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Experten-Ratgeber zur Heiztechnik von Flächenheizungen

Was ist eine Flächenheizung? Wo kommen sie sinnvoll zum Einsatz? Welche Vor- und Nachteile hat sie? Welche unterschiedlichen Varianten gibt es? Was sind die Vor- und Nachteile?

Nahezu jedes zweite Ein- und Zweifamilienhaus wird mit einer Flächenheizung ausgerüstet. Außerdem setzt man in öffentlichen Gebäuden wie Schulen, Sporthallen, Kindertagesstätten etc. zunehmend auf Flächenheizungen. Wir erklären in diesem Beitrag die Grundlagen des Aufbaus und der Funktionsweise von Flächenheizungen. Außerdem informieren wir Sie über entsprechende Ausführungen und Varianten für Fußbodenheizung, Wandheizung und Deckenheizung.

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Prinzip der Flächenheizung und Flächenkühlung

Der Begriff Flächenheizung ist ein Oberbegriff für verschiedene Heizungsarten, die die Heizwärme über die Flächen von bestimmten Bauteilen eines Gebäudes abgeben, um den Raum zu erwärmen. Als Bauteile kommen dabei Fußböden, Wände und Decken in Frage. Das Bauvertragsrecht schreibt vor, dass nur genormte Bauteile Anwendung finden dürfen.

Aufgrund der Tatsache, dass Flächenheizungen auch zur Kühlung über die Wand- und Deckenflächen eingesetzt werden, spricht man im Zusammenhang von Flächenheizungen auch oft von Flächenkühlungen. Grundsätzlich ergeben sich demnach folgende Auslegungen: 

  • Fußbodenheizung / Fußbodenkühlung
  • Wandheizung / Wandkühlung
  • Deckenheizung / Deckenkühlung

Darüber hinaus fällt auch die sogenannte Bauteilheizung bzw. Bauteilkühlung, darunter beispielsweise die sogenannte Betonkernaktivierung, unter den Oberbegriff Flächenheizung / Flächenkühlung. Während die klassische Flächenkühlung allerdings effektiv und vergleichsweise kurzfristig Gebäudeteile kühlen kann, werden Bauteilaktivierungen nur zum Temperieren eingesetzt. Größere Kühllasten müssen dann häufig über zusätzliche Klimaanlagen abgeführt werden.

Die BVF Schnittstellenkoordination hat die verschiedenen Einbau-Varianten von wassergeführten Flächenheizungs- und kühlungssystemen näher definiert und mit Kürzeln wie NW1, TB1 oder TB2 versehen, um eine Abstimmung beim Einbau möglich zu machen. (Grafik: Bundesverband Flächenheizungen und Flächenkühlungen e.V.)
Die BVF Schnittstellenkoordination hat die verschiedenen Einbau-Varianten von wassergeführten Flächenheizungs- und kühlungssystemen näher definiert und mit Kürzeln wie NW1, TB1 oder TB2 versehen, um eine Abstimmung beim Einbau möglich zu machen. (Grafik: Bundesverband Flächenheizungen und Flächenkühlungen e.V.)

Wärmeübergangskoeffizienten und Wärmeübergang

Wärmeübergangskoeffizient

Ein wichtiges Maß für die Effektivität der Heizwärmeabgabe einer Flächenheizung wird durch den Wärmeübergangskoeffizienten ausgedrückt. Dieser ist ein Proportionalitätsfaktor und stellt den Wärmestrom dar, der auf 1 m2 Heizfläche je Kelvin Temperaturgefälle übergeht. Er wird u.a. von den physikalischen Eigenschaften des strömenden Stoffes, von der Art der Strömung (laminar oder turbulent) und der Strömungsgeschwindigkeit beeinflusst.

Die Norm DIN 15377 regelt die Wärmeübergangskoeffizienten für die Flächenheizungsanlagen sowie Flächenkühlungsanalgen: 

  • Deckenheizung: 6 Watt pro Quadratmeter und Kelvin
  • Fußbodenkühlung: 7 Watt pro Quadratmeter und Kelvin
  • Wandheizung: 8 Watt pro Quadratmeter und Kelvin
  • Fußbodenheizung: 8 bis 11 Watt pro Quadratmeter und Kelvin, wobei der Wärmeübergangskoeffizient hier abhängig von der Oberflächentemperatur ist

Die hier für Flächenheizungen aufgelisteten Normwerte sind allerdings nur Näherungswerte, da sich die Wärmeübergangskoeffizienten in der Praxis insbesondere aus ihrer Über- beziehungsweise Untertemperatur im Vergleich zur Temperatur des zu beheizenden Raums ergeben. Diese wird sowohl vom Wärmeleitwiderstand der Oberfläche als auch der unter der Flächenheizung liegenden Dämmschicht. Für die Dämmschicht unter Flächenheizungen und -kühlung geltenen gibt die DIN EN 1264-4 Mindest-Wärmeleitwiderstände vor.

Tabelle 1: Mindest-Wärmeleitwiderstände der Dämmschichten unter der Fußbodenheizung nach DIN EN 1264-4
Temperaturverhältnisse Wärmeleitwiderstand (m2K/W)
Darunter liegender beheizter Raum 0,75
Unbeheizter oder in Abständen beheizter darunter liegender Raum oder direkt auf dem Erdreich 1,25
Darunter liegende Außenlufttemperatur (Auslegungstemperatur Td ≥ 0°C 1,25
Darunter liegende Außenlufttemperatur (Auslegungstemperatur 0°C > Td ≥ -5°C 1,50
Darunter liegende Außenlufttemperatur (Auslegungstemperatur -5°C > Td ≥ -15°C 2,00

Wärmeübergang

Der Wärmeübergang wird dabei durch die Aufwärtsströmung und die zugehörige Abwärtsströmung wechselseitig bestimmt. Die Luft strömt an der wärmeren Fläche nach oben und an der weniger warmen nach unten. Die Stoffteilchen tragen so die Wärmeenergie von der wärmeren zur kälteren Fläche. Ist der Abstand klein, so wirkt sich das hindernd (Reibung oder mehrere kleinere Umläufe) auf die freie Strömung aus.

Die Strömungsgeschwindigkeit wird von der Flächenheizung hingegen nur wenig beeinflusst. In der Grenzschicht in der Nähe der Flächenheizung strömen die Teilchen unter Einfluss der Reibung langsamer. Daher erzeugen Flächenheizungen im Gegensatz zur vor Allem bei Fußbodenheizungen spürbaren Strahlungswärme eine nahezu nicht wahrnehmbare Luftströmung. Die Raumtemperatur ergibt sich dann letztlich aus der Lufttemperatur und der Strahlungstemperatur bildet.

Aufgrund verschiedener Leitungslängen und -durchmesser in den einzelnen Teilkreisen oder Abzweigen einer Flächenheizung, ist ein konstanter hydraulischer Abgleich notwendig, um Druck- und Durchflussunterschiede auszugleichen. Die Ventile der Serie MH von Watts Water Technologies können daher mit einer statischen Abgleicheinrichtung auf den Auslegungspunkt für seinen höchsten Bedarf eingestellt werden. Zudem bietet das System zusätzlich eine dynamische Abgleicheinrichtung, um eine optimale Wärmeabgabe unter allen Betriebsbedingungen zu gewährleisten. (Grafik: Watts Industries Deutschland GmbH)
Aufgrund verschiedener Leitungslängen und -durchmesser in den einzelnen Teilkreisen oder Abzweigen einer Flächenheizung, ist ein konstanter hydraulischer Abgleich notwendig, um Druck- und Durchflussunterschiede auszugleichen. Die Ventile der Serie MH von Watts Water Technologies können daher mit einer statischen Abgleicheinrichtung auf den Auslegungspunkt für seinen höchsten Bedarf eingestellt werden. Zudem bietet das System zusätzlich eine dynamische Abgleicheinrichtung, um eine optimale Wärmeabgabe unter allen Betriebsbedingungen zu gewährleisten. (Grafik: Watts Industries Deutschland GmbH)

Varianten einer Fußboden-Flächenheizung

Fußbodenheizungen unterscheidet man entsprechend der Art und Weise, wie sie die Wärme transportieren, in zwei unterschiedliche Flächenheizungstypen:

wassergeführte Flächenheizung

Dieser Flächenheizungstyp gilt als Direktheizung, weil er die Heizwärme über das Heizwasser verteilt, das in entsprechend ausgelegten, wasserführenden Heizungsrohren aus Kunststoff, Kupfer oder Verbundwerkstoffen. Geregelt wird diese Flächenheizung durch die europäische Norm DIN EN 1264-5.

Die Uponor Magna Industrie-Flächenheizung kann problemlos mit in die Bodenplatte integriert werden und bietet damit Freiräume bei der Planung und Nutzung von z. B. Hallengebäuden. (Foto: Uponor)
Die Uponor Magna Industrie-Flächenheizung kann problemlos mit in die Bodenplatte integriert werden und bietet damit Freiräume bei der Planung und Nutzung von z. B. Hallengebäuden. (Foto: Uponor)

Nass- und Trockensysteme

Flächenheizungen für Böden lassen sich auf zweierlei Weise ausführen, als

  • Nasssystem
  • oder Trockensystem.

wobei sich bei Nasssystemen drei Varianten bewährt haben: 

  • NB1: Rohrsystem auf Dämmplatte im Nassestrich (entspricht Bauart A nach DIN 18560-2)
  • NB2: Rohrsystem in Dämmplatte mit Nassestrich (entspricht Bauart B nach DIN 18560-2)
  • NB3: Verbundaufbau mit Rohrsystem auf altem Untergrund in Ausgleichsmasse / Ausgleichsestrich

Klassische Verlegearten mit herkömmlichen Nassestrichen benötigen eine Aufbauhöhe von sechs Zentimetern (ohne Dämmschicht). Der Untergrund muss massiv sein und eine statische Eignung von 1 bis 1,25 Kilonewton pro Quadratmeter aufweisen. Hat man diese Aufbauhöhe nicht zur Verfügung, kann man zu speziellen Estrichen greifen: sogenannte Dünnschichtestriche.

Während nass verlegte Flächenheizungssysteme ein höheres Flächengewicht haben und länger für die Trocknung brauchen, profitiert man mit Trockensystemen von allen Vorteilen des Trockenbaus: Die Ausbauzeit ist kürzer und das Flächengewicht ist geringer. Auch bei dieser Bauweise gibt es Varianten:

  • TB1: Rohrsystem in Dämmplatte (Systemdämmplatte) im Trockenestrich (sogenannte Trockenausbauplatten beziehungsweise Fertigteilestrich dient zugleich als Lastverteilschicht, alternativ: Estrichziegel oder Fertigbetonplatten), meist mit Wärmeleitblechen und Folienabdeckung.
  • TB2: Rohrsystem in Systembodenplatte mit/ohne Dämmschicht.
  • TB3: Rohrsystem auf Dämmplatte in Gussasphaltestrich.
Mögliche Konstruktionen einer Fußboden-Flächenheizung im Wohnungsbau (Grafik: energie-experten.org)
Mögliche Konstruktionen einer Fußboden-Flächenheizung im Wohnungsbau (Grafik: energie-experten.org)

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Varianten für Wand- und Deckenflächenheizungen

Wandflächenheizungen

Ist eine Flächenheizung am Boden nicht ausführbar, ist alternativ zu prüfen, ob sie in Form einer Wand- oder Deckenheizung realisierbar ist. Eine Wandheizung passt auf gemauerte Wände, Fertigteilwände oder Betonwände. Selbst auf Trockenbauwände auf geeigneten Ständerkonstruktionen ist sie montierbar. Man unterscheidet: 

  • NW1: Rohrsystem im Wandputz
  • TW1: Rohrsystem in Unterkonstruktion mit Trockenausbauplatte (entspricht Bauart B nach DIN EN 1264)
  • TW2: Rohrsystem in Trockenbauplatte (entspricht Bauart A nach DIN EN 1264)

Sollen die Wände zusätzlich gestaltet werden, gelingt dies mit:

  • Tapete / Anstrich
  • Strukturputz
  • Fliesen / Naturwerkstein.
Die Unitherm-Flächenheizung besteht aus Carrobric-Ziegellanglochplatten als Verblendschalen, durch die die Rohre geführt werden. Diese Wandheizung ist robust, spart Platz und sorgt für eine gleichmäßige Wärmeabgabe. (Foto: UNIPOR-Ziegel Marketing GmbH)
Die Unitherm-Flächenheizung besteht aus Carrobric-Ziegellanglochplatten als Verblendschalen, durch die die Rohre geführt werden. Diese Wandheizung ist robust, spart Platz und sorgt für eine gleichmäßige Wärmeabgabe. (Foto: UNIPOR-Ziegel Marketing GmbH)

Deckenflächenheizungen

Insbesondere in gewerblichen Räumen kommt die Deckenflächenheizung zum Einsatz. Man unterscheidet zwei Ausführungen:

  • ND1: Rohrsystem im Deckenputz (entspricht Bauart A nach DIN EN 1264)
  • TD1: Rohrsystem in Trockenbauplatte (entspricht Bauart A nach DIN EN 1264)
Die Decken-Flächenheizung Renovis von Uponor ist ein Trockenbausystem, das aus einer 15 mm starken Gipskartonplatte besteht, in die die Rohre bereits werkseitig integriert sind. (Foto: Uponor)
Die Decken-Flächenheizung Renovis von Uponor ist ein Trockenbausystem, das aus einer 15 mm starken Gipskartonplatte besteht, in die die Rohre bereits werkseitig integriert sind. (Foto: Uponor)

Vor- und Nachteile von Elektro-Flächenheizungen

Eine elektrische Flächenheizung kann als sogenannte Speicherheizung, Direktheizung oder Zusatzheizung ausgelegt werden. Die Heizwärme gibt diese Flächenheizung über in das Bauteil / in die Konstruktion eingelassene, stromdurchflossene Heizleitungen bzw. eine Heizfolie ab. Häufig werden elektrische Flächenheizungen im Badezimmer eingesetzt.

Elektrische Heizmatte BVF H-MAT von BVF Heating Solutions für z. B. die Beheizung von Badezimmern unter den Fliesen. (Foto: BVF Heating Solutions Ltd.)
Elektrische Heizmatte BVF H-MAT von BVF Heating Solutions für z. B. die Beheizung von Badezimmern unter den Fliesen. (Foto: BVF Heating Solutions Ltd.)

Je nach Ausführung ergibt sich bei der Einbettung einer elektrischen Fußbodenheizung eine zusätzliche Aufbauhöhe, was insbesondere für einen nachträglichen Einbau einer Flächenheizung im Bestand von Bedeutung ist (Sanierungsfall). Für Wandflächenheizungen gibt es spezielle Flächenheizelemente zur komfortablen Wandmontage. Selbst dünne Heizanstriche sind als elektrische Wandheizungen möglich.

Elektrische Flächenheizungen wie z. B. Infrarot-Flächenheizungen werden als kostengünstige und umweltfreundliche Alternative zur Nachtspeicherheizung beworben. wird Da sie mit einem etwas höheren Anteil Strahlungswärme heizt, reichen laut Herstellern niedrigere Raumtemperaturen für ein behagliches Wohnklima aus. Allerdings verbraucht die Infrarot-Flächenheizung vor allem tagsüber Strom, zu derzeit durchschnittlich 25 Cent pro kWh (zum Vergleich: Gas ca. 6 Cent/kWh, Heizöl und Holzpellets umgerechnet ca. 5 Cent/kWh).

Wärmeerzeuger für Flächenheizungsanlagen

Als vorteilhaft haben sich in Heizungsanlagen mit Flächenheizung Wärmeerzeuger erwiesen, die nach den Prinzipien der Niedertemperaturheizung Wärme erzeugen. Deren niedrige mittlere Heiztemperatur kann von den Flächenheizungen höchst effizient genutzt werden. Das heißt jedoch nicht, dass bei Nachrüstung einer Flächenheizung im Sanierungsfall jede bestehende Heizung unbedingt ausgetauscht werden muss.

Allerdings sind die Niedertemperatursysteme wie beispielsweise eine Wärmepumpe oder eine Solarwärmeanlage das Rezept für höchste Effizienz der Flächenheizung. Im Zweifelsfall sollte zur Planung ein Fachmann hinzugezogen werden, der die Komponenten der neuen Heizungsanlage so auswählt, dass sie optimal aufeinander angestimmt sind und energie- und damit kosteneffizient funktionieren.

Vor- und Nachteile von Flächenheizungen

Eine Flächenheizung bringt neben den bereits erwähnten eine ganze Reihe weiterer Vorteile ins Haus. Dazu gehören:

  • Freie innenarchitektonische Raumgestaltung

Da die Flächenheizung in den Bauteilen Wand, Boden und / oder Decke sitzt, gibt es keine Heizkörper, die die Gestaltung und Einrichtung eines Raums einschränken und Platz wegnehmen.

  • Hohe Strahlungswärme = hohe thermische Behaglichkeit

Strahlungswärme empfinden wir als besonders angenehm. In diesem Zusammenhang spricht man auch von: thermische Behaglichkeit. Kriterien für die thermische Behaglichkeit liefert die europäische Norm DIN EN ISO 7730. Thermische Behaglichkeit beschreibt den Zustand der Befindlichkeit in beziehungsweise Zufriedenheit mit der Umgebungswärme.

  • Strahlungswärme = geringe Staubaufwirbelung

Da Flächenheizungen wenig Luft bewegen und damit kaum Staub aufwirbeln, weil sie den Raum vor allem mit Wärmestrahlung erwärmen und weniger mit Wärmekonvektion, sind die Heizungen gut für Allergiker geeignet.

  • Kein Renovierungsaufwand / Kein Putzaufwand

Wo es keine Heizkörper gibt, muss auch kein Heizkörper gewartet (entlüftet) und gereinigt werden. Auch der Renovierungsaufwand einer Flächenheizung ist relativ gering, da sie technisch prinzipiell langlebig ausgelegt ist und kein der Mode unterworfenes kurzlebiges Design besitzt.

Experten-Tipp: Hersteller von Flächenheizungssystemen können ihre Produkte mit dem Qualitätssiegel des Bundesverbandes Flächenheizungen und Flächenkühlungen e.V. zertifizieren lassen. Sie garantieren mit dem Siegel, dass ihre Flächenheizung den Kriterien des BVF gerecht wird – in Sachen Qualität, Kompetenz und Sicherheit. Das BFV-Siegel hilft somit dem Verbraucher bei der Wahl einer Flächenheizung, deren Komponenten optimal aufeinander zugeschnitten sind.

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"Ratgeber zur Heiztechnik von Flächenheizungen" wurde am 15.10.2017 das letzte Mal aktualisiert.