Verbesserungswürdige Fußbodenheizung – Auf der Suche nach innovativen Ideen

Im folgenden Fachaufsatz beleuchtet Dipl. Ing FH Peter Gabanyi  die besprochenen Fragen, Probleme, Wünsche und innovativen Lösungen rund um die Fußbodenheizung ausführlich.

Ziel der Veranstaltung bei der Firma Gienger München KG war es, die mit dem Thema Fußbodenheizung befassten Planer, Architekten, Bauträger, System- und Wärmepumpen-Hersteller nach Ihren Problemen, Wünschen und neuen Lösungen zu fragen.

Die gemeinsam gewonnenen Erfahrungswerte sollen nicht zuletzt auch den Beteiligten die Sicherheit geben, den heutigen Anforderungen und Wünschen der Kunden gerecht zu werden und den Weg für zukünftige Systeme und Alternativen frei zu machen.

1. SCHNITTSTELLENKOORDINATION
Die vom BVF e.V. aufgestellte, sehr sinnvolle Arbeitsunterlage soll den Arbeitsablauf der Gewerke rund um die Fußbodenheizung am Bau koordinieren. Leider lässt die praktische Umsetzung zu wünschen übrig. Alle am Workshop Beteiligten waren sich über die Wichtigkeit der Schnittstellenkoordination einig. Das Thema muss individuell von den betroffenen Baupartnern vor und auf der Baustelle gelöst werden.

2. ESTRICH-KONSTRUKTIONSHÖHE
Geringere Estrichstärken und somit geringere Speicherfähigkeit mit besserer Regelfähigkeit sind aus der Sicht des SH-Planers durchaus erwünscht.

Die anwesenden Architekten und Bauträger begrüßten zwar dieses Ansinnen, hielten es aber in der Praxis für nicht realisierbar. Zu groß sind die Toleranzen am Bau, niedrige Estrichhöhen würden eine Vielzahl von Problemen mit sich bringen. Außerdem wird mit niedriger Estrichhöhe der Schallschutz der Gesamtkonstruktion „Decke“ erheblich geschmälert.

3. REGELUNG – TRÄGHEIT DER FUßBODENHEIZUNG
Die Vorgabe soll lauten: Komfort vor Energieeinsparung. Beides geht nicht. Allerdings kann der Nutzer mit einer Komfort-Anlage durch Einschränkung trotzdem Energie sparen, nicht umgekehrt.
Die Vorlauftemperatur wird entsprechend §14/1 (12/1) in Abhängigkeit der Außentemperatur gesteuert. Eine zusätzliche selbsttätig wirkende Einzelraumregelung ist im Sinne der Energieeinsparung erst dann notwendig, wenn Fremdwärmeeintrag, der nur in einzelnen Räumen der Wohnung entsteht, den Raum beginnt aufzuheizen. Erst dann wird die Wassermenge dieses Raumes durch die Einzelraumregelung selbsttätig gedrosselt. Der Raumthermostat oder das Thermostatventil erlaubt dem Nutzer seine individuelle Raumtemperatur einzustellen.
Die von der ENEV § 14/2 (12/2) geforderte, selbsttätig wirkende Einzelraumregelung soll zur Energieeinsparung beitragen. Diese Forderung ist kaum zu realisieren. Wie soll ein Raum-(Luft)-Temperaturfühler eine Fußboden-(Speicher)-Heizung regeln?

Die Funktion der Regelung, speziell bei Fußbodenheizung, ist ein komplizierter dynamischer Vorgang, der hier nur vereinfacht dargestellt werden kann.

Der Raumfühler kann nur die Luft-Temperatur messen. Zur Raumtemperatur gehören aber neben der Luft-Temperatur auch die Temperaturen der Raum-Umschließungsflächen. Diese können vom Raumfühler nicht erfasst werden.

Wie soll anderseits die große, warme Speichermasse „Estrich“ nach Schließen des Thermostat-Ventils davon abgehalten werden, die im Estrich gespeicherte Energie an den Raum abzugeben?
Es wird lediglich das Zuführen neuer Energie vom Heizwasser an den Estrich unterbunden. Im Estrich ist noch Wärme für einige Stunden gespeichert, die unabhängig vom Schließzustand des Thermostat-Ventils, weiter kontinuierlich an den Raum abgegeben wird.

Die Bodenoberfläche „HFL2“ als Heizfläche gibt die Wärme an die Raumluft ab. Die Temperatur der Raumluft steuert über den Raumfühler „F2“ den Öffnungszustand des Thermostatventils. Diese Bodenkonstruktion ist eine Speicherheizung.

Die Regelsysteme und Raum-Luft-Fühler sind in den letzten Jahren immer weiter perfektioniert worden, das Schließen des Ventils wird in Sekundenschnelle durchgeführt und dann dauert es Stunden, bis dieser Regelvorgang an der Fußboden-Oberfläche wirksam wird. Deswegen ist auch die vom Architekten bestimmte, denkbar ungünstige Anordnung des Raumluftfühlers unter dem Lichtschalter an der Zimmertüre eigentlich sekundär.

Unzureichender Selbstregeleffekt beim Normalbetrieb.	Unzureichender Selbstregeleffekt nach Stoßlüften.
Unzureichende Oberflächentemperatur (22° statt 24°C) und zu geringer Ladezustand des Estrichs. Die geforderte Heizleistung des Bodens von 100% wird nur zu 50% erreicht.	Minderleistung des Bodens nach Stoßlüften wegen zu geringer Oberflächentemperatur bzw. Ladezustand des Bodens. Es wird Stunden dauern, bis sich die gewünschte Raumtemperatur wieder einstellt. (Weitere Erläuterungen Siehe Internet **)

Der Endverbraucher erwartet, dass jede Manipulation am Thermostatventil, wie er es vom Heizkörper kennt, kurzfristig eine Veränderung der Raumtemperatur nach sich zieht. Er reklamiert eine Fehlfunktion, da er nicht weiß, dass er erst nach 2-6 Stunden mit dem Ergebnis rechnen kann. Die Industrie versäumt es, den Endverbraucher über diese physikalische Tatsache aufzuklären. Mehr noch, es wird mit immer neueren, präziseren Regelsystemen geworben, die eine präzise Funktion der Regelung der Fußboden-Speicher-Heizung vorgaukeln.

Die einzige Form der Regelung, die zeitgleich mit der Temperatur im Raum funktioniert, ist der Selbstregeleffekt. Allerdings nur, wenn der Heizestrich immer einen positiven Ladezustand, also immer genügend Wärmekapazität gespeichert hat, um bei Bedarf Wärme an den Raum abzugeben.

Fällt die Temperatur im Raum ab, so wird Wärme von der Fußboden-Speicherfläche „Estrich“ gefordert. Ist dann der Ladezustand des Estrichs zu klein, die Bodenoberflächen-Temperatur zu niedrig, kann der Selbstregeleffekt nicht zeitgleich wirksam werden.

In dieser Auf- oder Nachheizphase gibt es zusätzlich noch die unerwünschte Temperaturwelligkeit der Bodenoberfläche, die besonders bei Keramik-/Steinbelägen bemerkbar wird.

Abhilfe gibt es nur durch zusätzliche Estrichfühler oder Ventile mit Bypassfunktion. Damit wird ein zu starkes Auskühlen des Estrichs vermieden.

Ein Absenken der Fußbodenheizung für einige Stunden ist problematisch. Man muss wissen, wie lange die Verzugszeit zwischen Schaltvorgang des Thermostat-Ventils und dem Ergebnis dieser Aktion an der Bodenoberfläche ist. Diese Vorlaufzeit ist in den einzelnen Räumen der Wohnung unterschiedlich zwischen 2-6 oder mehr Stunden.

Der Wohnungsbesitzer muss über diese Funktionsweise vom Heizungsfachmann aufgeklärt werden, um dem Bauträger Reklamationen zu ersparen.

4. UNKONTROLLIERTE WÄRMEABGABE VON ZULEITUNGEN

Zuleitungen vom Verteiler zu den Räumen dürfen keine unkontrollierte Wärme an Räume abgeben, die sie durchfahren. Insbesondere in Wohnungsfluren stellt diese Art der Leitungsführung eine massive Komforteinbuße und Energieverschwendung dar.


Kritische Bereiche im Wohnungsflur. Bereich A mit extrem hoher unkontrollierter Wärmeabgabe vor dem Verteilerkasten „1“. Kalter Bereich B ohne Zuleitungen im Estrich.

Unabhängig von Komfortverlust bringt der Temperaturunterschied zwischen den beiden Bereichen, mit und ohne Rohrleitungen, große Spannungen im Estrich.

Es gibt keinen Grund dafür, die Leitungen nicht auf dem Rohfußboden zu verlegen. Wenn der Verteilerkasten nicht gewünscht oder untergebracht werden kann, sollte eine „verteilerlose“ Alternative mit stromlosen Thermostat-Boxen gewählt werden.

Die Industrie kennt das Problem, löst es aber nicht. Stattdessen werden immer wieder Aussagen formuliert, die gefährlich sind, wie z.B., dass das Isolieren dieser Zuleitungen aufwändig sei und eine Härte nach §25 ENEV darstellt. Ob die Gerichte das auch so sehen?

Der Planer will klare Aussagen und klare Lösungen. Viele Planer helfen sich selbst mit eigenen Lösungen.

Die Zuleitungen im Flur ziehen folgende Probleme nach sich:

• nicht steuerbare Wärmeabgabe in diesem Raum, meistens Überschuss, der zu Komforteinbuße und Energieverschwendung führt.
• große Spannungen im Estrich wegen hoher Temperaturen vor dem Verteilerkasten und kalten Flächen ohne Zuleitungen.
• hohe Oberflächentemperaturen im Bereich des Verteilers ergeben Probleme mit dem Parkettboden. 
• isolierte Zuleitungen im Estrich ergeben Probleme mit der Estrich-Überdeckung über dem Rohrscheitel.

5. SCHALLSCHUTZ
Bei der Fußbodenheizung sollte grundsätzlich ein erhöhter Schallschutz angestrebt werden. Auf bauliche Gegebenheiten anderer Gewerke, wie z.B. kreuzende Elektro- und Sanitär-Leitungen auf dem Rohfußboden, ist besonders zu achten.

Tackersysteme sind grundsätzlich als problematisch einzustufen, was den Schallschutz anbelangt. Hier sollten nur Produkte bekannter Hersteller von erfahrenen Fachfirmen eingebaut werden.

6. HYDRAULISCHER ABGLEICH
Wird in den meisten Fällen nicht gemacht, obwohl er nach ENEV und VOB-C Pflicht ist. Hier sind die Bauträger/Bauherren gefordert, diese Leistung einzufordern.

Nicht nur, dass der Komfort darunter leidet, sondern das Energiesparpotential liegt hier bei über 20%! Im Vergleich dazu, kann man mit der von der ENEV verordneten Raumtemperatur-Steuerung ca. 2% sparen.

Bei vielen Anlagen fehlen die entsprechenden Ventile für den hydraulischen Abgleich oder es sind ungeeignete Ventile eingebaut.



Alle Regelabschnitte
1. - Strang (Gebäudeteil)
2. - Verteiler (Wohnung)
3. - Heizkreis (Raum)
müssen einreguliert werden.

Die Anlage muss über Regulierventile mit Feineinstellung verfügen, um die rechnerisch ermittelte Voreinstellzahl einzustellen und später überprüfen zu können.

Der Planer muss über die Rohrnetzberechnung die Voreinstellwerte als Kv-Werte (produktneutral) ermitteln und dem Heizungsbauer zur Verfügung stellen. Der Heizungsbauer muss diese Kv-Werte in spezielle, fabrikatsgebundene Voreinstellzahlen des Ventilherstellers umrechnen. Mit diesen Voreinstellzahlen wird das Ventil eingestellt.

Kugelhähne vor dem Wohnungs-Verteiler und Schauglas-Durchflussmengenmesser als Kreisregulierventile sind für den hydraulischen Abgleich nicht geeignet.

Eine solche Art der Voreinstellung kann nicht im Sinne der VOB-C oder ENEV gewertet werden und sollte von der Bauleitung abgelehnt werden.

7. VERTEILERKASTEN
Die zentrale Verteilung über Wohnungsverteiler wird aus mehreren Gründen in Frage gestellt. Es gibt Alternativen hierfür.

Insbesondere im mehrgeschossigen Wohnungsbau ist der Standort des Verteilerkastens (VK) sorgfältig auszuwählen.

Der HS-Planer, der leider in diesem Punkt keine Hilfe von der Industrie erwarten kann, muss bei der Festlegung des Verteilerstandortes viele Dinge beachten:

• Kurze Anbindende-/Verzugsleitungen vom VK zum Steigstrang. 
• Kurze Heizkreis-Anbindeleitungen vom VK zu den Räumen.
• Die Heizkreis-Anbindeleitungen sollen den gesamten Flur belegen, um Spannungen im Estrich zu vermeiden. Trotzdem sind zusätzliche Schleifen der Anbindeleitungen aus Gründen der Energieeinsparung verboten.
• Unauffälliger, optisch gefälliger Standort. 
• Am gewählten Standort darf die unnötige Wärmeabgabe des Kastens nicht stören.
• Wandscheibe im Flur muss genügend groß sein, um den 60-100 cm großen Kasten aufzunehmen.
• Vorgeschriebene Mindestwandstärke hinter dem VK zu Nassräumen muss eingehalten werden.
• Die Nähe des VK von Schlafräumen sollte aus Geräuschgründen vermieden werden. Bei hohem Komfort und Schallschutz werden diese Geräusche vom Nutzer nachweislich als störender empfunden.
• Es sollen nur Stellmotoren mit geringem Stromverbrauch eingeplant werden.
• Die Stellmotoren und die Regelungs-Elektrik und –Elektronik sollen auf lange Lebensdauer ausgelegt sein, um die Wartungskosten zu senken.
• Welches Maß an elektromagnetischer Strahlung oder Funkwellen-Belastung ist dem Nutzer zuzumuten? Es gibt Alternativen.

Weitere Unzulänglichkeiten finden vor dem VK im Wohnungsflur statt und sind in Abschnitt 4 erläutert.

All diese Punkte einzuhalten, dürfte für den Planer ein Problem darstellen. Er muss Kompromisse eingehen, die zu Lasten des Komforts und der Energie-Einsparung gehen.

8. FUSSBODENHEIZUNG ALS HEIZ- UND KÜHLFLÄCHE
Die Fußbodenheizung ist Voraussetzung für den Einsatz von Wärmepumpen im Wohnungsbau.
Sinnvollerweise ist ein Regelungs-System bei der Fußbodenheizung zu wählen, das die Kühlfunktion der Wärmepumpe unterstützt.

Bei Wärmepumpenanlagen ohne Pufferspeicher muss eine Mindestwassermenge im Heizungssystem zirkulieren, um die richtige Funktion zu gewährleisten. Für diesen Zweck hat die Industrie Thermostatventile mit Bypass – sowohl für den bekannten, zentralen Verteiler als auch für dezentrale Verteilung mit Thermostatboxen – entwickelt.

9. Forderung an die Industrie
Die „ideale“ Fußbodenheizung ist realisierbar, ohne dass eine „besondere Härte“ vorliegt. Das zeigen auch viele Ansätze von Planern, andere Erfolg versprechende Wege zu gehen. Wege, die die Industrie kennt. Leider wird Innovation in vielen Bereichen mit Risiko gleichgesetzt. Jetzt müssen die Kunden der Industrie zeigen, was gewünscht wird.

Als Zusammenfassung der Ergebnisse des Workshops könnte die ideale, realisierbare Fußbodenheizung so aussehen:

• Keine unkontrollierte Wärmeabgabe, verursacht durch Zuleitungen durch andere Räume. Verteil- und Zuleitungen auf dem Rohfußboden.
• Wohnungsflure bekommen eigenen absperrbaren und regulierbaren Heizkreis.
• Zusatzenergie zur Steuerung der Thermostatventile vermeiden / keine Stromkosten, kein Elektrosmog.
• Zusätzliche Elektroleitungen oder Funkverbindungen von jedem Raumfühler zum Verteilerkasten vermeiden.
• Wartungsfreie thermostatische Regelung mit geräuschlosen Stetigreglern.
• Richtiger hydraulischer Abgleich mit geeigneten Armaturen und rechnerischem Nachweis. Verbesserung des Selbstregeleffekts durch Estrichfühler oder Ventile mit Bypass. Mindestladezustand des Estrichs muss zur Aufrechterhaltung des Selbstregeleffektes garantiert werden.
• Erhöhter Schallschutz ( Estrichstärke und Dämmung) der Gesamtkonstruktion „Decke“ ist anzustreben.
• Systeme wie das Tackersystem, die wegen ihrer Konstruktion die dynamische Steifigkeit der Dämmung und damit den Schallschutz beeinträchtigen können, sollen vermieden werden.
• Einsatz von kleinen, optisch unauffälligen Verteilerkästen, auch bei großen Wohnungen max. 40-60 cm breit, mit Wohnungs-Absperrung und Wärmemengen-Zähler, möglichst hinter der Wohnungstür. uvm

All diese Wünsche und Forderungen sind realisierbar.

Es ist blamabel, dass Planer und Bauträger gezwungen sind, ohne Unterstützung der FBHZ-Systemhersteller solche neuen, innovativen Anlagen zu realisieren.

10. Beratungsumfang des Planers
Ist der beratende Ingenieur oder Planer verpflichtet, seinen Auftraggeber über die verschiedenen Systeme, Alternativen bzw. Komponenten und deren Vor- und Nachteile zu informieren?

Ungeklärt ist nach wie vor der Problemkomplex „Verteiler / Flur“ aus der Sicht der Rechtssicherheit. Es gibt bei den meisten handelsüblichen Systemen Probleme, die mit der jetzigen Technik kaum Bestand haben werden. Es müssen Alternativen wie z.B. Verteilungen auf dem Rohfußboden zum Einsatz kommen. Sowohl die zentrale- als auch die dezentrale Verteilung sind dafür geeignet.

Können Probleme, die technisch lösbar sind, wie in dem Workshop aufgezeigt, als „besondere Härte“ im Sinne von §25 EnEV dargestellt werden?

Können schlechtere technische Lösungen, die auf Kosten des Komforts gehen, damit entschuldigt werden, keine wirtschaftliche Maßnahme im Sinne des Energieeinsparungsgesetzes zu sein?

Anlagen und Anlagenteile, die den o.g. Anforderungen nahe kommen, sind bereits in Form von Fachbeiträgen in der Fachpresse und im Internet veröffentlicht worden.

Besondere Anerkennung gilt der Firma Gienger München KG als Fachgroßhandel, der diesen Workshop initiiert und perfekt durchgeführt hat. Die teilnehmenden Fachleute und der Moderator Herr Georg Kastner waren nach der Veranstaltung mit dem Ergebnis mehr als zufrieden.

Herr Kurt Baumgärtner, persönlich haftender Gesellschafter der Firma Gienger, bedankte sich bei den Teilnehmern und betonte die Wichtigkeit dieses Workshops und dessen Ergebnisse für die Zukunft. Er kündigte das Weiterführen dieser Veranstaltung an.

Gleichzeitig sagte er, dass diese Informationen, Kenntnisse und Wünsche gemeinsam mit der Industrie umgesetzt werden sollten, um den heutigen Anforderungen des Marktes gerecht zu werden.

** Weitere Details, Zeichnungen und Informationen finden sich hier oder unter Google und den Begriffen:  „Elementares + innovatives“ oder „verbesserungswürdige Fußbodenheizung“.