IKZ-HAUSTECHNIK, Ausgabe 22/2000, Seite 38 ff.


HEIZUNGSTECHNIK


Einer für alles?

Möglichkeiten und Grenzen von Konvektoren

Hellmuth Weis*

Totgesagte leben länger - das gilt auch für den Konvektor, der lange Zeit im Dornröschenschlaf dahin schlummerte. Spätestens mit Inkrafttreten der aktuellen WSVO (Wärmeschutzverordnung) jedoch greifen immer mehr Planer, Architekten und Installateure auf dieses Heizsystem zurück. Der Grund? Konvektoren erhielten durch die schärferen Richtlinien zum Energieverbrauch ihr Eignungszeugnis zur Vollraumheizung. Welche Möglichkeiten Konvektoren und moderne Systempakete von Herstellern heute bieten und wo die Grenzen liegen, beschreibt der nachstehende Bericht.

Der Grund für den jahrelangen "Dornröschenschlaf" und die derzeit steil nach oben zeigende Absatzkurve bei den Herstellern ist recht einfach: Konnten Konvektoren früher nur als Teilraumheizung zusammen mit einem anderen Heizsystem eingesetzt werden, ist der Konvektor heute zu einer leistungsstarken Vollraumheizung mit überzeugenden Eigenschaften geworden.

Bild 1: Typische Einbausituation eines Konvektors in einer Nische.

Bild 2: Unterflurkonvektor vor einem raumhohen Fenster.

Neue WSVO ermöglicht Vollraumheizung mit Konvektoren

Weitere Vorgaben der neuen WSVO machten deutlich, dass der Wärmebedarf von früher bis zu 120 W/m2 drastisch auf bis zu 30 bis 50 W/m2 reduziert werden muss. Dies bedeutet für den Konvektor letztendlich die Möglichkeit, ihn als Vollraumheizung - auch ohne unterstützende andere Heizsysteme - einsetzen zu können. Heizungen müssen dem wesentlich verringerten Wärmebedarf angepasst werden.

Bild 3: Sondereinbau von Konvektoren hinter Möbeln oder in Regalwänden sind problemlos möglich.

Anwendungsbereich Büro- und Privatgebäude

Gerade im modernen Büro- und Wohnungsbau mit geschosshohen Fensterflächen bietet sich der Konvektor durch seine flexiblen Einbauvarianten an. Dort, wo konventionelle Heizkörper ohne zusätzlichen Strahlungsschirm nicht einsetzbar sind oder stören bzw. in ihrer Leistung durch Abdeckungen reduziert werden, entfalten Konvektoren erst ihre größten Stärken.

Dadurch, dass Unterflurkonvektoren nicht als offener Raumbestandteil vorhanden sind, wird ein völlig anderer Raumeindruck erzielt - Radiatoren bestimmen nicht mehr das Bild vor und unterhalb von Fenstern. Darüber hinaus wird Wohn- oder Bürofläche gespart und steht für direkte Einrichtungszwecke zur Verfügung.

Bild 4: Konvektoren erfüllen auch dort Aufgaben, wo andere Lösungen nicht eingesetzt werden können - hier z.B. im Subtropenhaus der Essener Gruga.

Die Einbaumöglichkeiten des Konvektors sprechen dabei für sich: So "verschwindet" er z.B. im Unterflur mit einem aufgelegten Rollrost oder hinter Wandverkleidungen. Aber auch die freistehende Aufstellung mit einer Haubenverkleidung ist möglich. Letztendlich sind Sondereinbauten mit einer Frischluftversorgung, z.B. vor geschosshohen Fensterflächen einsetzbar. Natürlich eignen sie sich auch für moderne Niedertemperatur-Heizsysteme (Untergrenze: 40C im Vorlauf). Außerdem sind sie, da keine Verschleißteile enthalten sind, wartungsfrei und sehr leicht zu reinigen.

Äußerst flexibel stellen sich Konvektoren auch hinsichtlich der verwendeten Heizmedien und Betriebstemperaturen dar. Egal ob Pumpen-, Heißwasser oder Dampfheizung, Fernwärme, Ein- oder Zweirohrsystem mit Kupfer- oder Stahlrohrleitungen, einseitiger oder wechselseitiger Anschluss, hohe Drücke oder große Temperaturspreizungen - Konvektoren sind unter allen Voraussetzungen einsetzbar.

Anwendungsbereich verdeckter Einbau/Schaufenster

Konvektoren erlauben auch eine Fülle an Sondereinbauten - oft ohne oder ohne nennenswerte Reduzierung der Wärmeleistung. Schränke oder Bänke können, sofern ihre Rückwände eine geschlossene Fläche haben, direkt an den Konvektor angebaut werden. Es muss jedoch dafür gesorgt werden, dass der Konvektor zur Reinigung leicht zugänglich bleibt und die Luftein- bzw. -austrittsöffnungen ggf. vergrößert werden, um zusätzlichen Luftwiderstand zu vermeiden. Bilder 1 bis 3 zeigen hier Beispiele.

Bild 5: Eine Komplettlösung stellt die Konvektorwanne dar. Der Konvektor wird hierbei in eine höhenverstellbare Bodenwanne integriert und kann flexibel an den Oberboden angepasst werden.

Vor Schaufenstern montiert erfüllen Konvektoren noch einen weiteren Zweck: Ein Beschlagen der Scheiben wird sicher verhindert. Dabei ist die direkte Montage an der Glasfläche oder die Ausführung eines Luftführungskanals möglich. In jedem Fall kann aber der Raum bis zur Glasscheibe voll genutzt werden. Ist das Beschlagen von Schaufenstern durch Taupunktunterschreitung im Winter durch die durchgängige Verwendung von Isolierglas heute kein Thema mehr, gilt dies nicht unbedingt für den Rahmenbereich. Selbst bei einem Glas mit einem k-Wert von 1,3 kann der Rahmen durchaus einen k-Wert von 5 aufweisen, wodurch es um den Rahmen im Winter zu einer Taupunktunterschreitung und damit zum Beschlagen kommen kann. Dies verhindern Konvektoren vor den Schaufensterscheiben sicher ohne die freie Sicht nach außen oder innen zu behindern.

Bild 6: In der Cafeteria des Essener RWE-Gebäudes wurden die Konvektorwannen mit integrierten Konvektoren, Ventilen und Montagesets eingebaut und gewährleisten einen freien Blick durchs Fenster.

Anwendungsbereich Räume und Hallen mit hoher Luftfeuchtigkeit

Wesentliche Vorteile bieten Konvektoren auch aufgrund ihrer Einsetzbarkeit in Spezialanwendungen. Gerade in Räumen mit hoher Luftfeuchtigkeit wie beispielsweise Gewächshäusern und botanischen Gärten spielen stahlverzinkte Konvektoren einen weiteren Vorteil voll aus: Durch eine vollverzinkte Sonder-Ausführung wird nicht nur ein intensiver und dauerhafter Wärmeübergang zwischen Rohr und Lamellen gewährleistet, sondern auch ein sicherer Korrosionsschutz garantiert (Bild 4).

Konvektoren bringen in Gewächshäusern, Gärtnereien, botanischen Gärten etc. ihre Heizleistung in Bodennähe an den Glasscheiben ein und erreichen hierdurch eine sehr gute Luftumwälzung mit gleichmäßigen Temperaturen in Bodennähe. Hier wird die Innentemperatur besonders stark durch Sonne und Wolkenbildung beeinflusst. Durch den kleinen Wasserinhalt der Konvektoren ist ein so schnelles Regelverhalten möglich, dass die Temperatur konstant gehalten werden kann und Heizkosten eingespart werden.

Gerade auch in Nassräumen, in denen Standard-Heizkörper nicht einsetzbar sind, leisten Konvektoren zuverlässig und störungsfrei ihren Dienst.

Anwendungsbereich Kombination mit anderen Heizsystemen

In manchen Fällen ist die Kombination der Vorzüge von zwei Heizsystemen gewünscht. Teilweise dient dies - bezogen auf das individuelle Objekt und dessen Voraussetzungen - der Erzielung einer optimalen Behaglichkeit. Teilweise sind bei bestimmten Anwendungen die Grenzen der Einsatzmöglichkeiten von Konvektoren erreicht.

Ein typisches Beispiel ist die Fußbodenheizung in Verbindung mit Konvektoren. Die größte Behaglichkeit ergibt sich bei einem warmen Fußboden und Temperaturen, die zur Decke hin abnehmen - also entgegen den physikalischen Prinzipien. Eine Fußbodenheizung würde diese Forderung zwar ideal erfüllen, ist jedoch in ihrem Regelverhalten zu träge, um auf sich ändernde Umgebungsbedingungen so schnell Einfluss nehmen zu können, dass Behaglichkeit sicher gewährleistet ist.

Bild 7: Eine weitere Lösung: Das Bausatzsystem. Der Konvektor wird auf eine gelieferte Plattform und zwei stufenlos höhenverstellbare Füße gesetzt, durch die alle Anschlussleitungen geführt werden.

Da das Regelverhalten eines Konvektors demgegenüber ausschließlich auf dem physikalischen Grundsatz der treibenden Temperaturdifferenz basiert, ändert sich die Konvektion und damit die Heizleistung bei Annäherung oder Entfernung zur augenblicklichen Raumtemperatur direkt - ohne den Einfluss einer trägen Speichermasse. Die Fußbodenheizung deckt in dieser Kombination die Grund- und die Konvektoren die Spitzenlast ab.

Infokasten "Konvektoren"

Die Raumluft wird durch den Konvektor erwärmt und steigt nach oben. Dadurch wird die kühlere Raumluft von unten an den Konvektor herangeführt. Durch einen Schacht oberhalb des Konvektors kann der Auftrieb und damit die Heizleistung verstärkt werden, ohne dass sich an den Temperaturen des Heizmediums etwas ändert.

Daher ist es besonders empfehlenswert, einen "Kamin" über dem Konvektor auszubilden, sodass es ausgeschlossen ist, dass eventuelle Falschluft als Sekundärstrahl neben dem Konvektor vorbeigeführt wird. Denn der Sekundärstrahl mindert die Heizleistung. Bei Einschnürungen in der Luftführung müssen daher Minderleistungen berücksichtigt werden.

Hiermit sind Abweichungen von den idealen Abmessungen der Luftkanalmaße oder der Luftein- sowie Luftaustrittsöffnungen als Unter- oder Übermaße gemeint. Einschnürungen können z.B. verengte Auslassöffnungen in der Brüstungsanordnung sein. Ähnliche Korrekturen der Leistungsangaben treten auch bei konventionellen Heizkörpern auf, wenn Möbel, Gardinen oder sonstige als Strahlungsschirme funktionierende Einrichtungsgegenstände vor dem Radiator platziert werden.

Um die Höhe der Minderleistungen in der Planung zu berücksichtigen, sollten die Hersteller auf Ergebnisse von Tests angesprochen werden, die in Minderleistungskurven münden und so die Planung erheblich vereinfachen.

Auch in punkto Regelung bieten die Konvektoren ein unkompliziertes Bild: Es ist ausreichend, eine 2-Punkt-Regelung auf das Ventil wirken zu lassen, da die "Feinregelung" über die treibende Temperaturdifferenz DJ erfolgt. Das DJ errechnet sich aus der mittleren Wassertemperatur zur Raumtemperatur:

Durch das bekannte Prinzip der Konvektion entsteht im Idealfall eine Raumluftwalze, die für ein homogenes Temperaturprofil im Raum sorgt. Die entstehende Luftbewegung befindet sich in einem nicht spürbaren Geschwindigkeitsbereich und unterstützt eine gute Raumluftdurchmischung.

Dieses Prinzip und sein Nutzen in der stillen Heizung kann durch ein außergewöhnlich flexibel-individuelles Produktprogramm der Hersteller genutzt und auf alle denkbaren Anforderungen hin optimiert werden. Die Produktsysteme setzen sich hierbei aus unterschiedlichen Elementen zusammen. Basis ist immer der eigentliche Konvektor - ein von spezifisch ausgelegten Lamellen umgebenes und von warmem Wasser durchflossenes Kupferrohr oder verzinktes Stahlelement, das seine Wärmeleistung besonders schnell und anpassungsfähig an die Umgebung abgeben kann.

Paketangebote zur schnellen Installation

Sind bislang die anfangs beschriebenen Kriterien in der Auswahl von Heizsystemen anhand der Anwendungen dargelegt worden, steht das Merkmal der schnellen Installation noch aus. Denn die vorherrschende Meinung sagt: Der Einbau von Konvektoren ist durch die erforderlichen Schächte mit erhöhtem Bauaufwand verbunden. Zusätzlich ist die Anpassung des Konvektors im Schacht umständlich. Die Hersteller haben darauf reagiert und Komplettangebote entwickelt, die schnell und sicher zu installieren sind.

Eine komplette Lösung stellt die auf die Architektur und den Wärmebedarf neuer Büro- und Verwaltungsgebäude zugeschnittene Konvektorwanne dar (Bild 5). Der Konvektor wird in eine höhenverstellbare Bodenwanne integriert und kann flexibel an den Oberboden angepasst werden. Die Rohrdurchführungen sind auf der Boden- oder Wandseite vorgestanzt und zusätzlich kann eine Roll- oder auch Linearrostabdeckung ausgewählt werden. Ventile und Montagesets ergänzen diese Ausrüstung.

Auf der Basis der neuen WSVO (Wärmeschutzverordnung) kann der Konvektor den kompletten Wärmebedarf im Raum decken. Als ein fertig geliefertes Element wird er in der nur 200 mm hohen Bodenwanne in einen schmalen Doppelboden eingelassen, der bei Bürogebäuden in der Regel ohnehin vorhanden ist (Bild 6). Auch hierbei ist ein freier Blick durch geschosshohe Fenster gewährleistet. Entscheidend ist aber der Montagevorteil durch eine erhebliche Zeitersparnis.

Eine weitere Lösung wird durch ein Verkleidungssystem im Bausatz repräsentiert. Der Konvektor wird auf einen fertig gelieferten Grundrahmen und zwei stufenlos höhenverstellbare Füße montiert. Die Anschlussleitungen werden unsichtbar durch die Fußkonstruktion geführt. Dieses System bietet besonders die Vorteile der freien Gestaltung der Abdeckungen in allen gängigen RAL-Farben als auch die Möglichkeit mit dem vormontierten Konvektor bereits den Rohbau zu beheizen. Die Design-Abdeckungen und der Rost werden nach Abschluss der Bauphase einfach aufgesteckt und können so nicht beschädigt werden (Bild 7).

Das einmalige "montieren und demontieren" kann dabei entfallen und somit zusätzliche Montagezeit einsparen. Weiteres Einsparpotenzial bildet die Ventilverrohrung, die eine Einhängung der Ventiltüllen unnötig macht.

Ein großer optischer Vorteil aller dieser Lösungen ist die direkte Anpassbarkeit an alle individuellen Raumverhältnisse. Konvektoren lassen sich mit ihren aufliegenden Rosten und Gehäusen etc. maßschneidern und z.B. auch an runde Fassaden anpassen. Der Behaglichkeits-Vorteil dabei: Es ist immer eine vollflächige Abschirmung des Kaltlufteinfalls an den Fensterscheiben gewährleistet.

Was ist bei der Planung von Heizungen mit Konvektoren an Grundlagen zu beachten?

Nach der Festlegung der erforderlichen Wärmeleistung und den zur Verfügung stehenden Abmessungen für die Montage steht eine Vielzahl unterschiedlicher Konvektortypen zur Verfügung. Dabei werden auch Produkte mit gleicher Wärmeleistung aber unterschiedlicher Breite und Länge angeboten. Grundsätzlich sollte ein Konvektor so lang und schmal wie eben möglich ausgewählt werden. Die Gründe dafür liegen auf der Hand:

Fazit

Konvektoren bieten ein breites Feld von Anwendungen - nicht nur in Büro- und Privatgebäuden, sondern auch in vielen Spezialanwendungen, in denen herkömmliche Heizsysteme nicht oder nur mit Auflagen eingesetzt werden können. Grundlage hierfür ist die geltende WSVO, die den Konvektoren ein Eignungszeugnis zur Vollraumheizung durch die drastische Reduzierung des Wärmebedarfs ausstellte.

In den letzten Jahren sind die großen Vorteile der Konvektoren im modernen Hochbau wieder entdeckt und durch die Hersteller mit der Entwicklung neuer Systemangebote weiter unterstützt worden, sodass auch die Installation erheblich beschleunigt wurde. Weiter steigende Produktionszahlen bei den Herstellern machen deutlich, dass der Markt für Konvektoren noch lange nicht gesättigt ist.

B i l d e r :   GEA Happel SiCo GmbH, Herne


* Hellmuth Weis, Geschäftsführer der GEA Happel SiCo GmbH


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