Kühlen mit dem Flächenheizsystem: Möglichkeiten und Grenzen
Die Nutzung von Boden, Wand oder Decke zur Wärme- oder Kälteabgabe in Räumen bringt zahlreiche Vorteile mit sich. Mit dem richtigen System profitiert der Nutzer von etlichen Vorzügen der Flächenheizung wie z.B.
- komfortable und angenehme Strahlungswärme
- hohe thermische Behaglichkeit
- sparsame und umweltfreundliche Betriebsweise dank niedriger Systemtemperaturen
- Energieeinsparpotenzial von bis zu 12% gegenüber Heizkörpern
- Kombinierbarkeit mit Wärmepumpe und Solarthermie
- Langlebigkeit des Systems
- hygienische und allergikerfreundliche Raumluft aufgrund fehlender Staubaufwirbelung
- innenarchitektonische Gestaltungsfreiheit durch das Wegfallen unschöner Heizkörpernischen
- Wertsteigerung der Immobilie
- Kühlung der Räume im Sommer als Zusatznutzen
Insbesondere der letzte Punkt wird gerade im Ein- und Zweifamilienhausbereich immer häufiger von den Bewohnern gewünscht. Deshalb ist es wichtig, verschiedene Systeme der Flächenheizung und deren Vorteile zu kennen. Denn nur das baukörper-integrierte System der Flächenheizung macht eine Kühlung und damit einen erheblichen Komfortgewinn möglich. Insbesondere wenn zur Beheizung Erdwärme genutzt wird, lässt sich die Kühlung mit geringem Mehraufwand realisieren.
Mögliche Systemvarianten
Die Nutzung des Fußbodens ist die am häufigsten verwendete Lösung. Drei Systeme stehen dabei zur Wahl:
- klassische Nasssysteme nach DIN EN 1264 als Rohrsysteme auf Dämmplatte im Nassestrich (NB 1) oder Rohrsysteme in Dämmplatte mit Nassestrich (NB 2);
- Trockenbausysteme als Rohrsysteme in Dämmplatte mit Trockenestrich (TB 1) – meist verbunden mit Wärmeleitblechen –, Rohrsysteme in Trockenausbauplatte (TB 2) – mit oder ohne zusätzlicher Dämmschicht – sowie Rohrsysteme auf Dämmplatte in Gussasphaltestrich (TB 3) – meist unter Verwendung von Kupferrohren;
- spezielle Verbundkonstruktionen aus Rohrsystemen auf Altuntergrund in Ausgleichsmasse (NB 3).
Darüber hinaus kann auch auf die Wände oder die Raumdecke zurückgegriffen werden. Hier steht ein Nasssystem – das Rohrsystem im Wandputz (NW 1) bzw. im Deckenputz (ND 1) – zur Verfügung. Außerdem gibt es Trockenbausysteme: zum einen Rohrsysteme in Trockenausbauplatte (TW 2 bzw. TD 1) und für die Wandflächenheizung die Rohrsysteme in Unterkonstruktion mit Ausbauplatte (TW 1).
Eignung zur Kühlung
Grundsätzlich können sowohl Boden, Wand als auch Decke für die Kühlung von Räumen genutzt werden. Zu bedenken ist jedoch, dass der Wärmeübergangskoeffizient und die Kühlleistung sehr unterschiedlich ausfallen. So eignet sich die Decke am besten für eine raumflächen-integrierte Kühlung, dann folgen Wand und Boden. Folgende Werte können bei der Nutzung der entsprechenden Flächen erreicht werden:
Großen Einfluss auf die Leistungsabgabe – sowohl für den Kühl- als auch für den Heizbetrieb – haben die Boden- bzw. Wandbeläge. Verfügen sie, wie zum Beispiel Teppichboden, nur über eine schlechte Wärmeleitfähigkeit, ist die Heizmitteltemperatur entsprechend zu erhöhen bzw. die Kühlwassertemperatur abzusenken, was jedoch nur begrenzt möglich ist. Deshalb sollten bei der Planung von Objekten von vornherein Boden- bzw. Wandbeläge mit einem niedrigen Wärmedurchlasswiderstand berücksichtigt werden.
Wichtig ist darüber hinaus zu wissen, dass die Raumlufttemperatur bei der Kühlung über die Umschließungsflächen nicht so weit reduziert werden kann, wie bei einer konventionellen, luftgeführten Kühlung bzw. Klimatisierung. Die Berechnung des Flächenheizungs- bzw. -kühlungssystems erfolgt nach DIN EN 1264.
Regelung der Flächenkühlung
Entscheidend für den sicheren Betrieb einer Flächenkühlung ist die Einhaltung bestimmter regelungstechnischer Aspekte. Hierzu zählt im Wesentlichen die Vermeidung der Unterschreitung der Wasserdampf-Taupunkttemperatur auf der kühlenden Raumfläche. Deshalb darf die Kühlwassertemperatur nicht beliebig tief abgesenkt werden, um eine höhere Kühlleistung zu erzielen.
Richtige Konsequenz: Das Kühlwasser im System darf eine bestimmte Mindesttemperatur nicht unterschreiten. Dies lässt sich bei den heute üblichen Systemen auf unterschiedliche Weise realisieren: Entweder wird die Vorlauftemperatur oberhalb des errechneten Taupunktes der Bauteilfläche gehalten oder der Kühlwasserzufluss wird bei Erreichen des Taupunktes an der Bauteilfläche zwischenzeitlich unterbrochen.
Mögliche Kühlquellen
Meist wird die Kühlung der Wohnräume mittels Wärmepumpe als sogenannte passive Kühlung realisiert, wobei vor allem das Erdreich oder das Grundwasser als Kühlquelle in Betracht kommen. Dabei eignen sich tief eingebrachte Erdsonden von Sole/Wasser-Wärmepumpen besser zur Kühlung als oberflächennahe Erdkollektoren. In jedem Fall wird der Temperaturunterschied zwischen dem zu kühlenden Raum und der natürlichen Kühlquelle zum Beispiel durch einen Wärmeübertrager genutzt. Lediglich die Umwälzpumpen und das Flächenkühlsystem an sich sind dabei in Betrieb.
Bei der sogenannten aktiven Kühlung wird eine umschaltbare Wärmepumpe oder eine Kältemaschine betrieben. Diese Art der Kühlung kommt vor allem dann zum Einsatz, wenn eine gleichmäßige Temperierung der Räume gesichert sein soll und die passive Kühlung nicht mehr ausreicht.
Lesen Sie dazu auch: So funktioniert das Kühlen mit der Wärmepumpe
Schnittstellen koordinieren
Um eine effiziente und als angenehm empfundene Flächenkühlung zu realisieren, stehen zahlreiche Möglichkeiten zur Verfügung – nicht nur, was die Art des Systems, sondern auch was den Einsatz der Kühlquelle anbelangt. Umso wichtiger ist es, die Planung und Installation sorgfältig durchzuführen. Alle Beteiligten – vom Architekten über Fachplaner, Heizungsbauer und Estrichleger bis zum Bodenleger – müssen hierfür entsprechend zusammenarbeiten.
Unterstützung dabei leistet der Bundesverband Flächenheizungen und Flächenkühlungen (BVF) mit seinen Broschüren zur „Schnittstellenkoordination bei Flächenheizungs- und Flächenkühlungssystemen“. Durch Schnittstellenprotokolle werden die auszuführenden Arbeitsschritte detailliert und eindeutig festgehalten. Die praxisbezogenen Anleitungen zur Planung, Ausführung und Bauüberwachung von unterschiedlichen Systemen gibt es für Neubau und Bestand. Die Unterlagen können auf www.flaechenheizung.de unter Fachinformationen / Dokumente-Download heruntergeladen werden.
Fazit
Die Flächenheizung auch zur Kühlung von Räumen im Sommer einzusetzen, ist mit wenigen Maßnahmen möglich. Werden dabei einige regelungstechnische Aspekte berücksichtigt, gewinnt der Nutzer mehr Komfort. Damit die Kühlung über Boden, Wand oder Decke dauerhaft sicher funktioniert, können die Beteiligten zum Beispiel auf Hilfsmittel von Verbänden wie dem BVF zurückgreifen. Lesen Sie außerdem unseren Artikel "So passt die Fußbodenheizung ins Energiesparhaus" - auch hier wird detailliert auf die Kühlungsmöglichkeit eingegangen.
Dieser Beitrag von Dipl.-Ing. Joachim Plate erschien zuerst in Die Kälte+Klimatechnik 9/2016. Joachim Plate war Geschäftsführer BVF.
