessel und Wärmepumpen) mindestens einmal erneuert werden. Aufgrund der zahlreichen Ausführungsarten und der Möglichkeit der individuellen Regelung kann für nahezu jede bauliche Situation und auch bei individuellen Nutzerwünschen eine Lösung realisiert werden.
Dieser Artikel von Axel Grimm ist zuerst erschienen in SBZ 21/2019. Axel Grimm ist Geschäftsführer des Bundesverbands Flächenheizungen und -kühlunge e.V. BVF.
