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Elektro-Fußbodenheizung
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:

  • Die Aufladung soll während der nächtlichen Niedertarifzeit abhängig von den Forderungen des zuständigen EVU, den Wünschen des Kunden und der technischen Konzeption der Fuß­boden-Speicherheizungsanlage entwe­der an das Ende (Rückwärtssteuerung) oder in die Mitte (Spreizsteuerung) der Freigabedauer gelegt werden.
  • Die Aufladung des Heizestriches soll von der Witterung (Tages-Durch­schnittstemperatur) und nicht von der zum Zeitpunkt der Aufladung herrschenden Außentemperatur abhängig sein.
  • Die im Heizestrich von der letzten Aufladung verbliebene Wärme muss berücksichtigt werden. Während der Aufladung muss die Fußbodentempe­ratur überwacht werden, um Überla­dungen zu vermeiden.
  • Es muss gewährleistet sein, dass in den festgelegten Freigabedauern nur die Wärmemenge gespeichert wird, die den Raum beziehungsweise das Ge­bäude bei der zu erwartenden Außentemperatur mit einer vom Benutzer ge­wünschten Raumtemperatur beheizt. Die im Heizestrich gespeicherte Wär­memenge soll also nicht oder nur ge­ringfügig größer sein als es die Ge­samtwärmeverluste des folgenden Tages erwarten lassen.

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