Flächenheizungen nachrüsten und optimieren

Auch in Bestandsgebäuden steigen die Ansprüche an das Raumklima und die Energieeffizienz. So wird im Rahmen von Maßnahmen zur energetischen Ertüchtigung von Ein- und Mehrfamilienhäusern nicht selten der Umstieg vom Heizkörper zur Fußbodenheizung realisiert. Je nach Projekt müssen bei der Nachrüstung unterschiedlichste Rahmenbedingungen berücksichtigt werden. Daher soll im Folgenden ein Überblick über die Möglichkeiten verschiedener Flächenheizungssysteme für den Renovierungsfall sowie der zugehörigen Regelungstechnik vermittelt werden.

Der nachträgliche Einbau einer Flächenheizung erweist sich immer dann als schwierig, wenn die notwendige Aufbauhöhe nicht vorhanden ist oder der Bauherr den vorhandenen Estrich aus Zeit- oder Kostengründen nicht entfernen möchte. In diesen Fällen sind besonders höhenreduzierte Fußbodenheizungen gefragt. So verfügt etwa das „Minitec“-System des Herstellers Uponor über eine Aufbauhöhe von nur 10 mm. Maßgeblich verantwortlich hierfür ist ein spezielles Folienelement, in dessen Haltenoppen sich die schmalen Rohrleitungen sicher fixieren lassen.
Für eine optimale Wärmeverteilung können die Verlegeabstände flexibel gewählt werden. Anschließend wird eine Ausgleichsschicht eingebracht, wobei im Extremfall eine Überdeckung von
5 mm ausreicht. Besonders gute Fließ­eigenschaften zeigen dabei etwa die Nivellierestriche von Knauf. Eingestanzte Lochungen im Folienelement stellen zudem sicher, dass sich die Ausgleichsmasse direkt mit dem Untergrund verbindet. Der Estrich umschließt die Rohre vollständig und sorgt so für eine gute Wärmeleitung. Sollen derartige Systeme auf einer Dämmung aufgebracht werden, ist allerdings darauf zu achten, dass die Kombination vom jeweiligen Hersteller auf ihr Zusammenwirken geprüft wurde.

Für die schnelle und flexible Verlegung
Wünscht der Bauherr einen besonders zeit- und kostensparenden Einbau, sind Klettsysteme für Fußbodenheizungsrohre empfehlenswert. Diese Befestigungstechnik für die Ein-Personen-Verlegung bietet auch in der Renovierung mittlerweile Lösungen für ein breites Spektrum von Anwendungsfällen. Erhöhte Anforderungen an die Trittschalldämmung in Mehrfamilienhäusern lassen sich beispielsweise mit „Klett Silent“ von Uponor umsetzen. Die Verlegeplatten erfüllen die Anforderungen der DIN 4109 „Schallschutz im Hochbau“ und ermöglichen in Verbindung mit definierten Estrichen zudem reduzierte Rohrüberdeckungen, was das System auch für die Nachrüstung interessant macht. Gleichzeitig stellt die integrierte Mineralfaserdämmung auch eine nachhaltige, nicht brennbare Alternative zu den verbreiteten EPS-Dämmstoffen dar.
Ist bereits eine bauseitige Dämmung vorhanden, lassen sich Klettsysteme mit speziellen, dünnen Faltplatten auch direkt darauf verlegen. Auf diese Weise wird eine klare Trennung der Zuständigkeiten der jeweiligen Gewerke sichergestellt und der Fachhandwerker so vor möglichen Haftungsansprüchen in Bezug auf die Fußboden- oder Trittschalldämmung geschützt. Gleichzeitig ist in Abstimmung mit den anderen Projektbeteiligten eine individuelle, bedarfsgerechte Auswahl von Zusatzdämmschichten und -stoffen möglich.

Kombination aus Innendämmung und Wandheizung
Nicht selten gehen mit der nachträglichen Installation einer Flächenheizung weitere Maßnahmen wie die energetische Sanierung der Gebäudehülle einher. Die Außendämmung ist dabei nicht immer möglich, beispielsweise wenn die Fassade aus Denkmalschutzgründen erhalten bleiben soll. Eine Alternative sind hier Systemkombinationen aus Innendämmung und Wandheizung, bei denen durch die enge Zusammenarbeit verschiedener Hersteller optimale bauphysikalische Ergebnisse erzielt werden. Eine derartige Lösung stellt etwa die folgende Gemeinschaftsentwicklung von Knauf Aquapanel und Uponor dar.
Dabei werden zunächst dampfdiffusionsoffene Dämmplatten des Typs „TecTem Insulation Board Indoor“ auf die Innenwände aufgebracht. Diese nehmen nicht nur eventuell anfallende Feuchtigkeit auf, sondern erhöhen auch die Temperatur auf der Wandoberfläche, was Schimmel- und Feuchteschäden vorbeugt. Auf die Dämmplatten wird anschließend das „Renovis“-Trockenbausystem von Uponor aufgebracht. Dieses besteht aus 15 mm dicken Gipskartonfaserplatten, in denen werkseitig Heizrohre integriert sind. Die Elemente lassen sich im Wand- und Deckenbereich anbringen und verfügen über Heizleis­tungen von bis zu 120 W/m² (Wand) bzw. 60 W/m² (Decke). Da das System auch zum Kühlen geeignet ist, setzt sich gerade in energetisch sanierten Wohngebäuden zunehmend die Deckenmontage durch.

Wichtig: Hydraulischer Abgleich
Ein wichtiger Punkt bei der Nachrüs­tung einer Flächenheizung ist die Auswahl der richtigen Regelungstechnik. Hier sollte eine möglichst einfache Installation und Inbetriebnahme im Vordergrund stehen. Dementsprechend bieten funkbasierte Systeme bei der Renovierung deutliche Vorteile. Darüber hinaus muss berücksichtigt werden, dass für eine homogene Wärmeverteilung ein hydraulischer Abgleich des Flächenheizungssystems erforderlich ist.
Wird darauf verzichtet, kann es bei einer gleichmäßigen Flussrate vorkommen, dass Räume unter- bzw. überversorgt werden. Die Folge sind Temperaturschwankungen sowie ein Anstieg des Energieverbrauchs. Ein manueller hydraulischer Abgleich der Flächenheizung sorgt zudem nicht unbedingt für optimale Systemverhältnisse, weil hierbei die notwendige Heizlast grundsätzlich für den Auslegungsfall berechnet wird. Dementsprechend ist die Einhaltung der Wohlfühltemperatur in Ausnahmefällen, wie etwa besonders kalten Wintern, nicht immer gewährleistet.
Um dem wirksam entgegenzuwirken, verfügt das Uponor „Smatrix“-Regelungssystem über eine Autoabgleich-Funktion, bei der die einzelnen Heizkreise fortlaufend einreguliert werden. Dazu überwacht die Lösung sämtliche Einflussfaktoren rund um die Flächenheizung und justiert den Massenstrom bei Bedarf automatisch nach. So wird jederzeit und überall nur so viel Energie bereitgestellt, wie tatsächlich erforderlich ist. Gegenüber einem nicht abgeglichenen System ohne Einzelraumregelung lassen sich so bis zu 20 % an Energie einsparen.

Ertüchtigung von vorhandenen Flächenheizungen
Da sich die Autoabgleich-Funktion an die jeweilige Installation anpasst, lassen sich mit ihr sogar vorhandene Flächenheizungen ohne großen Aufwand energetisch optimieren. Dies ist vorteilhaft, da viele Systeme aufgrund der langen Lebensdauer der Rohrleitungen in der Regel nicht erneuert werden müssen. Ein manueller hydraulischer Abgleich ist bei Bestandsheizungen allerdings oftmals nicht möglich, weil die erforderlichen Unterlagen und Informationen häufig fehlen. Auch Veränderungen im Innenraum können sich negativ auf die Funktionalität einer Flächenheizung auswirken. Wird etwa der Bodenbelag ausgetauscht, verändert sich bei gleichbleibender Vorlauftemperatur die für den Heizkreis erforderliche Wassermenge. Regelungssys­teme mit Autoabgleich passen sich automatisch an derartige Veränderungen an und stellen so unabhängig von den Rahmenbedingungen gleichmäßige Bodentemperaturen, schnelle Ansprechzeiten sowie einen geringen Energieverbrauch sicher.
Aufgrund des großen Potenzials zur Steigerung der Energieeffizienz greift der Staat Bauherren bei der Anschaffung von Regelungssystemen mit Autoabgleich-Funktion ordentlich unter die Arme. So gewährt das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) im Rahmen des Förderprogramms für die Heizungsoptimierung einen Investitionskostenzuschuss in Höhe von 30 %. Der entsprechende Antrag kann unbürokratisch über das Internet gestellt werden.

Geringer Installationsaufwand mit Funk
Die Nachrüstung von Regelungssystemen ist dabei nicht unbedingt mit einem großen Installationsaufwand verbunden. Speziell auf die besonderen Anforderungen bei Renovierungen abgestimmte Lösungen sind auch als kabellose Variante erhältlich. Hier erfolgt die Kommunikation zwischen Raumthermostat und Regler per Funk, wodurch eine Unterputzverkabelung und damit das Hinzuziehen eines Elektrikers entfallen. Durch den modularen Aufbau vieler Systeme lassen sich zudem nachträglich verschiedenste Komponenten – zum Beispiel zusätzliche Fühler – einbinden.
So ist bei der Integration der „Smatrix“-Regelung in eine bestehende Flächenheizung lediglich zu klären, ob die am Heizkreisverteiler vorhandenen Stellantriebe mit dem System kompatibel sind. Falls nicht, müssen diese ausgetauscht oder in seltenen Fällen der Verteiler erneuert werden. Wird die Regelung in einem großen Raum mit mehreren Heizkreisen eingesetzt, ist es erforderlich, diese vor der Inbetriebnahme einmal manuell einzuregulieren, um überall den erforderlichen Volumenstrom sicherzustellen. Der zuverlässige Abgleich der Räume untereinander erfolgt dann automatisch.

Autor: Jörg Stette, Teamleiter Anwendungstechnik Indoor Climate, Uponor GmbH, Haßfurt

Bilder: Uponor GmbH

www.uponor.de

Nachgefragt
IKZ-HAUSTECHNIK: Der nachträgliche Einbau einer Flächenheizung ist alles andere als trivial, auch wenn der Markt inzwischen spezielle Systeme vorhält. Worauf ist in der Planungsphase zwingend zu achten?
Jörg Stette: Wichtig ist zunächst, dass die Lösung alle normativen Anforderungen erfüllt, die mit dem jeweiligen Objekt verbunden sind. So müssen auf jeden Fall die vorgegebenen Nutzlasten sowie etwaige Schallschutzvorgaben eingehalten werden. Dies gilt insbesondere, wenn die Nachrüstung der Flächenheizung nicht nur im Rahmen einer normalen Sanierung geschieht, sondern damit auch eine Nutzungsänderung mit entsprechendem Bauantrag einhergeht.
Gemäß DIN EN 1991 kann sich die erforderliche Nutzlast bei der Umwidmung von Wohnflächen (2,0 kN/m²) zu Büro- (3,0 kN/m²) oder Verkaufsflächen (4,0 kN/m²) leicht verdoppeln, was deutliche Änderungen im Fußbodenaufbau mit sich bringt. Ähnlich ist die Situation, wenn der Eigentümer für seine Mieter einen erhöhten Schallschutz nach DIN 4109 umsetzen möchte oder der aktuelle Stand der gesetzlichen Verordnungen mittlerweile einen höheren Wärmedämmstandard vorsieht (Beispiel EnEV 2014 – Boden an Erdreich).

IKZ-HAUSTECHNIK: Welche beteiligten Gewerke müssen im Vorfeld in den Abstimmungsprozess einbezogen werden?
Jörg Stette: Abhängig vom jeweiligen Objekt und der Nutzung, sollte vorab ein koordinierendes Gespräch mit dem Architekten bzw. Planer, dem Estrichleger sowie dem Fliesen- bzw. Oberbodenleger geführt werden. Die Beteiligten müssen gemeinsam festlegen, wie die regulatorischen und bautechnischen Anforderungen unter Einhaltung der notwendigen Gesamtaufbauhöhe erfüllt werden sollen. Wesentliche Aspekte sind hier die bereits erwähnten Nutzlasten und der Trittschallschutz, aber auch die Erstellung eines Fugenplans. Darüber hinaus müssen Dämmung, Flächenheizungssys­tem und Heizestrich einwandfrei zusammenwirken. Auch die Wärmeleitfähigkeit des späteren Oberbodenbelags ist zu berücksichtigen. So sind keramische Fliesen oder Natursteinplatten optimal für eine Fußbodenheizung geeignet, während bei schwimmendem Parkett, Laminat oder dicken Teppichen aufgrund des hohen Wärmedurchlasswiderstands eventuell geringfügig höhere Vorlauftemperaturen benötigt werden.

IKZ-HAUSTECHNIK: Der Teufel steckt ja bekanntlich meist im (Ausführungs-)Detail. Welche Fehlerquellen drohen in der Praxis, worauf ist unbedingt zu achten?
Jörg Stette: Grundsätzlich spielen die geringeren Systemtemperaturen eine wichtige Rolle. Betreibt man die Flächenheizung gemeinsam mit normalen Heizkörpern, benötigt sie einen eigenen Kreislauf, dem das Heizungswasser nur beigemischt wird. Im Optimalfall werden dann beide Systeme getrennt geregelt und jeder Kreis erhält eine eigene Regelgruppe, die unter anderem aus Mischventil, Armaturen und Pumpe besteht. Auf diese Weise lässt sich auch die Einhaltung der nach medizinischen und physiologischen Aspekten festgelegten, maximalen Oberflächentemperaturen sicherstellen. Insbesondere, wenn hohe Heizleistungen über 100 W/m²
benötigt werden, ergeben sich hier schnell Werte von über 29 °C. Diese sind aber nur im Randbereich zulässig. Gemäß DIN EN 1264 liegen die maximalen Oberflächentemperaturen in der Aufenthaltszone bei 29 °C, in der Randzone bei 35 °C und in Bädern bei 33 °C.
Wenn alle Heizkörper komplett durch Flächenheizungen ersetzt werden sollen, ist noch ein weiterer Aspekt zu beachten. Die Temperaturspreizung bei konventionellen Radiatoren beträgt im Normalfall 15 bis 20 Kelvin (K). Demgegenüber werden Flächenheizungen zumeist mit Spreizungen von maximal 10 K betrieben. Hierdurch erhöhen sich die benötig­ten Volumenströme. Soll der Wärmeerzeuger diese ohne eigenen Unterkreislauf versorgen, sollten die Anschlussdimensionen der vorhandenen Wärmeversorgungsleitungen überprüft werden.

IKZ-HAUSTECHNIK: Inwieweit unterstützt Uponor als Hersteller Fachplaner und Handwerker bei Planung, Baubegleitung und ggf. Inbetriebnahme einer nachträglich eingebauten Flächenheizung?
Jörg Stette: Ein wichtiger Baustein sind hier unsere digitalen Services. So ermöglicht der kostenlose Configurator die vollständige Online-Planung von Bodenaufbauten für Flächenheizungssys­teme in der Renovierung. Nach einer schrittweisen Ermittlung der Einbausituation schlägt das Programm unter Berücksichtigung der maximalen Aufbauhöhe passende Lösungen inklusive möglicher Dämmungen vor. Zu jeder Variante lässt sich eine detaillierte Übersicht mit konkreten Angaben zum Wärmeleitwiderstand, der zulässigen Flächenlast oder auch dem Norm-Trittschallpegel aufrufen. Darüber hinaus stehen unsere Experten im Innen- und Außendienst selbstverständlich in allen Projektphasen mit Rat und Tat zur Seite – ganz gleich, ob am Telefon, im persönlichen Gespräch oder vor Ort auf der Baustelle. Zudem bieten wir im Rahmen der Uponor Academy maßgeschneiderte Praxisseminare zum Thema Flächenheizung in der Renovierung an, die sich intensiv mit allen bereits genannten Aspekten auseinandersetzen.