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Elektrische Freiflächenheizungen im Vergleich: Technik, Verlegung und Stromverbrauch

Wie funktionieren Freiflächenheizungen? Welche Typen gibt es? Wann wird welches System eingesetzt? Wieviel Strom verbraucht eine elektrische Außenflächenbeheizung?

Schnee und Eis machen so manche Treppe, Terrasse, Auffahrt oder Parkplatz zu einer Rutschpartie. Wer sicher durch den Winter kommen möchte, ohne permanent Schnee zu schippen und Eis zu kratzen, der sollte sogenannte Freiflächenheizungen einsetzen. Elektrisch betrieben, sorgen Sie jederzeit für eis- und schneefreie Wege ums, zum und vom Haus. Sie lassen sich so steuern, dass Sie lediglich das Gefrieren von Eis- und Schnee zum gewünschten Zeitpunkt vermeiden.

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Einsatzbereiche von Heizsystemen für Freiflächen

Freiflächenheizungen kommen überall da zum Einsatz, wo bedingt durch Schnee und Eis Personen- und Sachschäden automatisch und sicher vermieden werden sollen. Dabei handelt es sich nicht nur um Wege, Treppen, behindertengerechte Rampen und Auffahrten, sondern auch Dachflächen wie Dachkehlen oder Traufen, von denen Schnee oder auch Eiszapfen auf die Hausbewohner, Hotelgäste oder Passanten fallen könnten. Daher kommen Freiflächenheizungen nicht nur im privaten Bereich, sondern auch häufig im Gewerbe und in der Industrie wie z. B. bei Laderampen zum Einsatz.

Hier sehen Sie die Heizmatte DSN von Etherma, die planeben als Dachflächenheizung verlegt werden kann. (Foto: ETHERMA - Deutschland GmbH)
Auf freien Außenflächen wie Flachdachbereichen kommen robuste Heizmatten zum Einsatz. Die Heizmatte DSN von Etherma besteht dazu aus einem speziell mit einem UV-beständigen Teflonfaden vernähtem Glasseiden-Panzergeflecht, auf dem ein 2-poliger Heizleiter mit Schutzgeflecht und UV-beständiger Außenisolierung aufgebracht ist. (Foto: ETHERMA - Deutschland GmbH)

Elektrische Flächenheizungen im Außenbereich erhöhen aber nicht nur die Sicherheit für Menschen und verringert Unfallgefahren im Winter, sondern ersparen Kommunen, Unternehmen und Hausbewohnern auch das lästige Räumen von Schnee und Eis. Sie schont Umwelt und Bausubstanz, weil kein Streusalz eingesetzt werden muss. Auch die Ökobilanz stimmt, wenn der benötigte Strom aus regenerativen Quellen stammt. Zudem ist die Freiflächenbeheizung vor Eingängen eine insgesamt "saubere" Sache, da weder Salz, noch Splitt oder Sand über die Schuhe ins Gebäude getragen und so auch hochwertige Belagsoberflächen vor einem Verkratzen geschont werden. Letztlich bleibt auch das aufwändige Abfegen und Entsorgen von Splitt oder Sand im Frühjahr aus.

Mit einer Freiflächenheizungen halten Sie Ihre Einfahrt im Winter immer schnee- und eisfrei, sparen Streumittel und aufwendiges Schneeräumen. (Grafik: Bundesverband Flächenheizungen und Flächenkühlungen e.V., Dortmund)
Mit einer Freiflächenheizungen halten Sie Ihre Einfahrt im Winter immer schnee- und eisfrei, sparen Streumittel und aufwendiges Schneeräumen. (Grafik: Bundesverband Flächenheizungen und Flächenkühlungen e.V., Dortmund)

Technische Regelung elektrischer Freiflächenheizungen

Die Regelung elektrischer Freiflächenheizungen muss so konzipiert sein, dass sie immer nur dann die Heizung aktiviert, wenn eine Glättebildung zu erwarten ist. Sie soll dann so lange heizen, bis die Freifläche vollständig abgetaut ist, sodass es zu keinem weiteren Gefrieren von zurückbleibender Feuchtigkeit kommen kann. Dies stellt ebenfalls sicher, keinen ünnötigen Strom zu verbrauchen.

Wichtigstes Element dieser speziellen Heizungsregelung ist daher der Feuchte- und Temperaturfühler sowie der Eismelder. Diese sorgen für einen vollautomatischen, energiesparenden Betrieb des Freiflächenheizsystems. Dabei werden Temperatur und Feuchtigkeit permanent präzise erfasst und der optimale Einschaltzeitpunkt ermittelt. Der Eismelder nimmt seinen Betrieb erst dann auf, wenn akute Gefahr für Schnee, Eis oder Eisregen besteht. Nach dem Abtauen schaltet sich das Heizsystem wieder selbsttägig ab. Somit wird kein Strom verschwendet.

Wie die Fühler positioniert werden, muss individuell je nach den örtlichen Gegebenheiten entschieden werden. Wichtig dabei ist, dass die Messung der Fühler nicht durch äußere Einflüsse wie z.B. Abwärme des Hauses, Verschattung verfälscht werden. Kommt lediglich ein Fühler zum Einsatz, so sollte dieser an der Stelle positioniert werden, an der zuerst mit einer Vereisung zu rechnen ist. Bei Verwendung von zwei Sensoren werden diese zur optimalen Überwachung unterschiedlichen Bedingungen ausgesetzt, wie z. B. im südlichen Bereich der Fläche mit Sonneneinstrahlung und im nördlichen Bereich mit längeren Schattenphasen. Beim Einbau des Fühlers sollte anstelle der Fühlerhülse zunächst eine Fühlerhülse oder ein entsprechendes Formstück eingesetzt werden.

Die Installation des Reglers mit Ansteuerung erfolgt in einer bereits vorhandenen Unterverteilung oder in einem separaten Verteilerkasten. Freiflächenheizungen mit Regler-Display zeigen alle Soll- und Ist-Werte an: die Bodentemperatur, die Lufttemperatur, den Feuchtegrad und ob die Heizung an- oder ausgeschaltet ist. Mindestheizzeit und Nachheizzeit sollten individuell einstellbar sein.

Verlegen von Freiflächenheizungen bei verschiedenen Bodenbelägen

Je nach den Anforderungen des Belages kommen Heizleitungen, Heizmatten oder Heizbänder zum Einsatz. Alle müssen dabei entsprechend der IEC 60800 bzw. IEC 62395-1 zertifiziert und den Anforderungen für isolierte Heizleitungen geltenden Norm VDE DIN 0253 entsprechen, um den Einflüssen und Belastungen der Freifläche standzuhalten.

Grundsätzlich werden die Heizleitungen in einem geringen Abstand zueinander und nahe unter der Belagsoberfläche verlegt. Da sich die Wärme kreisförmig um den Heizleiter ausbreitet, sollten die Heizleiterabstände so gewählt werden, dass sich ein gleichmäßiger Abtauvorgang ergibt. Dies sind bei gängigen Heizleistungen in etwa zwischen 5 bis 10 cm. Bei einem Heizleitungsabstand von 10 cm kann mit einer Längenbelastung von rund 30 W/m gerechnet werden. Größere Abstände müssen mit einer entsprechend höheren Längenbelastung geplant werden, da die Fläche sonst ungleichmäßig Abtauen würde.

Schematische Darstellung der Heizwärmeverteilung bei unterschiedlichem Abstand der Heizleitungen einer Freiflächenheizung. (Grafik: energie-experten.org)
Schematische Darstellung der Heizwärmeverteilung bei unterschiedlichem Abstand der Heizleitungen einer Freiflächenheizung. (Grafik: energie-experten.org)

Für den Bau der Freifläche gelten die Bestimmungen der DIN und VOB. Der Unterbau wird i.d.R. nur in Ausnahmefällen je nach Anwendungsbestimmung gedämmt oder mit einer Feuchtigkeitssperre ausgerüstet werden. Für Sensorleitungen und auch die Versorgungsleitungen sollten gleich in der Planungsphase geeignete Leerrohre vorgesehen werden, um die Verlegung in der Heizmattenebene weitestgehend zu vermeiden.

Platten- oder Steinbelag

Auf Privatgelände gibt es häufig Wege, die mit Platten belegt oder mit Steinen gepflastert sind. Um diese Wege im Winter mit einer Freiflächenheizung schnee- und frostfrei zu halten, wird das Heizsystem i.d.R. in einer Sandschicht auf dem Schotterbett installiert. Die Kaltleiter werden dabei seitlich am Heizsystem vorbei zum Anschlusspunkt geführt. Darauf folgt eine weitere mindestens 2 cm dicke Schicht aus Sand oder Mörtel und letztlich der Oberbelag.

Speziell vorgefertigte Freiflächenheizungen wie der von AEG Haustechnik und Lithonplus entwickelte, patentierte Systemverbund „LP 5 Comfort“ sorgen zudem für eine schnelle und sichere Verlegung. Das AEG Heizkabel DIC 25 wird dabei eine 8 Millimeter tiefe Profilierung an der Unterseite der Lithonplus Pflastersteine eingelegt und dann ohne weitere Verlegehilfen auf einem Splitt- bzw. Sandbett verlegt.

Estrichbelag

Soll eine aus Estrich bestehende Freifläche beheizt werden, so wird das Heizsystem auf der Betonsohle verlegt und befestigt. Die Sohle wird dann mit einer Zementschlämme eingestrichen, damit der Estrich besser haftet. Dann wird die Freiflächenheizung mit einer rund 30 bis 60 cm dicken Schicht Estrich bedeckt. Dabei ist zu beachten, dass das Heizsystem nicht durch Dehnungsfugen führen. Die Kaltleiter müssen in diesen Bereichen zudem mit einem Schutzrohr geschützt werden.

Gussasphaltbelag

Ähnlich werden auch Freiflächen mit einem Gussasphaltbelag beheizt. Auf den vorhandenen Untergrund wird dabei jedoch zunächst eine rund 25 mm dicke Asphaltschicht aufgetragen auf die dann nach dem Auskühlen die Freiflächenheizung verlegt und befestigt wird. Dann wird eine zweite Schicht Asphalt in einer Dicke von 30 mm gegossen. Aufgrund der hohen Temperaturen des Asphalts müssen entsprechend resistente Gussasphalt-Heizsysteme verwendet werden.

In Parkhäusern können Elektro-Flächenheizungen unter dem Asphalt verlegt werden, um den PKW jederzeit eine sichere Ein- und Ausfahrt zu ermöglichen. (Grafik: Bundesverband Flächenheizungen und Flächenkühlungen e.V., Dortmund)
In Parkhäusern können Elektro-Flächenheizungen unter dem Asphalt verlegt werden, um den PKW jederzeit eine sichere Ein- und Ausfahrt zu ermöglichen. (Grafik: Bundesverband Flächenheizungen und Flächenkühlungen e.V., Dortmund)

Betonflächen

Um freie Betonflächen zu beheizen, bedarf es besonders robuster Heizmatten bzw. Heizleitungen, die der mechanischen Belastung standhalten können. Die Freiflächenheizung wird dabei i.d.R. direkt auf der Bewehrung mit Kabelbindern fixiert. Werden Heizmatten verwendet, so sollten diese am Trägergewebe befestigt werden. Dann wird entsprechend den baulichen Erfordernissen der Beton aufgefüllt. Die Überdeckung von Freiflächenheizungen mit Beton beträgt i.d.R. etwa 20 bis 50 mm.

Experten-Tipp: Sind Ablaufrinnen auf der zu beheizenden Freifläche vorhanden, so sollten auch diese und auch die Ablaufrohre bis zur Frostgrenze beheizt werden.

Möglichkeiten zur Verlegung einer Treppenheizung

Um Treppen zu beheizen, empfehlen sich aufgrund der vergleichsweise kleinen Teilflächen der Stufen der Einsatz von speziellen Treppenheizungen, deren Heizleiter für diese Anordnung vorkonfektioniert wurden. Werden Montagebänder oder -stege aus Stahlblech oder Kunststoff verwendet, so werden diese direkt auf oder in der zu beheizenden Fläche befestigt.

Alternativ können auch Nuten gefräst werden, in die die Heizleitungen verlegt werden. Durch die oberflächennahe Verlegung in einer Nut verringert sich der Energieverbrauch. In den seitlichen Bereichen der Verschleifung muss der Fachmann die Biegeradien mit einem Meisel ausstemmen, da das Heizkabel innerhalb der Nut nicht über scharfe Kanten geführt oder gequetscht werden darf.

Das Verlegen der Heizleitungen mit Kunststoffstegen spart hingegen Zeit gegenüber dem Fräsen von Nuten, führt aber zu einem etwas höheren Aufbau. Die Rasterstege machen das System formstabil und gewährleisten durch den gleichbleibenden Verlegeabstand eine gleichmäßige Wärmeverteilung. Dabei sollten die Heizschleifen bis zur Stufenkante gelangen, weil in diesem Bereich die Rutschgefahr durch Eisbildung am größten ist. Darauf folgt bereits der Oberbelag in einem Mörtelbett.

Der Einbau der Heizleiter erfolgt zwischen der untersten Betonschicht der Treppe und dem Schutzestrich bzw. Mörtel auf den Stufen unterhalb des Treppenoberbelags. Bei der Wahl des Treppenbelags gilt: Je geringer die Überdeckung der Heizleiter, desto kürzer ist die Aufheizzeit des Systems. Eine Überdeckung von mehr als 8 cm ist nicht zu empfehlen.

Das vorkonfektionierte AEG Heizkabel DIC 25 ist in Längen zwischen 4 und 100 m lieferbar und kommt bei Treppen, kleinen oder verwinkelten Flächen sowie auf Zugangswegen unter speziellen Pflastersteinen zum Einsatz. (Fotos: AEG Haustechnik)
Das vorkonfektionierte AEG Heizkabel DIC 25 ist in Längen zwischen 4 und 100 m lieferbar und kommt bei Treppen, kleinen oder verwinkelten Flächen sowie auf Zugangswegen unter speziellen Pflastersteinen zum Einsatz. (Fotos: AEG Haustechnik)

Heizleistung und Stromverbrauch von Außenflächenheizungen

Je nach den klimatischen Standortbedingungen (z. B. Schneefallmenge) und den baulichen Verhältnissen (z. B. freie oder windgeschützte Objektlage) kommen unterschiedlich leistungsstarke Systeme zum Einsatz. So werden bei Freiflächen elektrische Heizungen mit rund 200 bis 400 Watt/m2 eingesetzt, während man bei Treppen, die in der Regel Frost exponierter ausgesetzt sind, Heizleistungen von etwa 300 bis 500 Watt/m2 bedarf.

In der Praxis hat sich jedoch eine spezifische Heizleistung von 300 W/m2 etabliert. Andere Leistungen werden eher für Sonderanwendungen oder bei einer besonders tiefen Einbettung der Heizleitungen eingesetzt. In Abhängigkeit der Außentemperaturverhältnisse am jeweiligen Standort ist mit rund 100 bis 300 Betriebsstunden pro Jahr zu rechnen. Näherungsweise kann daher unter Nutzung eines Eis- und Schneemelders mit einem jährlichen Energieverbrauch von 25 bis 50 kWh/m2 beheizter Fläche gerechnet werden.

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"Technik, Verlegung & Verbrauch von Freiflächenheizungen" wurde am 02.10.2018 das letzte Mal aktualisiert.