Das Fußboden-Heiz- und Kühlsystem

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Christina Bruhn
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1 Das Fußboden-Heiz- und Kühlsystem

2 Wärme durch neuartiges Fußbodenheizungssystem in Trockenbauweise Fußbodenheizungen bieten eine angenehme, gleichmäßige und energieeffiziente Möglichkeit, einen Raum mittels niedriger Vorlauftemperaturen zu heizen oder zu kühlen. Wer sich für das neue Fußbodenheizungssystem Mea Therm entscheidet, entscheidet sich für ein Sys - tem, welches die Nachteile von Nassestrich und herkömmlichen Trockenestrichelementen vermeidet. Gerade im Hinblick auf die energetische Sanierung oder bei der Planung eines neuen Bauvorhabens stellt sich die Frage, mit welchem Wärmeverteil sys tem die einzelnen Räume beheizt und gegebenenfalls gekühlt werden sollen. Herkömmliche Heizkörper scheiden aufgrund der niedrigen Vorlauftemperatur, die moderne Wärmeerzeuger bereitstellen, zunehmend aus. Eine immer öfter nachgefragte zusätzliche Gebäudekühlung ist mit Heizkörpern auch nicht realisierbar. Aus diesem Grund spielen Flächenheizungen eine immer größere Rolle bei der Beheizung und Kühlung von Wohn-, aber auch Büro- und Geschäftshäusern. Flächenheizungen können mit niedrigen Vorlauf temperaturen betrieben werden und sind somit Vor aussetzung für den sinnvollen Einsatz von energie - sparenden Wärmeerzeugern, speziell Gasbrennwerttechnik, Solarthermie oder Wärmepumpen. Sie können sowohl zum Heizen als auch zum Kühlen eines Gebäudes eingesetzt werden. Durch den hohen Strahlungswärmeanteil einer Fußbodenheizung gegenüber dem relativ geringen Strahlungs- wärmeanteil einer Konvektionsheizung ist für das gleiche Wohlfühlempfinden eine Reduzierung der Raumtemperatur möglich. Dies führt zu einer erheblichen Einsparung bei den Heizkosten. Jedoch haben herkömmliche Fußbodenheizungs - systeme auch einige Nachteile. Durch tief im Estrich angeordnete Heizrohre entstehen lange Auf- und Abheizzeiten (hohe Anlagenträgheit). Dadurch ist die Nutzung im Absenkbetrieb und ein schnelles Umschalten zwischen Heiz- und Kühlbetrieb nicht möglich. Die bisher eingesetzten herkömmlichen Nassestrich- und Trockenestrichmaterialien haben eine vergleichsweise schlechte Wärmeleitfähigkeit, wodurch hohe Vorlauftemperaturen benötigt werden. Weiterhin werden durch die Estrichverlegung erhebliche Mengen an Wasser in den Neubau eingebracht. Dies kann schon während der Bauphase, speziell in Fertighäusern, zu Feuchteschäden führen, und es werden lange Trocknungsphase von mindestens Tagen benötigt. Dies behindert den weiteren Baufortschritt in erheblichem Maß und verursacht zusätzlich hohe Energiekosten. 2

Wer sich für das neue Fußbodenheizungssystem Mea Therm entscheidet, entscheidet sich für ein Sys - tem, welches die Nachteile von Nassestrich und herkömmlichen Trockenestrichelementen vermeidet.

3 Vorteile Unser neues Fußbodenheizungssystem MeaTherm vereint die Vorteile der Flächenheizsysteme ohne die beschriebenen Nachteile zu übernehmen Durch vorgefertigte Systemelemente ist eine schnelle Verlegung auf der Baustelle möglich. Alle Arbeiten können durch ein Gewerk durchgeführt werden. Nur kurze Trocknungszeit erforderlich, dadurch erhebliche Verkürzung der Bauzeit. Die Inbetriebnahme kann sofort nach der Verlegung erfolgen. Durch die hohe Wärmeleitfähigkeit entfällt die sonst vorhandene Anlagenträgheit. Erst dadurch wird die Nutzung von Abschalt- oder Absenkzeiten möglich. Kurze Umschaltzeiten zwischen Heiz- und Kühlbetrieb. Durch die oberflächennahe Anordnung der Heizrohre werden niedrige Vorlauftemperaturen realisierbar. Durch den hohen Strahlungswärmeanteil ist eine Absenkung der Raumtemperatur möglich. Die Absenkung der Raumtemperatur um je 1 C ermöglicht eine Energieeinsparung von bis zu 6 %. In nebenstehendem Schema ist eine Fußbodenheizung im Trockenaufbau mit dem neuen MeaTherm System von FCN dargestellt. Die Rohrführung erfolgt nahe an der Oberfläche. Der tragende Estrich mit einer Wärmeleitfähigkeit von > 2,4 W/m * K und die darauf abgestimmte Spachtelmasse ermöglicht eine schnelle Wärmeverteilung. Dadurch entsteht nur eine geringe Trägheit. Ideal für den Absenk- und Wechselbetrieb Heizen/Kühlen. Hiermit kann ein Bodenaufbau umgesetzt werden, der Trockenestrich und Fußbodenheizung in einem ist. Auf einer zuvor ausgelegten Dämmunterlage, die auch als Installationsebene dient, kommen ausschließlich die vorgefertigten MeaTherm Systemelemente zum Einsatz. Es werden keine dicken Estrichüberdeckungen, kein langer Trocknungsprozess und keine Lastverteilplatten benötigt. Die Heizrohre werden in die eingelassenen Aussparungen eingeclipst und mit einer dünnen Vergussmasse, die schon nach 48 Stunden mit dem Oberbelag belegt werden kann, umschlossen. Dabei liegen die Heizrohre so oberflächennah, dass sie die Wärme schnell abgeben. Und das nicht nur direkt nach oben, sondern durch die hohe Wärmeleitfähigkeit auch horizontal, so dass innerhalb kürzester Zeit eine homogene Oberflächentemperatur erreicht wird. 3

Nur kurze Trocknungszeit erforderlich, dadurch erhebliche Verkürzung der Bauzeit. Die Inbetriebnahme kann sofort nach der Verlegung erfolgen.

4 Thermografieaufnahmen zur Verdeutlichung der Heizleistung Um die Vorteile unserer MeaTherm Trockenestrichsysteme zu verdeutlichen, wurden die Randelemente mit der Rohrumlenkung als herkömmliches Nassestrichsystem ausgeführt Beginn der Messung mit einer Anfangstemperatur am Messpunkt M1 von 12 C. 2 Die Temperaturverteilung nach einer Stunde. Die eingebrachte Vorlauftemperatur beträgt konstant 30 C. Eine deutliche Erwärmung ist schon zu erkennen. An den Messpunkten M1 direkt über dem Heizungsrohr werden bereits 19 C gemessen. Am Messpunkt M2 zwischen den Heizungsrohren beträgt die Temperatur 17,5 C. An den Messpunkten M3 und M4 im Bereich des normalen Heizestrichs ist die deutlich niedrigere Temperatur in Höhe von 14,5 C zwischen bzw. 15 C über den Heizrohren zu erkennen Die Temperaturverteilung nach zwei Stunden. Die eingebrachte Vorlauftemperatur beträgt konstant 30 C. Die Erwärmung ist schon deutlich vorangeschritten. An den Messpunkten M1 direkt über dem Heizungsrohr werden 21,5 C gemessen. Am Messpunkt M2 zwischen den Heizungsrohren beträgt die Temperatur 20,5 C. An den Messpunkten M3 und M4 im Bereich des normalen Heizestrichs ist die deutlich niedrigere Temperatur in Höhe von 17,5 C zwischen bzw. 16,5 C über den Heizrohren zu erkennen. 4 Die Temperaturverteilung nach drei Stunden. Die eingebrachte Vorlauftemperatur beträgt konstant 30 C. Die Erwärmung ist so weit vorangeschritten, dass an den Messpunkten M1 direkt über dem Heizungsrohr 24 C und am Messpunkt M2 zwischen den Heizungsrohren 23 C gemessen werden konnten. An den Messpunkten M3 und M4 im Bereich des normalen Heizestrichs ist sehr deutlich die große bauartbedingte Trägheit erkennbar. Die gemessenen Temperaturen betragen hier lediglich 18,5 C zwischen bzw. 19,5 C über den Heizrohren. 4

Die eingebrachte Vorlauftemperatur beträgt konstant 30 C. Eine deutliche Erwärmung ist schon zu erkennen. An den Messpunkten M1 direkt über dem Heizungsrohr werden bereits 19 C gemessen.

5 Spezifische Heizleistung als Fußbodenheizung Die nachfolgenden Messdiagramme aus einem anerkannten wärmetechnischen Prüfinstitut verdeutlichen die vorangegangenen Thermografieaufnahmen: Systembezeichnung: MeaTherm Platten mit grafitmodifiziertem Beton Systemrohr: PE-Xa 14 x 2 mm Rohrteilung: 150,0 mm Rohrüberdeckung: 6 mm Diagramm aus dem Prüfbericht MeaTherm Fußbodenheizungssystem, erstellt durch die Wärmetechnische Prüfgesellschaft mbh, Berlin R λ,b =0,00 R λ,b =0,05 R λ,b =0,10 R λ,b =0,15 5

grafitmodifiziertem Beton Systemrohr: PE-Xa 14 x 2 mm Rohrteilung: 150,0 mm Rohrüberdeckung: 6 mm Diagramm aus dem

6 Ermittlung der Zeitkonstanten des Systems ohne Fußbodenbelag Zur Beurteilung des Aufheizverhaltens der Fußbodenkonstruktion wird eine sogenannte Aufheizkurve aufgenommen. Dazu wird ausgehend von dem stationären Betriebszustand des Prüflings mit 20 C der Heizwasserstrom eingeschaltet und somit die Vorlauftemperatur sprungförmig auf 27,8 C erhöht und dabei der zeitliche Verlauf der Fußbodentemperaturen der Fußbodenheizfläche erfasst. Die Ergebnisse sind dem Diagramm zu entnehmen. Durch die sehr hohe Wärmeleitfähigkeit unserer Mea - Therm Systemelemente und der damit verbundenen hohen spezifischen Heizleistung sind bei gleicher Oberflächentemperatur sehr geringe Vorlauftemperaturen zu realisieren. Dies belegt nachfolgende Tabelle, die mit Werten aus den vorangegangenen Diagrammen und Werten aus Datenblättern herkömmlicher Fußbodenheizungssysteme erstellt wurde. Die farbig markierte Spalte enthält Werte, bei denen als Oberbelag ein Fliesenboden zum Einsatz kommt. Die hohe spezifische Heizleistung hat zur Folge, dass die Fußbodenheizfläche bei gleicher Wärmeabgabe kleiner ausfallen kann als bei herkömmlichen Fußbodenheizungssystemen. Oder anders betrachtet: Bei gleicher belegter Fläche wird für die gleiche Heizleistung eine wesentlich geringere Vorlauftemperatur benötigt. Diese Tatsache wirkt sich direkt in geringerem Energieverbrauch aus. Vergleichstabelle spez. Heizleistung q in W/m² Heizmittelübertemperatur 10 K Rλ,B=0,00 Rλ,B=0,05 Rλ,B=0,10 Rλ,B=0,15 MeaTherm Systemelement mit Grafit, Verlegeabstand 150 mm 67, ,5 Vergleichsprodukt analog Skizze Nassestrich, Verlegeabstand 150 mm ,5 28,5 Vergleichsprodukt analog Skizze Trockenestrich, Verlegeabstand 150 mm 41, KONTAKT Bitte beachten Sie, dass von der farblichen Wiedergabe der Abbildungen und Fotos nur bedingt auf die Originalfarbe und die Ausführung geschlossen werden kann. Für die Herstellung unserer Artikel verwenden wir hochwertige Natursteinkörnungen, die den natürlichen Schwankungen unterliegen. Es ist möglich, dass sich die Ober fläche durch Nutzung bzw. Verwitterung im Laufe der Zeit verändert. F. C. Nüdling Betonelemente GmbH + Co. KG Fulda Ruprechtstraße 24 Telefon: (06 61) Fax: (06 61) fcn.betonelemente@nuedling.de Vertrieb über: FCN-form/ /FACHWERK5/01.13/0,5 Farbabweichungen drucktechnisch möglich. Technische Änderungen vorbehalten, vorherige Prospekte verlieren ihre Gültigkeit.

Verlauf der Fußbodentemperaturen der Fußbodenheizfläche erfasst. Die Ergebnisse sind dem Diagramm zu entnehmen.

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