Großflächenheizung Quattro-T - Die Idee mit Zweigen am Ast

Die Anregung gab die Elektrotechnik. Die unterscheidet schon seit ihren Anfängen zwischen Parallel- und Reihenschaltung. Bei Großflächenhallenheizungen setzen sich konventionelle Heizrohrnetze aus einer Kombination von Reihen- und Parallelschaltung zusammen. Ein gutes Beispiel für solch eine Leitungsarchitektur stellt die übliche Großflächenheizung für Industriehallen dar (Bild 1): Die einzelnen Heizkreise im Boden werden von den acht, zehn oder zwölf Verteilern parallel mit Heizwasser beliefert, während die Ventilstationen an der Hallenwand hintereinander, in Reihe an den Kessel oder einen anderen Wärmeerzeuger angeschlossen sind.

Folglich muss der Heizungsbauer zumindest bis zu den ersten Verteilergruppen jeweils ein dickes, schweres Vor- und Rücklaufrohr verziehen, denn der einzige Vorlauf transportiert zwangsläufig auf der ersten Teilstrecke das totale Wasservolumen der gesamten Hallenheizung. Zu den hinteren Verteilern hin darf sich zwar der Strang verjüngen, aber diese Verschlankung berührt nur geringfügig den generell hohen Installationsaufwand für die Brücke zwischen Flächenheizung und Wärmeerzeuger (Bild 2).

Teuer und störend

In einer 5.000 m² großen Halle zum Beispiel setzt sich eine konventionelle Wärmezuführung dieser Art üblicherweise aus zweimal 140 m Rohr (Vor- und Rücklauf) mit einer Nennweite DN 65 und noch einmal mindestens 80 m DN 50 zusammen. Diese Stränge verlaufen entweder oberhalb der Hallentore auf einer massiven und dominanten Rohrbühne zu den Verteilergruppen an den Wänden – Variante A – oder aber bei Variante B in einem Graben unter der Sohlplatte. Die Leitungsführung nach Variante A mit aufgeständerter Rohrbühne und Umlenkungen zieht nicht nur den erwähnten erheblichen Installationsaufwand nach sich, sie beschneidet ferner die Stellmöglichkeiten und bedeutet Energieverlust. Beziehungsweise es muss teuer gedämmt werden, weil diese Zuführungen nach Energieeinsparverordnung nicht zur Hallentemperierung beitragen.

In Variante B, der erdverlegten Zuführung ähnlich einer Fernleitung, machen sich die Leitungen zumindest unsichtbar. Das ist ihr Plus. Nur lassen sich weder Durchmesser 65 mm noch 50 mm im Beton verstecken. Die Stränge müssen in den Untergrund, also in das Planum oder in die eventuelle Tragschicht. Das heißt zum Einen, die Rohre dort beeinflussen die Tragfähigkeit, das heißt zum Anderen, die Erdverlegung verlangt Maßnahmen, die die Beeinflussung der Tragfähigkeit kompensieren: Auskoffern des Rohrgrabens, Verfüllen der Hohlräume, Verfestigen. Das alles bedarf den Segen des Architekten, da Variante B in die Statik der Halle eingreift.

Beide Varianten, Rohrbühne und Erdverlegung, sind mithin nicht sonderlich hallenfreundlich. Aus den Erfahrungen mit einigen Millionen Quadratmeter Flächenheizung hat deshalb die Firma Kreilac, Mönchengladbach, Variante C entwickelt. In seiner Werbung für das System spricht Geschäftsführer Günter Kreitz gerne von einem Quantensprung, weil er bauphysikalisch und haustechnisch traditionelle Pfade verlässt.

Das Quattro-T-System zerlegt die Flächenheizung in drei Ebenen. Die erste besteht aus den parallelen und heizenden Anbindungen (Vor/Rücklauf ) der Hallenverteiler an den Zentralverteiler direkt neben dem Wärmeerzeuger Die Parallelschaltung mehrerer schlanker Rohre mit NW 32 anstelle eines einzigen dicken Vor- und Rücklaufs gestattet die Einbettung in die Sohlplatte. Erst am Hallenverteiler tauchen die Kunststoffrohre wieder aus dem Beton auf.

Die zweite Ebene übernimmt die Zwischenverteilung des Heizwassers. Der Hallen- oder Wandverteiler bedient nicht direkt die Vielzahl der Heizkreise aus 20-er Rohr, vielmehr schickt er das Fluid in dickere Vor- und Rücklaufschleifen (NW 25) im Boden und erst an diese Unterverteiler sind die Heizkreise mit T-Stücken angekoppelt. Das ganze ähnelt einem Ast mit Zweigen. Damit minimiert sich die Anzahl der Armaturengruppen an der Wand.

Der Trick mit der Unterverteilung

Folgendes: In der Praxis sieht es so aus, dass sich ein Kunststoffrohr als Heizleiter für die Sohlplatte von den Monteuren auf der Baustelle in zusammenhängender Länge bis maximal 180 m händeln lässt. In einem Industrieboden entspricht das einer Heizfläche (Heizkreis) bis 60 m². Diese 60 m² belegen also klassisch je ein Vor- und Rücklaufventil am Wandverteiler. Aus Gründen der anschließbaren „Geometrie“ muss sich ein einziger Verteiler auf die Versorgung von maximal vielleicht sechs oder sieben Heizkreisen beschränken. Klassisch verstellen deshalb in einem 5.000-m²-Objekt 12 bis 15 Verteilergruppen die Hallenwände.

Bei dem Kunstgriff mit der dritten Ebene, mit der Unterverteilung im Beton, kann eine einzige Schleife wegen der Druckverluste im 25-Rohr auch nur etwa sechs Heizkreise von je 60 m² bedienen. Nur heißt das bei nach wie vor sechs Vor- und Rücklaufanschlüssen an dem Armaturenblock an der Hallenwand, dass der jetzt 6 x 6 Heizkreise oder bis ca. 2.000 m² Hallenfläche versorgt. Im Minimum halbiert sich deshalb die Anzahl der Wandverteiler.

Jeder Meter Rohr im Betonboden, wie schon gesagt auch die Verbindung Wärmeerzeuger/Verteiler sowie die Rohrschleifen als Unterverteiler, trägt zur Wärmebedarfsdeckung der Distributions-, Lager- oder Industriehalle bei. Das heißt, es entstehen keine Mehrkosten durch die parallele Zuführung mehrere statt einer Vor- und Rücklaufleitungen, da sich die Meter Heizkreisrohr um diese Längen verringern. Im Ergebnis läuft das Quattro-T-Schema – Quattro wegen der vier Vor- und Rücklaufleitungen je Verteiler – auf Kosteneinsparungen gegenüber einer Bühnen- oder Erdverlegung von rund 15.000 Euro für eine Fläche von 5.000 m² hinaus. So teuer ist der zusätzliche Rohrleitungsbau außerhalb des Betons der Varianten A und B. Der zweite und nicht minder wertvolle „Ertrag“ besteht in den rohrfreien Wänden, die alle Gestaltungsfreiheiten zulassen, wozu ebenfalls die verringerte Zahl der Verteiler beiträgt.

Heizbeton: Verbesserter Wärmeübergang

Die Wärme/Kälteleistung einer Betonkerntemperierung hängt unter anderem von der Qualität der Einbettung der Kunststoffrohre in den Beton ab. Die Heizleiter sollten absolut vollflächig umschlossen sein. Nur wenn auf der gesamten Länge der Heizkreise jeder Quadratmillimeter Rohroberfläche tatsächlich den Beton berührt, deckt die geplant niedrige Temperaturspreizung zwischen Vor- und Rücklauf den berechneten Wärmebedarf. Das kommt den Energiekosten zugute.

Lufteinschlüsse können dagegen den Wärmetransport mindern. Die Kreilac GmbH hat deshalb in Zusammenarbeit mit Betonherstellern einen speziellen Heizbeton entwickelt: Bestimmte Zusätze machen den Baustoff aus Zement, Kies und Sand geschmeidiger. Diese besondere Mischung gewährleistet über alle Rohrmäander gesehen an jedem Punkt den inniglichen Kontakt zwischen Heizbeton und Rohr.Geschmeidig ist jedoch nicht mit wässrig zu übersetzen. Heißt: Die Beimengungen nehmen keinen Einfluss auf die Konsistenz des Betons.

Das Europäische Harmonisierungsamt für den Binnenmarkt OHIM hat den Namen „Heizbeton“ als Warenzeichen der Firma Kreilac GmbH anerkannt und in das entsprechende EU-Register eingetragen. Das Produkt kann sich sowohl für bewehrten als auch unbewehrten (Nass-)Beton anrühren lassen.

Autor: Günter Kreitz