Umfassendes Planungsinstrument für raumflächenintegrierte Heiz- und Kühlsysteme Teil 2: Auslegung und Installation von Flächenheiz- und Kühlsystemen

Wie bereits im ersten Teil des Beitrags erwähnt, behandelt Teil 3 der Normenreihe die Verwendung der Ergebnisse aus Teil 2 und Teil 5 für die prakti­sche Planungsarbeit des Ingenieurs. Die Norm enthält Planungsempfehlungen und Berechnungsverfahren für die Auslegung und Dimensionie­rung von Heiz- und Kühlsystemen aller Flächenorientierungen im Raum und ist in die beiden Hauptabschnitte „Heizsysteme“ und „Kühlsysteme“ unterteilt.

Bild 2: Teil 1 der DIN EN 1264 führt Definitio­nen für „Systemdämmung“ und „Innenwände“ ein. Sie ermöglichen, die zum Erreichen des Mindest-Wärmeleitwiderstands bauseitig vorhandene Wärmedäm­mung zu berücksichtigen und Wandheizungen auf Innenwänden mit oder auch ohne Wärmedämmung auszuführen. Bild: Wieland Werke AG

Auslegungsrichtlinien für alle Flächenorientierungen
Für Heizsysteme ist der Inhalt für Fußbodenheizungen Basis für die übrigen Sys­teme. Dieser Inhalt ist in seiner Substanz zwar identisch mit der alten Normfassung DIN EN 1264-3: 1997, er wurde aber hinsichtlich besserer Klarheit überarbeitet. Für die übrigen Heizsysteme wurde soweit wie möglich auf den Inhalt für Fußbodenheizsysteme Bezug genommen. Darüber hinaus wurden die notwendigen Modifi­kationen für das jeweilige System vorgenommen, zum Beispiel hinsichtlich der Grenzkurven unter Berücksichtigung der jeweiligen physiologischen bzw. den Taupunkt betreffenden Anforderungen oder Berücksichtigung der jeweils zutreffenden Wärmeübergangskoeffizienten.

Bild 3: Beispiel für das Kennlinienfeld eines Kühlsystems nach DIN EN 1264-5.

Die planungsgemäße Berücksichtigung der Leistungsbegrenzung für Fußbodenheizungen richtet sich nach den bereits oben zu Teil 2 der Normreihe beschriebenen Grundsätzen. Abweichend hiervon wird für alle anderen Heizsysteme die Leistung durch Vorgabe einer physiologisch bedingten mittleren Oberflächentemperatur begrenzt, d.h. die Grenzkurve bildet hier im Kennlinienfeld eine waagerechte Gerade im Ordinatenabstand der spezifischen Grenzleistung q_G.


Bestimmung der Auslegungs-Vorlauftemperatur (Heizung)
Zur Verdeutlichung der maßgeblichen Überlegungen soll das Verfah­ren für die Bestimmung der Auslegungs-Vorlauftemperatur hier angedeutet werden, und zwar für den Fall der Fußbodenheizung (Bild 4):


hervorgeht. Im Vorlaufbereich wird demzufolge eine geringe Überschreitung der physiologischen Temperaturbegrenzung toleriert.


Bestimmung der Auslegungs-Vorlauftemperatur (Kühlung)

Der Vergleich von q_C,des und q_C,Ld,des gibt Auskunft, ob bzw. in welchem Ausmaß die Kühllast gedeckt wird. In dieser Formulierung kommt zum Ausdruck, dass – nicht vergleichbar mit Heizsystemen – die spezifische Auslegungs-Kühlleistung qC,des nicht unmittelbar durch Gleichsetzung von der spezifischen Kühllast q_C,Ld,des abgeleitet werden kann, sondern dass q_C,des allein aus der Kennlinie unter Berücksich­tigung der Leis­tungsbegrenzung durch den Taupunkt hervorgeht. Oder mit anderen Worten: Die Kühllast kann nur gedeckt werden, wenn die Raumflächen die Unterbringung hinreichend großer Kühlflächen erlauben.
Das Auslegungsverfahren der Norm ist darauf gerichtet, die mit Rücksicht auf den Taupunkt erreich­bare niedrigste Kühlwassertemperatur bzw. mittlere Kühlwassertemperaturdifferenz zum Raum (Un­tertemperatur) zu bestimmen, aus der sich mit der Kennlinie des Systems die spezifische Kühlleistung ergibt.


Taupunktunterschreitung

Für die Praxis darf man für die überwiegende Zahl der Fälle davon ausgehen, dass die beschriebene Leistungsbeschränkung durch den Taupunkt zugleich die physiologisch bedingten Grenzen erfüllen.

DIN EN 1264-4: Installation
Die Norm ist in zwei Hauptabschnitte unterteilt, und zwar für Fußbodenheiz- und Kühlsysteme einer­seits und für alle anderen Systeme andererseits. Die Anforderungen für den konstruktiven Aufbau der zur Heizung bzw. Kühlung dienenden Fußböden, Decken- und Wände ließen sich in dieser Untertei­lung besser strukturieren als in der Unterteilung des Teiles 3, die dort mit Rücksicht auf die thermi­schen Parameter erfolgte.
Die Norm behandelt bauliche Voraussetzungen und Anforderungen an die Sys­teme selbst. Die Sys­temanforderungen betreffen zwei Hauptgebiete. Das eine Gebiet behandelt die System-Herstellung vor Ort, die hierfür verwendbaren bauseitigen Materialien, Schichtdicken, Wärmedämmung des Sys­tems, Randdämmstreifen, Schutzschichten etc. und definiert die in der Praxis üblichen Arten von Kon­struktionen. Das andere Gebiet behandelt die Rohrinstallation mit Angabe der verwendbaren Kunst­stoff- und Kupferrohre sowie die wichtigsten Ausrüstungsteile (Beispiel: Taupunktsensor für Kühlsys­teme). Zusätzlich sind Angaben über maximal zulässige Heizmitteltemperaturen, Regeln für die Inbe­triebnahme und Empfehlungen zur Vermeidung von Korrosion niedergelegt.

Systemdämmung bedeutet bei wörtlicher Auslegung, dass bauseitig – also außerhalb des Systems – vorhandene Dämmwirkung nicht berücksichtigt wird. Bei der hochwertigen Wärmedämmung von Ge­bäuden aufgrund europäischer Richtlinien und Standards kann dies allgemein und besonders bei Wandheizungen auf Außenwänden zu unverhältnismäßig hoher Gesamtdämmung führen. Darüber hinaus könnten bestimmte Bauarten von Wandheizungen auf Innenwänden, die nur ohne Wärme­dämmung herstellbar sind, nicht mehr ausgeführt werden.

Bild 4: Prinzipdarstellung zur Bestimmung der Auslegungs-Übertemperatur.

Diese Konsequenzen wurden leider erst nach Veröffentlichung der Norm erkannt. Das Problem konnte jedoch noch mithilfe von Teil 1 der Normreihe gelöst werden. Durch Einführung von Definitio­nen für „Systemdämmung“ und „Innenwände“ mit entsprechenden Anmerkungen wurde die Möglich­keit eröffnet, zum Erreichen des Mindest-Wärmeleitwiderstands bauseitig vorhandene Wärmedäm­mung zu berücksichtigen und Wandheizungen auf Innenwänden mit oder auch ohne Wärmedämmung auszuführen.

Fazit
Die Normenreihe DIN EN 1264 Teil 1 bis Teil 5 bietet ein umfassendes Regelwerk für die Leistungsbe­stimmung und für die Planung von raumflächenintegrierten Flächenheiz- und Kühlsystemen. Der An­wendungsbereich der Normreihe umfasst Flächenheiz- und Kühlsysteme, die in die Raumum­schließungsflächen integriert, d.h. mit der Rohdecke bzw. mit der Rohwand fest verbunden sind. Die Ermittlung der Wärme- bzw. Kühlleistung mit den zugehörigen thermischen Parametern er­folgt nach einem validierten, eindeutig definierten Verfahren. Damit steht eine Bewertungsgrundlage zur Verfü­gung, auf deren Basis die im Wettbewerb stehenden Systeme und Ausführungsvarianten objektiv mit­einander verglichen werden können.

Autoren: Prof. Dr.-Ing. Günter Zöllner und Dr.-Ing. Martin Konzelmann, beide WTP Wärmetechnische Prüfgesellschaft mbH, Berlin