Fußbodenheizungen für Sporthallen

Hallensportarten haben spezielle Anforderungen an die Bodenbeschaffenheit der Sportstätten, die durch entsprechende Bodenaufbauten erfüllt werden. Für die verschiedenen Varianten ist die Fußbodenheizung eine optimale Lösung. Allerdings sollten Planer und Installateure einige Besonderheiten berücksichtigen. Dieser Beitrag gibt eine allgemeine Orientierung und geht exemplarisch anhand der neuen Zweifeldsporthalle in Coswig bei Dresden ins Detail.

An Böden von Sport- und Turnhallen werden je nach Nutzungskonzept spezielle Anforderungen gestellt, die über Langlebigkeit und Strapazierfähigkeit – man denke an den Transport von Turngeräten – hinausgehen. Dabei geht es um physikalische Eigenschaft en wie das Reflexionsvermögen für Bälle, ohne die bestimmte Ballspiele gar nicht möglich sind. Gefordert sind also definierte Verformungseigenschaft en des Bodens, die für die Sportler zudem auch gelenkschonend sind und Verletzungsgefahren vermindern. Konkretisiert werden die Anforderungen aktuell durch die DIN 18032 (Sporthallen – Hallen und Räume für Sport und Mehrzwecknutzung) für Sporthallenböden speziell durch die DIN V 18032-2.

Für eine Temperierung mittels Fußbodenheizung sprechen die günstigen raumluft technischen Verhältnisse, die angenehmen Oberflächentemperaturen für Bodensportarten und das Einsparen von zusätzlichen Einhausungen für Heizkörper oder Luft heizungen, was sich auch positiv auf die Ästhetik des Innenraums auswirkt.

Zu unterscheiden sind bei der Planung drei grundlegend verschiedene Arten von Sporthallenböden, die auch unterschiedliche Anforderungen an die Fußbodenheizung stellen. Die DIN V 18032-2 nennt die drei Varianten:

• flächenelastischer Sportboden als Schwingboden,
• flächenelastischer Sportboden in Sandwichbauweise,
• punkt- und mischelastische Sportböden in Bauart A mit Estrich und Bauart B für den Trockenbau.

Die Art des Sportbodens gemäß der Norm wird je nach geplanter Nutzung und den daraus resultierenden Anforderungen gewählt. Soll die Beheizung mit einer Fußbodenheizung erfolgen, legt der Fachplaner in einer Auslegungsrechnung Systemtemperaturen, den prinzipiellen Aufbau, Verlegeabstände und regelungstechnische Einrichtungen fest, anhand derer er die Ausschreibungsunterlagen erstellt.

Sporthalle Spitzgrund in Coswig

Die neue Zweifeldsporthalle Spitzgrund in Coswig in der Nähe von Dresden sollte einen flächenelastischen Sportboden in Sandwichbauweise mit Fußbodenheizung erhalten. Für dieses Projekt interessierte sich der inhabergeführte Handwerksbetrieb Rühle Bad & Heizung (www.ruehle-coswig.de) mit Vater Mathias Rühle und Sohn Fabian als Geschäftsführer. Der in der Ausschreibung vermerkte Hersteller der Flächenheizung gehörte nicht zu den bevorzugten Lieferanten des Handwerksbetriebs, der bei verschiedenen Produktgruppen gerne mit dem Spezialisten für Sanitärtechnik und Rohrsysteme TECE zusammenarbeitet. So versuchten die Rühles diese Ausschreibung auf eine gleichwertige Systemlösung aus Emsdetten zu drehen – ein übliches und aus Sicht des Handwerksbetriebs legitimes Vorgehen.

Mit diesem Ziel nahm der Heizungsbaubetrieb Kontakt zu TECE Produktmanager Andreas Lösing auf. Gemeinsam wurden die Unterlagen gesichtet und eine alternative Lösung entwickelt, die durch eine weitere Optimierung der Heizkreise und eine andere Positionierung der Verteiler auch Vorteile bei der Montage bot. Dieser Vorschlag konnte sich durchsetzen.

Und so wurde der Bau mit dem Alternativangebot für die Fußbodenheizung mit Fabian Rühle als Bauleiter realisiert. Eingebaut wurde das „TECEfloor Trockenbausystem TP 30/16“ als Fußbodenheizung. Dieses besteht aus einer 30 mm starken Polystyrol-Trockenbauplatte mit Wärmeleitprofilen zur Aufnahme von 16 x 2,0 mm Heizrohren. Für die Wärmeleitprofile stehen Aluminium und Stahl als Werkstoff zur Auswahl, wobei wegen der deutlich besseren Wärmeleitfähigkeit für die Sporthalle in Coswig Aluminium gewählt wurde. Die Wärmeleitprofile haben Sollbruchstellen, die eine werkzeuglose Verarbeitung vor Ort erlauben.

Aufbau des Sportbodens

Nach dem Verlegen der Fußbodenheizung wird bei flächenelastischen Sportböden in Sandwichbauweise als nächster Schritt eine Folie und dann zur Lastverteilung ein dünnes Stahlblech mit 0,6 bis 0,8 mm Stärke verlegt, wie Andreas Lösing ausführt. In Coswig folgt dann eine PUR-Verbundschaumplatte mit 15 mm Stärke zur Dämpfung und dann zwei Schichten aus Sperrholz, die fugenversetzt verlegt werden. Den Abschluss macht der Linoleum-Boden mit 4 bis 5 mm Stärke.

Diese Art des Fußbodenaufbaus hat Folgen für die Auslegung der Flächenheizung. Lösing: „Vor allem die PUR-Verbundschaumplatte behindert durch ihren hohen Wärmeleitwiderstand den Wärmetransport. Zum Ausgleich ist die Fußbodenheizung mit höheren Systemtemperaturen zu betreiben. Im vorliegenden Fall soll die Raumtemperatur bei 18 °C liegen, was eine Vorlauftemperatur von 50 °C im Auslegungsfall ergibt. In einem anderen Projekt war die PUR-Auflage etwas dicker und die Raumtemperatur lag bei 22 °C, da ist man dann schnell bei Vorlauftemperaturen bis 70 °C. Das ist auch die Temperatur, die für die Sporthallenböden oft als maximal zulässig angege-ben wird, damit die Materialien über ihre Lebensdauer hinweg die geforderten Eigenschaften behalten, also vor allem nicht verspröden.“ Hier weicht also die Auslegung im Vergleich zu Fußbodenheizungen in normalen Gebäuden, wo die Vorlauftemperaturen im Bereich 30 bis 40 °C liegen, erheblich ab.

Drei Typen von Sporthallenböden

Beim flächenelastischen Sportboden als Schwingboden werden sogenannte Aufstandsklötze auf den Untergrund gestellt. Diese durchdringen die Wärmedämmung. Auf die Aufstandsklötze werden Schwingträger aus Holz und senkrecht dazu ein sogenannter Blindboden aus Holzlatten verlegt. Es folgen Lastverteilerplatten und dann der Oberbelag. Zwischen Wärmedämmung und Blindboden entsteht ein Hohlraum, in den die Fußbodenheizung verlegt wird. Das Problem für den Heizungsbauer sind die nach der Montage herausstehenden Schrauben, mit denen der Blindboden und die Lastverteilerplatten verbunden werden. Diese Schrauben müssen aus Festigkeitsgründen die beiden Schichten komplett durchdringen. Der erforderliche Abstand zwischen den Heizungsrohren und dem Blindboden lässt sich natürlich mit ausreichender Sicherheit planen, aber der Heizungsbauer hat darauf zu achten, dass seine Rohre fest auf der Dämmschicht aufliegen – auch bei Rohrschlaufen. Für Schwingbodenkonstruktionen ist die Montage der Heizrohre mit Clipschienen oder Tackernadeln sinnvoll.

Für den flächenelastischen Sportboden in Sandwichbauweise kommen vor allem Fußbodenheizungen mit formgeschäumten Systemdämmplatten in Betracht. Nach oben hin folgen dann Elastikschichten, Druckverteilungsmodule und der Oberbelag.

Einfacher im Aufbau sind sogenannte Punkt- und mischelastische Sportböden in Bauart A mit Estrich und Bauart B für den Trockenbau. Hier erfolgt die Installation der Fußbodenheizung in der Trockenbauvariante mit Trockenestrichplatten oder für einen Estrichboden. Darauf verlegt der Sportbodenbauer dann den Sportboden. Grundsätzlich ist anzumerken, dass in Anbetracht oft enger Zeitpläne die Trockenbauvarianten Vorteile bieten.

Nachgefragt

IKZ-FACHPLANER: Im Vergleich zu üblichen Fußbodenheizungen werden beheizte Sporthallenböden mit deutlich höheren Systemtemperaturen betrieben. Vorlauftemperaturen von bis zu 70 °C im Auslegungsfall sind möglich. Macht der Einsatz einer Wärmepumpe bei derartigen Projekten Sinn?

Lösing: Kaum! Die Effizienz einer WP wird im Kern von den Systemtemperaturen bestimmt. Je geringer die Temperaturdifferenz von Wärmequelle (Außenluft, Erdreich, Grundwasser, Abluft...) zur Systemtemperatur, desto effizienter der Betrieb. Auch wenn man im vorliegenden Fall für die hohen Temperaturen rund um den Auslegungsfall einen Spitzenlast Wärmeerzeuger (Öl oder Gas-Kessel) vorgesehen hätte, würde die Grundlast bei dem vorliegenden Bodenaufbau kaum mit einem sinnvollen Temperaturniveau einer Wärmepumpe wirtschaftlich abzudecken sein. Zumal in diesem Projekt die Sporthalle über Fernwärme versorgt wird.

IKZ-FACHPLANER: Neben den höheren Vorlauftemperaturen erfolgt die Verlegung in der Regel in einem engeren Abstand. Welche weiteren Planungshinweise und Empfehlungen können Sie an dieser Stelle geben?

Lösing: Aufgrund des mehrlagigen Bodenaufbaus und der hohen Wärmeleitwiderstände und zum Teil auch wegen einer Vielzahl von Bodeneinbauten ist es manchmal sinnvoll, die Auslegung nicht über eine Standard-Auslegungssoftware zu machen. Einige Programme lassen in der Grundeinstellung z. B. keine R-Werte größer 0,15 zu. Auch die Standard-Verlegepläne sind je nach Objekt nicht immer optimal. Besser ist die Simulation mit speziellen Programmen oder eine händischen Rechnung nach DIN EN 1264. Das scheint auf den ersten Blick ein Formelwust zu sein, hat man das aber einmal in Excel angelegt, kann man jede beliebige Situation exakt berechnen. Mir persönlich ist das bei Sonderanwendungen lieber.

IKZ-FACHPLANER: Eine Kühlfunktion über die Fläche lässt sich angesichts der hohen Wärmeleitwiderstände von Sportböden kaum realisieren – oder?

Lösing: Beim Kühlen gibt im Prinzip die Taupunkttemperatur die Systemtemperaturen vor. Bei der Flächenkühlung liegen die Vorlauftemperaturen daher meist bei 16 °C oder höher. Wie Sie in Ihrer Frage schon andeuten, sind hier die Wärmeleitwiderstände so hoch, dass wir im Kühlfall Oberflächentemperaturen nahe der Raumtemperatur erwarten dürften. Das Delta würde kaum für einen ausreichenden Kühleffekt reichen.

IKZ-FACHPLANER: Inwieweit unterstützt TECE Planer und/oder Handwerksbetriebe bei derartigen Projekten?

Lösing: (lacht) Vielleicht kennen Sie den Claim unter unserem Firmenlogo? „Close to you!“ Das ist für uns kein Werbespruch, sondern seit jeher gelebte Praxis und der Kern unsere Philosophie. Wir sind aus einem Ingenieurbüro entstanden und arbeiten immer eng mit unseren Partnern zusammen. Das haben uns die Firmengründer in die DNA geschrieben. Ich würde daher nicht von „unterstützen“ sprechen. Wir arbeiten gemeinsames an unseren Projekten. Dabei erledigt jeder das, was jeweils zielführend ist. Bei der Planung, der Installation vor Ort oder im Service.

Daten und Fakten zur Sporthalle

Das gesamte Gebäude wird durch Fernwärme versorgt. Neben dem Hallenboden wurden auch die Nebenräume mit Fußbodenheizungen aus Emsdetten ausgerüstet. Insgesamt haben die beheizten Fußbodenflächen in den Nebenräumen eine Größe von 500 m², wobei hier gemäß der Planungsunterlagen etwa 2700 m Rohr verarbeitet wurden. Die Fläche des Sportbodens in der Halle beträgt 1096 m² und hier waren rund 7000 m Rohr im Abstand von 15 cm zu verlegen. An diesen Zahlen ist bereits zu sehen, dass die Rohrleitungen unter dem Sportboden dichter verlegt werden als in den Estrichböden der Nebenräume, um den Dämmeffekt der PUR-Verbundschauplatte zu kompensieren. Vier Edelstahlverteiler, von denen je zwei in den beiden Geräteräumen installiert sind, versorgen die 36 Heizkreise im Hallenboden. Andreas Lösing: „Bei Sportböden und Industrieflächenheizungen lohnt es oft, die Verlegevorschläge der Planungssoftware noch einmal kritisch zu prüfen, um gegebenenfalls die Rohrführung und die Hydraulik aus Installationssicht zu optimieren. Die Software ist da eher konservativ, was prinzipiell auch richtig und gut ist, man kann ja nicht alles von Hand planen. In diesem Fall ging es aber noch ein bisschen besser.“

Bilder: TECE

www.tece.de.