Regelung von Fussbodenheizungen

^{Quelle: www.kermi.de}

Um die Raumtemperatur der mit einer Fußbodenheizung ausgestatteten Räume unabhängig voneinander regeln zu können, erhält jeder Raum mindestens einen absperrbaren Heizkreis. Die Gesamtlänge eines Heizkreises sollte aus Gründen des maximal zulässigen Druckverlustes ca. 100 - 150 m nicht überschreiten ( abhängig vom Hersteller ). Größere Räume sollten in mehrere, gleichlange Heizkreise unterteilt werden. Zusammengeführt werden die einzelnen Heizkreise an einem zentral angeordneten Heizkreisverteiler. Jeder Heizkreis wird in Vor- und Rücklauf unterteilt. Der Weg vom Heizkreisverteiler zum Heizkreis des Raums wird dabei als Vorlauf bezeichnet. Der Weg vom Heizkreis des Raums zum Heizkreisverteiler wird als Rücklauf bezeichnet.

^{Quelle: www.kermi.de}

Der Heizkreisverteiler wird meist an einem zentralen Punkt im Geschoss angeordnet und in sogenannten Verteilerschränken ( Aufputz oder Unterputz ) untergebracht. Je nach Größe des Verteilers können 2 - 12 Heizkreise angeschlossen werden.

Beispiel: Verteilerschrank für Unterputz-Installation

^{Quelle: www.kermi.de}

Im Wesentlichen bestehen Heizkreisverteiler aus:

• Vor- und Rücklaufsystem ( Messing oder Edelstahl, auf zwei Verteilerbalken nebeneinander angeordnet )
• Thermostateinsätze für Stellantriebe
• Durchflussanzeiger
• Füll- und Entleerungsventile

^{Quelle: www.kermi.de}

Der Heizkreisverteiler sorgt für eine gleichmäßige Wärmeverteilung in allen Heizkreisen. Jeder einzelne Heizkreis kann am Heizkreisverteiler hydraulisch abgeglichen werden. Der hydraulische Abgleich ist erforderlich, da die einzelnen Bauteile der Fußbodenheizung (z. B. Heizkreisverteiler, Heizkreise etc.) verschieden hohe Strömungswiderstände erzeugen. Eine gleichmäßige Wärmeverteilung ist nur mit gleich hohen Strömungsverhältnissen in allen Heizkreisen möglich. Die Verteiler verfügen über einen Vorlaufbalken mit je einem integrierten Durchflussmengenanzeiger pro Heizkreis zum Einregulieren der Durchflussmenge. Die durchströmende Wassermenge kann am Schauglas abgelesen werden. Außerdem verfügen sie über einen Rücklaufbalken mit je einem integrierten Thermostateinsatz pro Heizkreis zum Anschluss von Stellantrieben.

Beispiel: Thermostateinsatz und Durchflussmengenanzeiger

^{Quelle: www.kermi.de}

^{Quelle: www.kermi.de}

Moderne Fußbodenheizungen verfügen über eine witterungsgeführte Regelung. Das heißt, die Wärmezufuhr erfolgt in Abhängigkeit zur Außentemperatur. Ergänzt wird sie durch die, von der Energieeinsparverordnung geforderte Einzelraumtemperaturregelung. Die Einzelraumtemperaturregelung erfolgt durch ein Vorlaufregulierventil ( Bauteil des Heizkreisverteilers ) mit Stellantrieb. Jede Abweichung vom Sollwert der Raumtemperatur wird vom Raumtemperaturregler erfasst und veranlasst den Stellantrieb eine entsprechende Hubbewegung an das Ventil weiterzugeben. Es öffnet oder schließt. Die Spannungsversorgung der Systemkomponenten erfolgt über die Klemmleiste. Befehle des Raumtemperaturreglers werden über die Klemmleiste an die Stellantriebe weitergeleitet.

Zur Realisierung einer einfach aufgebauten Einzelraumregelung für Fußbodenheizung benötigt man also:

• Raumtemperaturregler ( pro Raum 1x )
• Klemmleiste ( je nach Hersteller für eine bestimmte Anzahl Raumtemperaturregler und Stellantriebe geeignet )
• Stellantriebe ( pro Heizkreis 1x )

Beispiel: Raumtemperaturregler Aufputz

^{Quelle: www.kermi.de}

Beispiel: Klemmleiste

^{Quelle: www.kermi.de}

Beispiel: Stellantrieb

^{Quelle: www.kermi.de}

Aus Gründen der Behaglichkeit spielt die Temperatur der Fußbodenoberfläche eine entscheidende Rolle. Aus physiologischen und medizinischen Gründen, z.B. zum Vermeiden von Venenerkrankungen ist die Oberflächentemperatur zu begrenzen.

Nach DIN 1264 sind als maximale Oberflächentemperaturen festgelegt:

• 29° C in Aufenthaltszonen ( Wohn- und Bürogebäude )
• 33° C in Bädern und Schwimmhallen
• 35° C in Randzonen

Durch die höheren Temperaturen in den Randzonen können Wärmeverluste, zum Beispiel von großen Fensterflächen, ausgeglichen werden.

Der Selbstregeleffekt ist eine typische Eigenschaft für Heizflächen mit niedrigen Oberflächentemperaturen. Solange die Temperatur der Fußbodenoberfläche höher ist als die der Raumluft wird Wärme abgegeben. Erreicht die Raumluft die Temperatur der Fußbodenoberfläche, kann keine Wärme mehr an die Raumluft abgegeben werden. Fällt die Temperatur der Raumluft wieder, steigt die Leistungsabgabe der Fußbodenheizung.

Eine Diskussion darüber, ob eine optimal eingestellte Fußbodenheizung aufgrund des Selbstregeleffekts ohne weitere Temperaturregelung auskommt, entfällt, da die Einzelraumtemperaturregelung auch bei einer Fußbodenheizung gesetzlich von der Energieeinsparverordnung vorgeschrieben ist.

Fußbodenheizungen benötigen, wie andere Heizungssysteme auch, eine Einrichtung zur Regelung der Vorlauftemperatur. Diese wird in modernen Anlagen meist abhängig von der Außentemperatur geregelt ( Witterungsgeführte Regelung ). Niedertemperaturkessel, Brennwertgeräte und Wärmepumpen die ausschließlich mit einer Fußbodenheizung arbeiten , können, durch gleitende Betriebsweise, mit niedrigen Kesselwassertemperaturen betrieben werden und direkt in die Fußbodenheizung fahren. Bei Anlagen mit Heizkörpern und Fußbodenheizung richtet sich die Vorlauftemperatur nach dem höheren Temperaturniveau der Heizkörper ( Brennwertgerät: 55° / 45° ). Die niedrigen Vorlauftemperaturen für den Fußbodenheizkreis ( circa 30° ) werden mit Hilfe eines Mischers erzielt. Es erfolgt eine Beimischung von kühlerem Rücklaufwasser.

Beispielhaftes Hydraulikschema

^{Quelle: BTZ-Osnabrück}

1. Statischer Heizkreis ( Heizkörperkreis )
2. Gemischter Heizkreis ( Fußbodenheizungskreis )
3. Warmwasserspeicher
4. Wärmeerzeuger
5. —————————-
6. Hydraulische Weiche
7. Verteiler
8. Pumpengruppe mit Mischer ( Fußbodenheizung )
9. Pumpengruppe ungemischt ( Heizkörper )
10. Pumpengruppe ungemischt ( Speicherladung )

Beispiel: Pumpengruppe mit Mischer

^{Quelle: www.oventrop.de}

Bei älteren Fußbodenheizungen mit Kunststoffrohren ( ca. 1990 und älter ) ist davon auszugehen, dass Sauerstoff diffundieren kann ( Sauerstoffdiffusion ). Um zu vermeiden, dass mit Sauerstoff angereichertes Wasser in den Heizkessel gelangt, empfiehlt es sich, gerade im Zuge einer Kesselsanierung, eine Systemtrennung zu installieren. Der neue Wärmeerzeuger wird so vor Korrosionsschäden geschützt.

Beispiel: Systemtrennung ( Hydraulik )

^{Quelle: BTZ-Osnabrück}

Bei einer Systemtrennung im Heizsystem wird die Wasserzirkulation in zwei voneinander getrennte Kreise aufgeteilt. Dabei entsteht ein mit dem Wärmeerzeuger verbundener Kreis und der mit dem Wärmeverbraucher ( in diesem Fall die Fußbodenheizung ) verbundene Heizkreis. Die Energieübertragung zwischen den Kreisen wird von einem Wärmetauscher übernommen. Auf der Seite des Heizkessels spricht man vom Primärkreis und auf der Seite der Fußbodenheizung vom Sekundärkreis. Durch die Trennung mittels Plattenwärmetauscher benötigt man auf der Sekundärseite eine eigene Pumpe. Außerdem muss der Sekundärkreis genauso abgesichert werden wie der Primärkreis. Das heißt, er muss mit einem Membranausdehnungsgefäß, einem Sicherheitsventil, Manometer und mit einem Füll- und Entleerungshahn ausgerüstet werden.

Beispiel: Pumpengruppe mit Trennsystem

^{Quelle: www.cosmo-info.de}

Eine hydraulische Weiche wird überwiegend in Heizungsanlagen eingesetzt, um den Kesselkreis und den Verbraucherkreis hydraulisch voneinander zu entkoppeln. Im Grunde genommen, ist die hydraulische Weiche nichts anderes als ein großer Behälter mit mindestens vier Anschlüssen. Jeweils zwei Anschlüsse werden pro eingebundenem Volumenstrom benötigt. Die unterschiedlichen Kreisläufe sind dann miteinander verbunden, aber druckseitig entkoppelt, also nicht voneinander abhängig. Jeder Kreis benötigt allerdings eine eigene Umwälzpumpe.

Beispiel: Hydraulische Weiche

^{Quelle: BTZ-Osnabrück}

Ein typisches Beispiel hierfür ist der Betrieb einer Fußbodenheizung. Diese hat einen sehr großen Volumenstrom, während der Volumenstrom des Heizkessels begrenzt und kleiner als der der Fußbodenheizung ist. Hier würde es zu einer Unterversorgung kommen, was durch eine hydraulische Weiche verhindert wird. Die Vorteile einer hydraulischen Weiche liegen jedoch nicht nur in der druckseitigen Entkoppelung der Wärmeträgerströme. Auch eine einfachere Dimensionierung der Kesselkreisumwälzpumpe wird durch sie möglich. Eine wichtige Zusatzfunktion der hydraulischen Weiche ist der Schlammfang. Dies wird möglich durch die extrem niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten, die aufgrund des großen Querschnittes in der hydraulischen Weiche herrschen. Unter diesem Aspekt betrachtet ist auch jeder Pufferspeicher als hydraulische Weiche zu betreiben.