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Wärme nach Maß
Elektro-Fußbodenheizungen gestern und heute
Bereits seit fast vier Jahrzehnten sorgen Elektro-Fußbodenheizungen im Eigenheim für angenehme Wärme. Im Laufe der Zeit wurde die Technik kontinuierlich optimiert und den sich wandelnden Anforderungen angepasst.Bereits Anfang 1960 kamen die ersten Elektro-Fußbodenheizungen in Verbindung mit einem guten Wärmeschutz zum Einsatz. Namhafte Firmen wie Reimers Electrofloor, Ritter Heiztechnik, I. G. Bauerhin, Thermo Lutz, Monette, Tekmar, aber auch Elektrizitäts-Versorgungs-Unternehmen (EVU) wie RWE oder VEW erinnern an diese Anfänge. Zu dieser Zeit boomte die Industrie und in die Haushaltungen hielten viele neue Elektrogeräte wie Herde, Waschmaschinen und Kühlschränke Einzug. Der Energieverbrauch am Tag stieg gewaltig an. In den Nachtstunden verfügten die EVU über größere Schwachlastreserven, die man mit einer elektrischen Heizung gut nutzen konnte. Man entwickelte Heizgeräte, die in der Nacht ,,aufgeladen" wurden und die gespeicherte Wärme am Tag abgaben. Die vorhandenen Lasttäler konnten so durch Speicherheizgeräte, Zentralspeicheranlagen und Fußboden-Speicherheizungen ausgefüllt werden, deren Aufladung hauptsächlich in den Nachtstunden von 22.00 bis 6.00 Uhr erfolgt. Da bei der Fußboden-Speicherheizung als Speichermassen nur die raumumschließenden Wände und der Fußboden zur Verfügung stehen, ist zusätzlich eine Nachladung in den Nachmittagsstunden erforderlich, um an kalten Tagen ein ausreichendes Behaglichkeitsgefühl bis in die späten Abendstunden hinein sicherzustellen. Die ersten Systeme bestanden aus Anhydritplatten mit ausgeformten Rillen, in denen die Heizleitungen verlegt und mit Platten gleicher Größe abgedeckt wurden. Die unteren Platten befanden sich auf einer Wärmedämmschicht. Die Firma Bauerhin, Oberhausen, fertigte dann die ersten Heizmatten auf einem Webstuhl, wobei die Heizleitungen in ein Gewebe eingeflochten wurden. Große Heizleistungen kennzeichnen die Anfangszeit Am Anfang der Fußboden-Speicherheizung glaubten die Hersteller, behaglich warme Wohnräume seien nur mit großen Heizleistungen zu realisieren und installierten flächenbezogene Heizleistungen bis zu 300 Wim2. Die EVU berechneten für 1 kWh nur etwa 0,04 DM, verlangten aber bisweilen hohe Netzanschlusskosten. Um die flächenbezogenen Heizleistungen und damit die Anschlussgebühren zu reduzieren wurden die Häuser in der Folgezeit mit einer besseren Wärmedämmung ausgestattet. Ende der 60er Jahre wurde durch einen Kreis von Fachleuten aus den beteiligten Gewerben ein Arbeitskreis bei der Deutschen Elektrischen Kommission im DIN und VDE gegründet, der die Normung der Fußboden-Speicherheizung vorgenommen hat. Im März 1987 erfolgte die Veröffentlichung der DIN 44576 Elektrische Raumheizung ,,Fußboden-Speicherheizung" als Deutsche Norm. Die Sicherheitsanforderungen regelt heute die Errichtungsnorm für elektrische Fußboden- und Deckenheizungen DIN VDE 0100, Teil 520A3 (E). Ein Ergebnis der DIN 44576 ist die Reduzierung der flächenbezogenen Heizleistungen, die heute im Durchschnitt nur noch 150 W/m2 betragen und somit zur Energieersparnis und zu einer geringeren Leistungsinanspruchnahme bei den EVU führen. Stark verbesserte Systeme seit der Markteinführung Die Flächenheizsysteme sowie ihre Regelung haben sich seit der Markteinführung stark verbessert und sind heute auf einem technischen Stand, der sich nur noch in geringem Umfang optimieren lässt. Dabei wird die flächenbezogene Heizleistung immer enger den Verhältnissen der heutigen Zeit angepasst. Während man am Anfang die Heizmatten für die Elektro-Flächenheizung noch vor Ort herstellte, werden sie heute überwiegend auf modernen Maschinen gefertigt. Dazu läuft ein Kunststoffgewebe durch die Maschine, auf dem die Heizleitungen mäanderförmig fixiert beziehungsweise eingeflochten werden. Durch die Veränderung des Heizleiterwiderstandes und des Heizleitungsabstandes kann bei der Herstellung die Leistung variiert werden, so dass heute Heizmatten mit flächenbezogenen Heizleistungen von 100 bis 240 W/m2 in allen technisch sinnvollen Breiten und Längen verfügbar sind. Für trockene Räume werden schutzisolierte Heizleitungen verwendet und für Räume mit Badewanne oder Dusche Heizleitungen der Schutzklasse 1 eingesetzt. Diese Heizleitungen werden mit einer Umflechtung aus Kupferdraht versehen, die dann in die vorhandene Schutzmaßnahme einbezogen wird. Die maschinell gefertigten Heizmatten stehen dann objekt- und raumbezogen auf der Baustelle zur Verfügung.  Projektierung und Bemessung mittels Computerprogramm Im letzten Jahr ist Bauerhin dazu übergegangen, die Projektierung und die Bemessung der Fußbodenheizung mit einem speziellen Computerprogramm durchzuführen. Der Computer erstellt die Wärmebedarfsrechnung nach DIN 4701, errechnet raumweise die nach DIN 44576 benötigte flächenbezogene Heizleistung, zeichnet den Heizmattenplan mit Grund- und Zusatzheizmatten, der Verlegerichtung, den Anschlusspunkten und den Fühlereinbauorten, erstellt die Materiallisten und überwacht den Lagerbestand. Für den Kunden ist mit der Projektierung und Bemessung der Fußbodenheizung über PC eine optimale Auslegung der Heizungsanlage und eine hohe Sicherheit verbunden. Darüber hinaus kann die Verlegung der Heizmatten nach dem Heizmattenplan in kurzer Zeit erfolgen und ist damit kostengünstig für den Bauherrn. Vielfältige Anforderungen an die Aufladeregelung Für die Grundheizung einer Fußboden-Speicherheizungsanlage ist eine spezielle Aufladeregelung erforderlich. Diese besteht aus Witterungsfühler, Zentralsteuergerät, Aufladeregler und Restwärmefühler und muss sowohl den Erfordernissen der EVU entsprechen als auch dem Anwender einen automatischen Heizbetrieb ermöglichen. Die Anforderungen lassen sich wie folgt zusammenfassen:
Aufladeregelungen arbeiten heute mit modernen Mikrocomputern und erfüllen die unterschiedlichen Anforderungen der Anwender, Systemanbieter und EVU. Der Anwender kann seine Heizungsanlage dem individuellen Behaglichkeitsempfinden nach einstellen. Für die Systemanbieter ist neben der einfachen Montage, der leichten Bedienbarkeit und der Ferndiagnose auch das Aufheizprogramm für den Heizestrich wichtig. Und die EVU können mit der neuen Generation von Aufladereglern ihre Netzauslastung besser aussteuern. Einsatz der Elektro-Fußbodenheizung im Niedrigenergiehaus Aufgrund der heute gültigen Wärmeschutzverordnung wird beispielsweise für ein Gebäude mit einer Wohnfläche von 120 m2 nur noch eine Anschlussleistung von 14,4 kW benötigt. Die Transmissionswärmeverluste werden durch eine optimale Wärmedämmung gering gehalten und die Lüftungswärmeverluste durch eine kontrollierte Lüftung reduziert. Im Niedrigenergiehaus leisten Zu- und Abluftsysteme mit Wärmerückgewinnung zusätzlich einen Beitrag zur Energieeinsparung. Das Heizsystem muss diesen Gegebenheiten angepasst werden. Eine Elektro-Fußboden-Direktheizung, die unmittelbar unter Fliesen, keramischen Platten, Textilboden oder Parkett ausgelegt werden kann, eignet sich besonders für diese Gebäude. Vorteile des Systems liegen in der schnellen und direkten Wärmeabgabe, den günstigen Ke~eIe1genscnaften. dem hohen Wirkungsgrad, der Anpassungsfähigkeit und der unsichtbaren Installation. Die Anschlussleistung liegt bei Niedrigenergiehäusern deutlich unter zehn Kilowatt. Die Investitionskosten und die Betriebskosten sind im Vergleich zu anderen Heizsystemen niedrig, sofern das versorgende EVU eine entsprechende Strompreisregelung anbietet. Bei Niedrigenergiehäusern mit Wärmerückgewinnungsanlage wird die Fußbodenheizung nur an den sehr kalten Tagen in Betrieb genommen wenn die Wärmepumpe und gegebenenfalls der Nacherhitzer den Wärmebedarf des Gebäudes oder einzelner Räume nicht mehr decken können. Dabei wird jeder Raum gesondert über einen Raumthermostaten mit Bodenfühler ein- und abgeschaltet sowie geregelt. Die Freigabezeit der Fußboden-Direktheizung, die vom EVU zugestanden werden, kann dabei weniger als 24 Stunden betragen. FAZIT : Elektro-Fußbodenheizungen wurden bereits Anfang der 60er Jahre entwickelt. Heute stehen technisch ausgereifte Systeme zur Verfügung, die sich exakt an den jeweiligen Wärmebedarf anpassen lassen. Ein besonders interessantes Einsatzgebiet ist heute das Niedrigenergiehaus, wo die Elektro-Fußbodenheizung Wärmebedarfsspitzen |