Kurzanleitungen

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Die Fußbodenheizung

Bevor wir auf die eigentliche Funktion der Fußbodenheizung eingehen, sollten wir einige grundsätzliche physikalische Begriffe klären.

Die Heizlast eines Raumes ist die Wärmeenergie, die der warme Raum stündlich an die kälteren Umgebungsflächen abgibt. Hinzu kommt noch ein Anteil für den Lüftungswärmebedarf zum Beispiel durch direktes Lüften oder durch Nachströmen von Kaltluft über nicht dichte Flächen. Diese Luft muss ebenfalls aufgeheizt werden und wird in der Heizlast berücksichtigt.

Natürlich verändert sich die Heizlast in Abhängigkeit von der Außentemperatur. Je niedriger die Außentemperatur je höher ist die Raumheizlast. Durch die automatischen Regelanlagen der Heizungsanlage wird die Heizwassertemperatur so gesteuert, dass immer genügend Wärmeenergie zur Verfügung steht, um die gewünschte Raumtemperatur zu erreichen. Wobei die Heizwassertemperatur für alle Räume gleich ist.

Ein weiterer Faktor bei der Wärmebilanz eines Raumes ist der Fremdwärme Einfluss. Die Heizlast des Raumes muss zu 100% von den Heizflächen in unserem Fall von der Fußbodenheizung gedeckt werden. Die Fremdwärme kann sich aus verschiedenen Faktoren wie Sonneneinstrahlung durch Fenster, Kamine oder Kachelöfen, Backherde, Küchenherde, Beleuchtung, EDV Einrichtungen oder auch Personen, die sich im Raum aufhalten, zusammensetzen. Diese Faktoren finden nur zum Teil Berücksichtigung in der Raumheizlast beziehungsweise bei der Auslegung der Fußbodenheizung, haben aber einen erheblichen Einfluss auf die Regelung der Fußbodenheizung. Ein großes Fenster mit voller Sonneneinstrahlung kann bis zu 70% der Heizenergie eines Raumes über einige Stunden abdecken. Heizkamine oder Kachelöfen schaffen bis zu 100%.

Trotzdem laut Gesetzgeber auch Fußbodenheizungen heute mit Raumthermostaten ausgerüstet sein müssen, kann die Fußbodenheizung auf derartige Einflüsse nicht schnell genug reagieren. Man spricht hier auch vielfach von der Trägheit der Fußbodenheizung.
Die Fußbodenheizung selber ist aber nicht träge, die Oberfläche des Heizestrichs und die Luft reagieren sofort auf geänderte Temperaturen, die Schwierigkeit liegt hier im Aufbau der Fußbodenheizung. Ist der Estrich einmal aufgeheizt braucht er ca. 2 Stunden, um auszukühlen. Aber und hier wird häufig ein Gedankenfehler begangen, vor allem von besonders sparsamen Nutzern die ihren Energiebedarf senken wollen und das Ventil zur Fußbodenheizung beim ersten Sonnenstrahl abdrehen oder fehlerhafter Planung die davon ausgeht Hauptsache warm und nehmen keine technisch korrekte Auslegung der Anlage, ohne Überdimensionierung der Heizflächen und entsprechendem hydraulischen Abgleich vor. Derartige Fehler oder Maßnahmen verhindern den Selbstregeleffekt der Fußbodenheizung.

Auch die vom Gesetzgeber vorgeschriebenen selbsttätig wirkenden Raumtemperatursteuerungen sind zwar unter Berücksichtigung des Energiesparens sinnvoll, aber verhindern eine schnelle Regelung der Fußbodenheizung. Ist der Estrich einmal ausgekühlt, werden wiederum 2 Stunden benötigt damit sich der Estrich aufheizt. Sperrt man also den Durchfluss komplett ab und es kommt zu einer schnellen Veränderung der Raumtemperatur, kann die Fußbodenheizung nicht schnell reagieren. Damit der Selbstregeleffekt der Fußbodenheizung gewährleistet ist, muss für eine konstante Wärmezufuhr über das Heizwasser an den Estrich gesorgt werden.

Was ist aber nun der Selbstregeleffekt bei der der Fußbodenheizung. Der BVF – Bundesverband für Flächenheizungen e.V. schreibt dazu “ Der Selbstregeleffekt der Fußbodenheizung erfolgt unabhängig von regeltechnischen Anlagen und zeitgleich mit den veränderten Raumbedingungen.“

Gerade im Niedertemperaturbereich ist dieser Selbstregeleffekt der Fußbodenheizung besonders einfach zu erklären, obwohl es eigentlich sehr komplexe dynamische Prozesse sind. Die Wärme fließt immer von warm nach kalt, im Falle der Fußbodenheizung also vom warmen Boden an die kalte Umgebungsluft. Je geringer die Temperaturdifferenz zwischen warmen Boden und kalter Luft ist, je geringer ist auch der Wärmefluss.

Was heißt das nun für unsere Fußbodenheizung in der Praxis. Bei normalem Betrieb und einer geforderten Raumtemperatur von 20 °C, hat die Fußbodenheizung eine Oberflächentemperatur von 24 °C. Die Spreizung beträgt somit 4 K. Über die Fußbodenheizung wird somit 100% der Heizlast des Raumes erbracht.

Steigt die Raumtemperatur nun auf 22 °C durch Fremdwärme, wie etwa durch Sonneneinstrahlung, halbiert sich die Spreizung von 4 auf 2 K und auch die von der Fußbodenheizung erbrachte Heizleistung reduziert sich auf 50%. Bei einer Raumtemperatur von 24 °C ist der Wärmefluss von der warmen Bodenfläche zur kalten Raumluft nicht mehr gegeben da es keine Temperaturdifferenz mehr gibt. Die Fußbodenheizung hat also 0% Leistung. Dies kann zum Beispiel auch im Winter bei extrem großen Fensterflächen passieren, oder durch die Inbetriebnahme eines Heizkamins.

Der umgekehrte Fall ist ein extremes Absinken der Raumtemperatur, zum Beispiel beim Lüften über die Fenster. Fällt die Temperatur im Raum hier auf 16 °C, haben wir eine Spreizung von 8 K zur Bodenoberfläche die Fußbodenheizung bringt in diesem Fall 200% Leistung.

All diese Dinge funktionieren völlig ohne eine raumtemperaturabhängige Regelung. Man kann hier auch erkennen warum dieser Selbstregelungseffekt bei Plattenheizkörpern oder Konvektoren nicht funktioniert, die Oberflächentemperaturen dieser Heizflächen sind einfach zu hoch.

Dieser Selbstregelungseffekt funktioniert aber nur wenn, wie oben bereits ausgeführt, eine ständige Wärmezufuhr an den Estrich über die Heizschlangen der Fußbodenheizung erfolgt.
Verdeckte Fußbodenflächen durch Teppiche, Möbel etc. erschweren den Effekt.