IKZ-HAUSTECHNIK, Ausgabe 4/1996, Seite 47 ff.


HEIZUNG


Möglichkeiten zur raumweisen Temperaturregelung von Fußbodenheizungen

Dipl.-Ing. (grad.) Siegfried Neumann

Bekanntlich schreibt die neue Heizungsanlagenverordnung die raumweise Temperaturregelung auch bei Fußbodenheizungen vor. Häufig genug stellt sich deshalb der Praktiker Fragen nach dem geeigneten Regelsystem. Soll er ein 24 V- oder ein 230 V-System einsetzen? Einen Zweipunktregler oder einen stetigen Regler? Und welche Möglichkeiten gibt es, vorhandene Anlagen nachzurüsten?

Einzelraumregelung bei Fußbodenheizung

Als zu Beginn der 70er Jahre die Warmwasser-Fußbodenheizung zunehmende Verbreitung fand, herrschte in Fachkreisen allgemein die Meinung, daß die witterungsgeführte Vorlauftemperaturregelung für dieses Heizsystem völlig ausreichend sei. Wegen der gegenüber Heizungsanlagen mit Heizkörpern größeren Trägheit wurde die Raumtemperaturregelung teilweise sogar abgelehnt. Man begnügte sich mit dem Hinweis auf den sogenannten Selbstregeleffekt der Fußbodenheizung, der als völlig ausreichend angesehen wurde, um Überheizung bei Fremdwärmeeinfluß zu vermeiden.

Sicherlich ist an alledem irgendetwas Richtiges. Denn schließlich geht die Leistungsabgabe der Bodenfläche von selbst zurück, wenn die Differenz zwischen Fußboden-Oberflächentemperatur F,m [C] und Raumtemperatur i [C] bedingt durch Fremdwärmeeinfluß und damit steigende Raumtemperatur kleiner wird.

Bild 1: Einzelraumtemperaturregelung für Fußbodenheizung, steckerfertig in 24 V-Ausführung.

Mehr und mehr zeigte sich jedoch, daß die Raumtemperatur viel zu sehr ansteigen muß, um die Leistungsabgabe der Bodenfläche wirksam zu verringern, so daß eine damit verbundene Energieverschwendung unumgänglich ist. In der Folge erkannte man die Vorteile der Einzelraumtemperaturregelung bei Fußbodenheizung. Und obwohl es zur damaligen Zeit gänzlich unüblich war, wurden die ersten Fußbodenheizungsanlagen mit Einzelraumreglern ausgestattet.

In der Praxis führte die individuelle Regelung, verbunden mit zeitgesteuerter Temperaturabsenkung sowie die präzise Einstellmöglichkeit der jeweils gewünschten Raumtemperatur zu erheblicher Heizkostenersparnis. Unabhängige Institute konnten bei guten Regelanlagen eine Ausnutzung der Fremdwärme (Sonne, Elektrogeräte, usw.) bis zu 88% nachweisen.

Bild 2: Meßergebnis aus einem Versuch zur raumweisen Temperaturregelung mit 2-Punkt-Regler in steckerfertigem 24 V-System.

Bei Warmwasserheizungen mit Heizkörpern gehörte die raumweise Temperaturregelung mit Thermostatventilen längst zur selbstverständlichen Standard-Ausrüstung, so daß deren Einsatz in der Heizungsanlagenverordnung festgeschrieben wurde. Heute weiß man aus der Praxis und aus Untersuchungen, daß die Ergänzung der Vorlauftemperaturregelung durch eine geeignete Einzelraumtemperaturregelung für Fußbodenheizungen genauso wichtig ist wie für Anlagen mit Heizkörpern. Seit geraumer Zeit gehört sie nun auch bei Fußbodenheizung zum technischen Standard. So erscheint es folgerichtig, daß auch der Gesetzgeber in der Neufassung der Heizungsanlagenverordnung (HeizAnlV) vom 22. März 1994, gültig ab 1. Juni 1994, im ß 7, Absatz 2, die Einzelraumtemperaturregelung auch für Fußbodenheizung vorschreibt. Dort heißt es:

"Heizungstechnische Anlagen sind mit selbsttätig wirkenden Einrichtungen zur raumweisen Temperaturregelung auszustatten."

Im Absatz 3 der HeizAnlV sind die Nachrüstpflichten im einzelnen angeführt. Danach sind nicht nur Fußbodenheizungen in Neubauten grundsätzlich mit raumweisen Temperaturregelungen auszustatten, sondern auch bereits bestehende Anlagen müssen innerhalb einer Übergangsfrist nachgerüstet werden.

Beim Einsatz der Einzelraumtemperaturregelung werden folgende Hauptziele angestrebt:

1. Energieeinsparung

Täglich erfahren wir es neu, z.B. aus den Medien: Unsere heutigen fossilen Brennstoffe gefährden die Umwelt durch Emissionen aus Verbrennungen. Zudem werden sie in absehbarer Zeit immer knapper und teurer. Erneuerbare, umweltfreundliche Ersatzstoffe, z.B. Sonnen- und Windenergie, sind nur begrenzt einsetzbar, und eine durchgreifende Lösung dieses Problems ist nicht in Sicht. Sparsamer Umgang mit Energie beim Heizen ist daher wichtiger als je zuvor, und gerade mit der Einzelraumtemperaturregelung kann man erstaunlich viel tun, um dieses Ziel zu erreichen.

1C Übertemperatur im Raum = 6% mehr Heizkosten

Diesen leicht nachprüfbaren Sachverhalt müssen wir beachten. Die Heizungsregeltechnik hat gerade in den letzten Jahren eine Weiterentwicklung auf hohem Niveau erfahren und ist heute in der Lage, hochwertige Qualitätsgeräte zu bieten. Für die unterschiedlichen Aufgabenstellungen gibt es optimal angepaßte Speziallösungen, die es erlauben, auch die letzten Möglichkeiten zur Energieeinsparung auszuschöpfen.

Bild 3: Raumtemperatur-
regelung mit 230 V-System.

Daneben bietet die Fußbodenheizung als Niedertemperatur-Warmwasserflächenheizung von Natur aus alle Voraussetzungen hierfür, da sie mit niedrigen Betriebstemperaturen auskommt und den Einsatz aller bekannten Wärmeerzeuger einschließlich alternativer Energiequellen möglich macht. Die gesamte Grundfläche eines Raumes wird als Heizfläche genutzt. Das führt dazu, daß Räume mit Fußbodenheizung zur Erzielung vergleichbaren Wärmeempfindens mit niedrigeren Raumtemperaturen auskommen. Auch im Wärmeerzeuger bzw. auf dem Weg zum Raum resultieren aus tieferen Betriebstemperaturen kleinere Energieverluste.

2. Angenehme Raumtemperaturen und Bedienungskomfort

Selbstverständlich soll eine raumweise Temperaturregelung die vorteilhaften Eigenschaften einer Fußbodenheizung voll zur Geltung bringen und ein Größtmaß an Behaglichkeit bieten. Daher muß die gewünschte Raumtemperatur möglichst präzise geregelt werden.

Nicht zu unterschätzen ist die Bedeutung des Bedienungskomforts, denn die bequeme Einstellmöglichkeit der gewünschten Raumtemperatur bringt Heizkostenersparnis. Beispielsweise können selten genutzte Nebenräume tiefer eingestellt werden. Alle eingesetzten Regler sollten daher über eine exakte Einstellskala verfügen.

Bild 4: Stetige Einzelraumtemperaturregelung für Fußbodenheizungen.

Im folgenden werden einige praktische Möglichkeiten für die raumweise Temperaturregelung vorgestellt. Diese Systeme sind inzwischen sehr montagefreundlich, zum Teil steckerfertig und bieten sehr guten Regel- und Bedienungskomfort sowie zahlreiche Zusatzfunktionen, die ebenfalls der Energieeinsparung dienen.

Einzelraumtemperaturregelung mit einem steckerfertigen 24-Volt-System

Bei dem in Bild 1 dargestellten System befindet sich über dem Heizkreisverteiler die sogenannte Schaltlogik, welche über einen 24-V-Stromkreis die Regel- und Schaltfunktion von Raumreglern und Stellantrieben verknüpft. Die Raumtemperaturregler 24 V werden durch eine Schaltleitung mit der Schaltlogik verbunden und regeln über die 24-V-Stellantriebe und die Stellventile am Verteiler die Wärmezufuhr zu den einzelnen Heizkreisen. Die Stellantriebe sind über Kabel und Stecker mit der Schaltlogik verbunden.

Bild 5: Meßergebnis aus einem Versuch zur raumweisen Temperaturregelung mit stetigem Regler.

Mit Hilfe mechanischer Zusatzgeräte oder durch elektrische Parallelschaltung können auch mehrere Heizkreise auf einem Raumregler zusammengefaßt werden (z.B. Wohnzimmer mit mehreren Heizkreisen). Mit einer zentralen Schaltuhr in der Schaltlogik können im vorliegenden Fall bis zu zwei Zeitprogramme für Temperaturabsenkung gewählt werden. Dabei können die einzelnen Räume völlig frei dem jeweils vorgesehenen Zeitprogramm zugeordnet werden.

Über einen Spezialstecker kann auch die Umwälzpumpe mit angeschlossen werden. Durch die Pumpenlogik läuft die Umwälzpumpe nur, wenn mindestens ein Stellantrieb geöffnet ist (Stromersparnis).

Bei diesem seit Jahrzehnten in der Praxis erprobten System werden sogenannte 2-Punkt-Raumthermostate eingesetzt, d.h. die Stellantriebe werden nach Bedarf entweder geöffnet oder geschlossen. Dabei kommt es darauf an, daß die eingesetzten Regler mit thermischer Rückführung richtig auf die Öffnungs- bzw. Schließzeiten der Stellantriebe abgestimmt werden. Der Meßstreifen (Bild 2) zeigt, daß auf diese Art und Weise hervorragende Regelergebnisse erzielt werden können.

Einzelraumtemperaturregelung mit frei zu verdrahtenden Raumreglern 230 V

Bei dieser Art der Regelung sind 2-Punkt-Raumregler mit elektrothermischen Stellantrieben am Heizkreisverteiler verbunden, die Verdrahtung muß jedoch bauseitig ausgeführt werden.

Bild 6: Funkgesteuerte Einzelraumtemperaturregelung für Fußbodenheizungen.

Neben den klassischen, elektromechanischen 2-Punkt-Raumthermostaten kommen auch elektronische Raum- und Uhrenthermostate bis hin zu mikroprozessorgesteuerten Geräten zum Einsatz. Letztere bieten zahlreiche Möglichkeiten für unterschiedliche, dem jeweiligen Bedürfnis angepaßte Zeitprogrammierung. Bild 3 zeigt eine solche Regelung.

Stetige Einzelraumtemperaturregelung

Auch bei diesem System ist über dem Heizkreisverteiler eine Zentraleinheit angeordnet, die über einen 24-V-Stromkreis die Regelfunktion der Raumregler und der stetig wirkenden Stellantriebe verbindet (Bild 4). Entsprechend dem jeweiligen Wärmebedarf nehmen die Stellantriebe hierbei eine bestimmte Öffnungsstellung ein, die durch die Raumregler kontinuierlich und stetig nachgeregelt wird.

Durch diese sehr moderne Art der Regelung können, wie der Meßstreifen in Bild 5 zeigt, ebenfalls hervorragende Regelergebnisse erzielt werden. Auch hier stehen Schaltuhren für verschiedene Temperaturabsenkungsprogramme zur Verfügung, und selbstverständlich gibt es hierbei neben zahlreichen anderen Zusatzfunktionen auch die Pumpenlogik für sparsamen Pumpenlauf.

Einzelraumtemperaturregelung über Funkverbindung

Bei bestehenden Fußbodenheizungen ohne raumweise Temperaturregelung ist es oft schwierig, nachträglich die erforderlichen Verbindungskabel zu legen. Für diesen Einsatz eignet sich die in Bild 6 gezeigte steckerfertige funkgesteuerte Einzelraumregelung ganz besonders.

Hierbei wird eine Empfängereinheit mit Antenne in der Nähe des Heizkreisverteilers montiert. An diese Empfängereinheit werden die am Verteiler befindlichen Stellantriebe zur Regelung der Wärmezufuhr elektrisch mit Kabeln angeschlossen. In den zu regelnden Räumen befinden sich die Raumtemperaturregler, die ihre Signale per Funk an die Zentraleinheit am Verteiler bzw. an die zugeordneten Stellantriebe übermitteln.

Dieses sehr leicht nachzurüstende System ist ein Baukastensystem, das jederzeit ergänzt werden kann. Damit ist auch bei älteren Anlagen ohne raumweise Temperaturregelung die Möglichkeit gegeben, Heizkosten zu sparen und zusätzlichen Komfort zu gewinnen.

Bild 7: Einzelraumregelung mit Thermostatventilen.

Einzelraumtemperaturregelung mit Thermostatventilen

Hierbei handelt es sich um eine sogenannte Drosselregelung. Obwohl es im Schwachlastzustand zur Teilerwärmung des jeweiligen Fußbodenheizkreises kommen kann, ist diese Art der Regelung sicherlich eine sehr gute Möglichkeit, insbesondere für kleine Heizungsanlagen. Die Verwirklichung erfolgt in der Praxis auf zweierlei Art (Bild 7):

  1. Vor dem jeweiligen Heizregister in dem zu regelnden Raum befindet sich in einem Wandeinbaukasten ein Thermostatventil mit einem Festfühler oder auch Fernfühler. Wichtig ist, daß der Fühler des Thermostatventils aus dem Kasten herausragt, um die Raumtemperatur zu erfassen.
  2. Eine weitere Variante kann mit einem Thermostaten mit Fernfühler und Ferneinsteller verwirklicht werden, wenn sich der zu regelnde Raum nicht zu weit vom Heizkreisverteiler befindet. Hierbei wird ein Heizkörperthermostat auf einem Wandsockel in dem zu regelnden Raum plaziert. Dieser Thermostat ist über ein Kapillarrohr mit einem Weggeber verbunden, der sich am Heizkreisverteiler befindet. Bei dieser Art der Regelung sollte darauf geachtet werden, daß das Kapillarrohr grundsätzlich in einem Leerrohr verlegt ist.

Schlußbemerkung

Die geschilderte Reihe von Möglichkeiten zur raumweisen Temperaturregelung ist sicher nicht vollständig, jedoch kann man daraus ersehen, daß es für jeden Einzelfall eine geeignete Regelmöglichkeit gibt. Die Notwendigkeit, Energie zu sparen und die Atmosphäre vor unnötigen Abgasen zu schützen, sollte Ansporn sein, nicht nur Neuanlagen mit Einzelraumregelungen auszustatten, wie es die Heizungsanlagenverordnung vorschreibt, sondern auch bestehende Anlagen schnellstens nachzurüsten.


B i l d e r : oreg/Wecoflex


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