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OldBo
25.01.2010

Radtke 31.07.2009
Auch in Industriehallen hat die Fußbodenheizung nicht haltgemacht. Tausende von Quadratmetern wurden inzwischen in Industrieobjekten verlegt.
Thermische Vorteile
Abb. 1. Industriefußbodenheizung. (Werkfoto: Rehau)
 Abb. 1. Industriefußbodenheizung. (Werkfoto: Rehau)

Auch in Industriehallen hat die Fußbodenheizung nicht haltgemacht. Tausende von Quadratmetern wurden inzwischen in Industrieobjekten verlegt. Besonders hervorzuheben sind hier Objekte wie die Hapag-Lloyd Halle in Hannover, Hangar 5 der Lufthansa Frankfurt, die Firmen Nissan und Viessmann in Allendorf. Darüber hinaus gibt es auch eine Vielzahl von Baumärkten und Verkaufshallen mit ähnlichem Charakter.  
Die geeignete Beheizung eines Industriebaues ist von vielen Faktoren abhängig. Es gibt Produktionshallen, in denen sich die Arbeitsbereiche über die gesamte Grundfläche erstrecken, aber auch solche, wo Fertigungsstraßen aufgestellt sind und deshalb nur in Teilbereichen der Hallen gearbeitet wird. Es hängt ferner davon ab, ob ohnehin Heizzentralen für die Wärmeversorgung der Fertigungslinien vorhanden sind, die auch für die Hallenbeheizung mitgenutzt werden können. Neben Fertigungshallen gibt es auch Lagerhallen, in denen Güter verschiedenster Art bei unterschiedlichsten Temperaturen gelagert werden müssen.

Gerade Lagerhäuser sind häufig mit vollautomatischen Fördereinrichtungen ausgestattet, die Waren auch in großen Höhen einlagern. Wenn die Waren weder zu warm, noch zu kühl gelagert werden müssen, benötigt man ein möglichst vertikales Temperaturprofil, das nur mit dem Einbau einer Fußbodenheizung erzielt wird. Wegen des großen Luftvolumens einer Produktionshalle hat man in der Vergangenheit überwiegend mit zentralen oder dezentralen Lufterhitzern im Umluftbetrieb gearbeitet. Bei zentralen Lufterhitzern mussten umfangreiche Luftkanäle verlegt und die Warmluft auf diese Weise verteilt werden. Luftkanäle aber sind teuer und je komfortabler die Luftverteilung durchgeführt werden soll, desto größer muss der Querschnitt der Luftkanäle bemessen sein. Die Anzahl der erforderlichen Luftaustrittsgitter und die vorgesehenen Luftgeschwindigkeiten in diesem Bereich sind sehr stark von der Nutzung der Halle abhängig.

Hohe Luftgeschwindigkeiten beeinträchtigen die Behaglichkeit und werden oft als störend empfunden. Zweifelsohne war bisher der Einbau solcher Lufterhitzer kostengünstiger als der Einbau einer Fußbodenheizung. Dabei hat man in erster Linie an die geringen Investitionskosten, nicht aber so sehr an die späteren direkten und indirekten Kosten für den Heizbetrieb gedacht. Luft, die bewegt oder verteilt werden will, benötigt elektrische Antriebsenergie für Ventilatoren und die wiederum muss, neben der primären Energie für die Erwärmung der Luft, ebenfalls bezahlt werden.

Warmluft hat das Bestreben aufzusteigen. Wird ein solches Heizsystem in Hallen großer Höhe verwendet, so steigt die warme Luft auf und erwärmt den oberen Bereich der Halle. Benötigt wird die Wärme jedoch unten, wo sich Personen aufhalten. Deshalb wird häufig die Luft von der Decke herangesogen und über Ventilatoren erneut nach unten gedrückt.

Die hohen Temperaturen im oberen Hallenbereich führen bei der Warmluftheizung zu unnötigen Wärmeverlusten an den Hallenwänden und der Dachfläche. Diese Verluste werden noch größer, wenn in den oberen Bereichen der Außenwände oder in der Dachfläche selbst Fensterreihen eingebaut sind.

Es gibt natürlich auch Produktionshallen, in denen aufgrund der besonderen Produktionsverhältnisse ein großer Luftwechsel erforderlich ist, der unabhängig von der Beheizungsart durchgeführt werden muss. Mit Wärmerückgewinnungsanlagen kann man der Fortluft Wärme entziehen und der Zuluft wieder zuführen. Verzichtet man auf eine Wärmerückgewinnung, so wird besonders warme Luft ausgewechselt, und die damit verbundenen Energieaufwändungen zur Erwärmung frischer Luft sind recht groß. Von Fußbodenheizungen ist bekannt, dass zur Erzielung einer ausreichenden Behaglichkeit die Lufttemperaturen 1,5 -2 °C niedriger eingestellt werden können als bei anderen Beheizungsarten. Das bedeutet für die Energiebilanz, dass auch der Energieverlust beim Luftwechsel erheblich niedriger ist. 

Die Beheizung einer Industriehalle mit Fußbodenheizung ist heutzutage problemlos möglich. Die variable Gestaltung der Rohrverlegung vermag sich allen Gegebenheiten wie Fundamenten, Kabelkanälen etc. anzupassen. Der spezifische Wärmebedarf je Quadratmeter Grundfläche beträgt in einer Industriehalle heutzutage kaum mehr als 40 W / m2. Die Wärmebedarfsberechnung ergibt häufig einen höheren Wert. Das kommt dadurch zustande, dass eine Wärmebedarfsberechnung durchgeführt wird und auch für den oberen Bereich der Halle, unter Zugrundelegung der gewünschten Norminnentemperatur ein Wärmeverlust errechnet wird. In Wirklichkeit aber liegen die Lufttemperaturen im oberen Hallenbereich bei einer Fußbodenheizung erheblich niedriger und damit auch der rechnerische Wärmeverlust. Industrieböden bekommen in der Regel keinen zusätzlichen Bodenbelag. Es mag Montagehallen geben, in denen dünne Gummi- oder PVC-Böden zur Anwendung kommen. In den meisten Fällen kann man jedoch für die Berechnung von einem Keramikboden ausgehen.   

In Verbindung mit der geringen erforderlichen spezifischen Wärmeleistung sind bei ausreichend engen Verlegeabständen der Heizrohre nur extrem niedrige Vorlauftemperaturen für die Fußbodenheizung erforderlich. Dieses macht in geradezu idealer Weise den Einsatz von Abwärme, z. B. Kühlwasser aus den Produktionseinrichtungen, möglich. Hier reichen Temperaturen von 30 -35 °C in der Regel aus. Ein spezifischer Wärmebedarf von ca. 40 W / m2 verursacht am Hallenboden eine Oberflächentemperatur, die ca. 4 °C über der gewünschten Raumtemperatur liegt. Legt man in der Produktionshalle 18 °C als Norminnentemperatur zugrunde, so kann man mit einer Fußbodentemperatur von ca. 22,5 °C am kältesten Wintertag rechnen. Dies sind natürlich ideale Voraussetzungen für eine energiesparende Beheizung. Luftbewegungen finden wegen fehlender Ventilatoren nicht statt und dies wird als besonders angenehm empfunden. Zusätzlich ergeben sich keine Behinderungen beim Betrieb von Kranbahnen oder beim Aufstellen von Regalen. Lufterhitzer oder Luftkanäle stehen nicht im Wege.

Monolithischer Aufbau
Die Industrie- Flächenheizung wird mitunter auch ohne Wärmedämmung hergestellt. In Anbetracht der geringen erforderlichen Wärmeleistung von ca. 30 W/m2 und der sich unter den großen Flächenstabilisierenden Wärmepufferung steht der Aufwand oft in keinem Verhältnis zu den Kosten einer Dämmung. In Bezug auf die Energieeinsparverordnung (EnEV) kann bei den zuständigen Ämtern ein Antrag auf Befreiung von den Auflagen gestellt werden. Dämmstoffe müssen die zu erwartenden Verkehrslasten aufnehmen können. Die Oberseite der Betonplatte wird so gut geglättet, dass sie als Nutzfläche dient und kein zusätzlicher Bodenbelag aufgebracht werden muss. Für diese Nutzung verwendet man den sog. monolithischen Aufbau. Er besteht aus der tragfähigen Betonplatte und einer oberseitigen Verschleißschicht, die maschinell geglättet wird.  

Wichtig ist, dass beide Schichten aus dem gleichen Zement hergestellt werden und dass „nass in nass“ gearbeitet wird. Man will vermeiden, dass zwischen den Schichten unterschiedliche Schwindungen auftreten, welche die Haftung der Verschleißschicht zum tragen den Beton beeinträchtigen.

Zum Abtragen der mechanischen Beanspruchungen werden Hartstoffe verwendet, die der DIN 1100 entsprechen. Die Hartstoffe setzen sich aus ausgewählten Korunden und Quarzhartstoffen zusammen. Durch die Wahl der Kornabstufung, Kornform und Korngröße im Sieblinienbereich 0-5 mm werden Hartstoffgemische zusammengesetzt, welche die max. zulässigen Abriebwerte gemäß DIN 18560 unterschreiten. Hartstoffschichten sind beständig gegen Wasser, Frost, Öl, Fette und Benzine. Sofort nach Fertigstellung der gewünschten Oberflächenausbildung muss eine Nachbehandlung gegen zu frühes Austrocknen, Sonnenbestrahlung, Frost und Zugluft erfolgen.

Obwohl eine Folienabdeckung gemäß DIN 1045, bzw. gemäß „Richtlinie zur Nachbehandlung von Beton“, für mindestens sieben Tage erforderlich ist, werden stattdessen auch Sprühfilme auf Acrylharz-Basis eingesetzt, damit auch beim Fugenschneiden der Nachbehandlungs- Prozess nicht unterbrochen wird. Hierbei muss insbesondere auf eine spätere Beschichtungsfähigkeit geachtet werden. Ebenso können durch speziell entwickelte Systeme die Acrylharze schon während der jeweiligen Arbeitsgänge mit den Glättmaschinen aufgetragen werden und somit der besonders kritische Bereich zwischen Einbau der Beton- oder Hartstoffschicht und der Fertigstellung der Oberflächenstruktur mit der dann erst aufzubringenden Folie überbrückt werden.



Fugen

Flächenbeton unterliegt den physikalischen Gesetzen wie der Baustoff Beton. Die Eigenschaften werden im Schwindverhalten wesentlich verbessert, aber nicht verändert. Speziell hinsichtlich den auftretenden Zugspannungen und den hieraus gemäß Hook`schem Gesetz resultierenden Längenänderungen müssen im erforderlichen Umfang Fugen angeordnet werden. Diese sind in der Regel nach Begehbarkeit der Flächen frühestmöglich anzulegen. Dazu wird die Estrichplatte mit Diamantsägeblättern von oben her auf ca. 1/3 der Plattendicke eingeschnitten. Durch die Schwindung innerhalb der Teilfelder entsteht dann im Restquerschnitt ein kontrollierter Abriss.

Der durch Schwindung entstehende Spalt reicht in der Regel aus, auch die bei Erwärmung anfallende Ausdehnung aufzunehmen. Bei rechnerisch größerer Ausdehnung ist zu prüfen, ob die Ausdehnung unter Umständen von den Randdämmstreifen der Umfassungsflächen aufgenommen werden kann.

Grundsätzlich ist bei der Verlegung von Heizrohren der von der Bauleitung oder dem Architekten erstellte Fugenplan zu beachten. Auch wenn die Fugen erst später geschnitten werden, müssen die Heizrohre im Kreuzungsbereich der Fugen durch Ummantelung geschützt werden. Auch die zu erwartenden Installationen auf dem Hallenboden sind im Hinblick auf zulässige Einbohrtiefen für Befestigungsschrauben zu beachten. Um eine Verletzung der Rohre durch den Schnitt mit der Diamantsäge zu vermeiden, wird eine Tieferlegung der Heizrohre in diesem Bereich empfohlen.



Rohrmontage
Abb. 3. Günstige Anordnung des Verteilers,im Hallenboden zentral.
 Abb. 3. Günstige Anordnung des Verteilers,im Hallenboden zentral.

Industrieflächen bekommen fast immer eine untere und obere Bewehrung aus Betonstahlmatten. Somit hat man gute Möglichkeiten für eine Rohrbefestigung, die überwiegend an der unteren Bewehrung erfolgt. Zur Befestigung werden die bekannten Kabelbinder der Elektriker aber auch andere Spezialclipse aus Kunststoff verwendet.

Im Industriebereich legt man erheblich größere Heizflächen an, als man es vom Wohnungsbau gewohnt ist. Größere Heizkreise verursachen aber auch einen größeren Druckverlust, der nur durch Verwendung eines Rohres mit größerem Durchmesser kompensiert werden kann. Da außerdem der erforderliche spezifische Wärmebedarf halb so groß wie der im Wohnungsbau ist, ergeben sich automatisch größere Rohrlängen je Heizkreis. In jedem Fall ist eine genaue Durchrechnung erforderlich, um den Druckverlust im Heizkreis nicht über 3 m WS anwachsen zu lassen.

Der Anschluss der Heizkreise kann an Heizkreisverteilern, aber auch nach dem Tichelmann-Prinzip in Kanälen erfolgen, die mittig oder seitlich an den Industrieflächen angeordnet sind. Bekannt sind auch Fälle, wo unterhalb des Bodens ein Versorgungsgang für Elektro, Druckluft etc. angeordnet war und die Enden der Heizkreise in dem darunterliegenden Versorgungskanal an Sammelleitungen angeschlossen waren. Wenn sich diese Versorgungsleitungen bei Temperaturunterschieden ausdehnen und zusammenziehen können, so sollte man die Enden der Heizkreise im großen Bogen parallel zu den Rohren einmünden lassen.

Quellen
Das ABC der Flächenheizung und Flächenkühlung Winnenden: Heizungs-Journal Verlags-GmbH, ISBN 3-924788-16-2
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