Hohe Energieeffizienz und thermische Behaglichkeit Maßnahmen und Auswirkungen zur Integration einer Trockenbau-Wandflächenheizung in ein bestehendes Heizkörpersystem

Im Fokus der Heizungsmodernisierung steht meist der Wärmeerzeuger. Eine Modernisierung der Wärmeübertragung an den Raum bietet aber auch Vorteile: So kann durch die Umrüstung eines konventionellen Heizkörpersystems bzw. durch die Integration einer Wandflächenheizung meist nicht nur die thermische Behaglichkeit gesteigert werden, sondern auch die Energieeffizienz der Heizungsanlage. Das nachfolgende Praxisbeispiel zeigt die Planung und vorbereitenden Maßnahmen zur Integration einer Wandflächenheizung in Trockenbauweise sowie die praktische Umsetzung in einem Raum eines Einfamilienhauses auf.

Erstellung der Unterkonstruktion.
Es muss nicht erst im Rahmen einer umfassenden Heizungsmodernisierung geschehen, dass das bestehende konventionelle Raumheizsystem durch eine Flächenheizung ersetzt bzw. ergänzt wird. Oft können bereits bei der Wohnraummodernisierung die Vorteile der Flächenheizung genutzt werden. Hinzu kommt, dass sich mit der Modernisierung zahlreiche Möglichkeiten zur Wohnraum-Wärmegestaltung bieten. Dabei können sowohl mehrere Räume gleichzeitig als auch einzelne Räume mit einem Flächenheizsystem ausgestattet werden. Zudem ist ein gemeinsamer Betrieb mit Heizkörpern in einem Heizkreis möglich.
Einige Voraussetzungen müssen allerdings beachtet werden, um einen einwandfreien Heizbetrieb zu erzielen. Das vorliegende Praxisbeispiel zeigt im Rahmen einer Gebäudesanierung die Integration eines Trockenbau-Wandflächenheizungssystems in einem Raum auf.

WOHNRAUMGESTALTUNG
Der Raum, der als Kinderzimmer genutzt wird, befindet sich im Obergeschoss eines Einfamilienhauses und hat zwei Außenwände. Diese verfügen bereits über ein Wärmedämmverbundsystem. Im Rahmen der energetischen Sanierung wurde der Raum mit zwei neuen Fenstern (U-Wert 0,87 W/m²·K) ausgestattet. Die Innenwände und der Fußboden grenzen an beheizte Räume. Hingegen gehört die Decke - die mit einer Wärmedämmung ausgestattet wurde - zur thermischen Hülle.
Es mag sicherlich Argumente gegen die Belegung der Außenwände mit einer Wandflächenheizung geben. Der Vorteil der thermischen Behaglichkeit ist aber ein Kriterium, das meist im Vordergrund für dessen Einsatz steht. Dabei ist allerdings wichtig, dass ein entsprechender Wärmeschutz, der mindestens der Energieeinsparverordnung genügen sollte, eingehalten wird, um die Wärmeverluste nach Außen zu begrenzen. Dazu fordern einige Wandflächenheizsystemhersteller, dass der U-Wert von 0,35 W/m²·K nicht überschritten werden darf, da höhere U-Werte meist einen schlechteren Wohnwärmekomfort (niedrige Oberflächentemperaturen) zur Folge haben.

Positionierung der Wandflächenheizungsmodule auf der Unterkonstruktion.

Für den Fall, dass keine Außenwärmedämmung vorhanden ist, bzw. zum Einsatz kommen soll, kann eventuell eine Innendämmung den notwendigen Wärmeschutz bieten. Darüber hinaus können die Transmissionswärmeverluste bei einer bereits bestehenden Außenwanddämmung durch eine zusätzliche Innendämmung weiter minimiert werden. Hierzu sollte aber im Vorfeld eine Wasserdampfdiffusionsberechnung durchgeführt werden, die bestätigt, dass der Feuchteschutz nach DIN 4108 eingehalten wird.
In dem Fall des Projektbeispiels mussten zunächst der Wärmedämmwert und die Qualität der vorhandenen Außendämmung ermittelt werden, da diese bereits vor Jahren saniert wurde. Der U-Wert der Außenwände lag zwar über dem geforderten Maximalwert, aber sonst lagen keine qualitativen Einschränkungen vor, sodass eine zusätzliche Innendämmung - unter Einhaltung der zuvor aufgezeigten Forderungen - vorgesehen wurde.

AUSWAHL DER WANDHEIZUNGSMODULE/SYSTEMTEMPERATUREN
Im Mittelpunkt der Entwurfsplanung stand die vollflächige Ausgestaltung der beiden Außenmauern mit Wandflächenheizungsmodulen, mit Ausnahme der Fensterbrüstungen, obwohl der Markt auch hierfür geeignete Module bereit hält. Die Heizlastberechnung ergab nach der Sanierung für den Raum einen Transmissions-Wärmeverlust von rund 1200 W. Durch die Integration einer Wohnungslüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung konnten die Lüftungs-Wärmeverluste vernachlässigt werden. Für die beiden Außenwände des Kinderzimmers waren somit jeweils vier Trockenbau-Wandheizungselemente notwendig. Dazu wurden die Module "LagoMont" des Herstellers Abakus ausgewählt. Entsprechend den zum Objekt festgelegten Systemtemperaturen (40°C/30°C/20°C) erzielen die acht Module eine Heizleistung von insgesamt 1488 W.
Vor dem Hintergrund, dass in einem zukünftigen Sanierungsschritt der Ausbau des Dachgeschosses sowie die Umrüstung weiterer Heizkörper auf Wandflächenheizungen folgen sollen, kann dann ggf. die Senkung der Systemtemperatur auf z.B. 35°C/25°C/20°C in Erwägung gezogen werden. Dabei würde für das Kinderzimmer noch eine Wärmeleistung von 992 W zur Verfügung stehen (bei einem dann notwendigen Heizwärmebedarf von rund 700 W).

Leitungsführung und Modulanschlüsse der Wandflächenheizung.

Eine Vorlauftemperatur niedriger als 35°C ist allgemein nicht zu empfehlen. In diesem Fall wäre sonst eine sehr große Fläche für die Wärmeübertragung notwendig (was auch höhere hydraulische Widerstände zur Folge hätte). Zudem würde dies die Regelgüte beeinträchtigen. Im Gegensatz dazu können Vorlauftemperaturen über 40°C die thermische Behaglichkeit negativ beeinflussen.
Grundsätzlich können Wandheizungsflächen mit Heizkörpern kombiniert betrieben werden. Da die Heizkörper jedoch in der Regel höhere Systemtemperaturen benötigen, ist eine Temperaturbegrenzung der Vorlauftemperatur für die Wandheizung zu berücksichtigen.

DRUCKVERLUSTE
Zwar werden beide Heizkreise der Wandflächenheizung in dem Kinderzimmer von einem Raumthermostaten gesteuert, besitzen jeweils aber ein Regulierventil, um den Volumenstrom den unterschiedlichen Anschlusslängen anzupassen.
Die Druckverluste des Wandflächenheizsystems sind wie bei jedem Wärmeübertrager für die Überprüfung bzw. Nachrüstung der Heizungsumwälzpumpe zu ermitteln. Darüber hinaus sollte auch die Größe des Ausdehnungsgefäßes kontrolliert werden.

MONTAGE DER WANDHEIZUNGSMODULE
Das "LagoMont"-System ist eine komplett vorgefertigte Gipskarton-Massivbauplatte (Standardbreite 62,5 cm) mit einem integrierten vollflächigen Kupferrohrmodul. Die Montage erfolgt - wie im Trockenbau üblich - durch das Verschrauben auf einer Unterkonstruktion. Im Massivbau können die Elemente direkt an den (Roh-)wänden verschraubt werden. Wenn dazu eine Innendämmung vorgesehen ist, werden die Heizflächen auf einer entsprechender Unterkonstruktion montiert, wie dies auch im Kinderzimmer des Projektbeispiels der Fall war. Zudem wurden die Module für den Anschluss an das Heizungsrohrnetz um ihr maximales Ablängmaß (20 cm) gekürzt (Bauhöhe ungekürzt: 250 cm). Nachdem die Elemente montiert waren, folgte der Reihenanschluss der Module. Die Rohrleitungen wurden nach dem Löten gespült und eine Druckprobe der Anlage erstellt.
Abschließend folgte die Komplettierung der Wandflächen mit handelsüblichen Gipsbauplatten und Spachtelputz.

ERGEBNISSE NACH DER ERSTEN HEIZPERIODE
Die Auskühlung in den Nachtstunden wurde durch die Wärmedämmmaßnahmen und durch die neuen Fenster so reduziert, dass selbst beim Ausschalten der Wandflächenheizung gegen 21.00 Uhr die Temperatur nur an sehr kalten Tagen unterhalb 18°C aber niemals unter 17°C fiel. Ein angenehmer Wärmekomfort stellte sich auch durch die schnelle Aufwärmung auf 20°C in den Morgenstunden ein.
Die maximale Wärmeleistung wurde ausschließlich in den Januarwochen benötigt, als es an mehreren Tagen bis zu - 25°C kalt war. Trotz der Thermostateinstellung auf 1 - um ein Unterschreiten der Raumlufttemperatur von 17°C sicher zu vermeiden - konnte noch ein Absenkbetrieb erzielt werden.

Durch die Verwendung von Stangenrohr und Lötfittingen konnte eine geringe Aufbauhöhe erzielt werden.

Das "Ausschalten" der Raumheizeinrichtungen war während der Nachtstunden in der gesamten Heizperiode nur im Kinderzimmer möglich. Alle anderen noch unsanierten Räume benötigten eine Temperierung im Absenkbetrieb. Dies kann als ein klares Indiz für die verbesserte thermische Hülle gewertet werden, mit der Folge, dass die restlichen Räume des Obergeschosses nun gleichermaßen modernisiert werden.

FAZIT
Bei einer Optimierung der Wärmeübertragung an den Raum mittels Wandflächenheizung muss immer die thermische Hülle berücksichtigt werden. Unabhängig von einer eventuell vorhandenen oder neu geplanten Außendämmung sollte auch die zusätzliche Optimierung der thermischen Hülle über eine Innendämmung geprüft werden.
Das Projekt zeigt, dass eine Auseinandersetzung mit der thermischen Bauphysik für einen Heizungsbauer heute unverzichtbar ist. Auch ist es wichtig, als Gebäudesystemtechniker seiner Kundschaft als umfassender Ansprechpartner zur Verfügung zu stehen. Denn die Anlagentechnik trägt wesentlich zur energetischen Qualität eines Wohnhauses bei, aber die Bausubstanz und die thermische Hülle bieten dafür die Grundlage.

Autor, Bilder (soweit nicht anders angegeben): Frank Hartmann, Forum Wohnenergie, Zeilitzheim

www.forum-wohnenergie.de
www.abakus-technologie.de