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Flächenheizung


DIN EN 15377 (Entwurf)
Bereich Heizungsanlagen in Gebäuden
Titel Planung von eingebetteten Flächenheiz- und -kühlsystemen mit Wasser als Arbeitsmedium
Kurzbeschreibung: Teil 1+3
Letzte Ausgabe 2006-08
ISO -

Der Begriff Flächenheizung wird oft im Zusammenhang mit der Flächenkühlung genannt. Der Grund liegt in der gleichen Eignung und Auslegungsweise der Systemkomponenten. Es wird daher die Begriffsbildung Flächenheizung und -kühlung verwendet.

Flächenheizung/-kühlung ist ein Oberbegriff für verschiedene Heizungs- und Kühlungsvarianten, die die Wärme über die Flächen der Bauteile eines Gebäudes abgeben oder aufnehmen.

Die einzelnen Varianten gliedern sich wie folgt:

Vorteile von Flächenheizungen

Flächenheizungen erhöhen die Thermische Behaglichkeit dadurch, dass sie Umfassungsflächen erwärmen. Durch die dafür notwendigen niedrigen Systemtemperaturen (Niedertemperaturheizsystem) eignen sie sich besonders für moderne Brennwerttechnik, Wärmepumpenheizung und beim Einsatz in Verbindung mit Solarthermie.

Auslegung von Flächenheizungen/-kühlungen

Die EN 15377 legt für die Auslegung folgende Wärmeübergangskoeffizienten fest:

Deckenheizung:    6 W / m² / K
Fußbodenkühlung:  7 W / m² / K
Wandheizung:      8 W / m² / K
Fußbodenheizung:  8 – 11  W / m² / K  (in Abhängigkeit von der Oberflächentemperatur, siehe
                                       Berechnung von Fußbodenheizungen)

Die vorgenannten Werte stellen jedoch nur erste Näherungen dar, denn die Wärmeübergangskoeffizienten sind Funktionen der genauen Lage der Flächen im Raum und vor allem der Flächenüber- bzw. der Flächenuntertemperaturen gegenüber der Raumtemperatur, die wiederum aus der Lufttemperatur und der Strahlungstemperatur zu bilden ist. Definitionen dieser Größen sind in [1] detailliert zu finden.

Schnittstellenkoordination

Bei der Verlegung einer Flächenheizung bzw. -kühlung ist gewerkeübergreifendes Handeln wichtig, im Neubau ebenso wie im Bestand. Die Planungs- sowie Ausführungsarbeiten von Architekt, Planer, Heizungsbauer, Trockenbauer, Estrichleger, Oberbodenleger und ggf. weiteren Beteiligten müssen direkt ineinandergreifen.

Hilfe hierbei bietet der Bundesverband Flächenheizungen und Flächenkühlungen e.V. (BVF): Gemeinsam mit vielen weiteren Verbänden wurden zwei Fachinformationen zur „Schnittstellenkoordination bei Flächenheizungs- und Flächenkühlungssystemen“ herausgegeben, bezogen auf Neubauten und den Bestand. Sie ergänzen die geltenden Normen bzw. Technischen Regeln. Die einzelnen Aufgabenfelder werden klar definiert, die Verantwortungsbereiche eindeutig abgegrenzt. Mit den integrierten Checklisten und Protokollen werden die einzelnen Planungs- bzw. Arbeitsschritte dokumentiert. So dienen die Broschüren Planern, Bauausführenden und Überwachenden als nützliches Instrument bei ihren Tätigkeiten.

Leistungsberechnung

Hauptartikel: Berechnung von Fußbodenheizungen

Am einfachsten aber dennoch recht genau ist die Leistungsberechnung mit Hilfe der sogenannten Basiskennlinien, wie sie sich für die Fußbodenheizung bewährt hat und in der EN 1264-2 festgelegt ist. Ausgehend von dieser Darstellung sind die Basiskennlinien für die Heizung und Kühlung mit Decken, Wänden und Fußböden in [2] abgeleitet worden. Dabei wird bei Wandsystemen wegen der stark unterschiedlichen Strahlungswärmeströme zwischen aktiven Oberflächen an Innenwänden und Außenwänden unterschieden.

Simuliert man den Wärmetransport im Raum mit thermischen Raummodellen, wird in der Regel der Konvektionswärmestrom zwischen der thermisch aktiven Fläche und der Luft sowie der Strahlungswärmestrom zwischen den Raumoberflächen getrennt ermittelt [3]. Aus den separat bestimmten Wärmeströmen folgt dann sofort der jeweilige Strahlungsanteil. Des Weiteren lässt sich auch die thermische Behaglichkeitsgröße „Strahlungstemperatur-Asymmetrie“ bestimmen.

Nachträglicher hydraulischer Abgleich

Der hydraulische Abgleich eines Flächenheizungssystems ist notwendig, um eine effiziente Betriebsweise sicherzustellen. Gerade bei Bestandsanlagen fehlen jedoch häufig Ausführungsunterlagen bzw. die Heizkreislänge sowie der vorhandene Verlegeabstand der Heizungsrohre sind nicht bekannt. Für diese Fälle hat der Bundesverband Flächenheizungen und Flächenkühlungen e.V. (BVF) einen kostenfreien Leitfaden entwickelt, der aus einer Anleitung, einer Heizkreistabelle und einem Formblatt zur Ermittlung der Pumpen-Förderhöhe besteht.

Das Dokument beschreibt eine Methode, um mit ausreichender Genauigkeit einen hydraulischen Abgleich für eine Vielzahl typischer Systeme durchführen zu können: ein überschlägiges Berechnungsverfahren über die Ermittlung der einzelnen Heizkreiswassermengen. Zugrunde gelegt wurde für dieses Näherungsverfahren die Annahme, dass in vielen typischen Fällen nach dem Baujahr des Gebäudes vorgegangen werden kann, um die spezifische Heizlast zu ermitteln. Auch für die Spreizung können Richtwerte angenommen werden. Der Durchfluss je Kreis ergibt sich aus der jeweiligen Fläche; die Auslegung der Pumpen-Förderhöhe erfolgt nach Ermittlung der Gesamtwassermenge. Anlagenseitig sind hierfür Heizkreisverteiler mit einstellbaren Durchflussmengenmessern oder einstellbaren automatischen Durchflussreglern notwendig.

Strahlungsanteil unterschiedlicher Flächenheizungen

Der Strahlungsanteil des Wärmeübergangskoeffizienten innerhalb von Gebäuden im Temperaturbereich von 15 bis 30 Grad beträgt in Näherung 5,5 W / m² / K (EN 15377). Dies gilt für alle beheizten Flächen, physikalische Grundlage hierfür ist das Stefan-Boltzmann-Gesetz. Werte, die über diesem Wert liegen bedeuten, dass die Wärme zusätzlich über Konvektion abgegeben wird. Ausgehend davon hat die Deckenheizung den höchsten Strahlungsanteil (92 %), gefolgt von der Wandheizung (69 %) und der Fußbodenheizung (50 % - 69 %). Zum Vergleich: Flachheizkörper ohne Konvektoren haben einen Strahlungsanteil von etwa 50 %, reine Konvektoren dagegen nur etwa 10 %.

Quellen

  1. Bernd Glück: „Definitionen der operativen Raumtemperatur (Empfindungstemperatur) und der Strahlungstemperatur der Umgebung“
  2. Bernd Glück: „Ableitung von Basiskennlinien thermisch aktiver Oberflächen in Räumen (siehe LowEx_Bericht S. 29ff)“
  3. Bernd Glück: „Dynamisches (wärmetechnisches) Raummodell“

Weblinks


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Quelle: Wikipedia - http://de.wikipedia.org/wiki/Flächenheizung (Vollständige Liste der Autoren des Textes [Versionsgeschichte])    Lizenz: CC-by-sa-3.0

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