Wandheizung

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Wechseln zu: Navigation, Suche
Kunststoff-Aluminiumrohr mit Lehm verputzt

Die Wandheizung gehört zur Familie der Flächenheizungen und sorgt für die Erwärmung eines Raumes durch Wärmeabgabe der Wände mit einem relativ hohen Strahlungsanteil.

Geschichte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bereits die Römer nutzten das Prinzip der kombinierten Fußboden- und Wandheizung im Hypokaustum: Hohlräume im Fußboden bzw. in den Wänden wurde durch Abgase und/oder warme Luft beheizt.[1] Erste Warmwasser-Wandheizungen wurden um 1910 in England ausgeführt. Die erste Standard-Wandheizung unter der Marke Sera-Wandheizung wurde 1979 angeboten.

Systeme[2][Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Außenwand-Wandheizung/-kühlung (innenseitig)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das System wird im Putz oder als Trockenbausystem verlegt, bei Massivmauerwerk meist mit Wärmedämm-Zwischenschicht. Es wird vorzugsweise im reinen Niedertemperaturbereich betrieben. Diese Anordnung gilt als physiologisch günstig.

Innenwand-Wandheizung/-kühlung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das System wird im Putz oder als Trockenbausystem verlegt und gestattet beliebige, im Heizbetrieb auch hohe Betriebstemperaturen. Bei Gips- bzw. Lehmputzen sollte die Vorlauftemperatur 50 °C jedoch nicht überschreiten.

Bauteilheizung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bei der Bauteilheizung/-kühlung wird ein massives Bauteil durch ein integriertes Heizsystem komplett temperiert und funktioniert als Wärmeenergiespeicher.

Leitungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Diese Systeme werden auf die Wand aufgebracht, entweder als fertige Trockenbauplatten oder als frei verlegte Rohrleitungen. Letztere müssen anschließend in Putz eingebettet werden. Die Dicke der Putzüberdeckung über Rohrscheitel beträgt in der Regel 1 cm bzw bei Verwendung von speziellem Werktrockenmörtel genügt 5 mm[3]. Verkleidung mit Keramikfliesen, Fliesen, Marmor oder anderen Steinen ist möglich. Als Putze eignen sich Kalk-, Gips-, Lehm- oder Silikatputze. Putze mit Zementanteilen von mehr als nur wenigen Prozent härten häufig zu starr aus und können sich aufgrund der Wärmeausdehnung flächig von der Wand lösen oder Risse entwickeln. Beim Verputzen sollte über den Heizrohren ein Armierungsgewebe aus Glasfaser oder Jute eingearbeitet werden. Die Putzstärke beträgt bei Verwendung von traditionellen Materialien meist 30 bis 35 mm.

Warmwasserheizung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Diese Art Wandheizungen sind eine Weiterentwicklung der Fußbodenheizung, wobei der Estrich durch eine dicke Putzschicht ersetzt wird. Auf einer Wand werden Rohre oder auch Kapillarrohrmatten aufgebracht. Nach der Rohranordnung unterscheidet man Registersysteme, bei denen zwischen Vorlauf- und Rücklaufrohr Registerrohre angebracht sind, ihr Vorteil ist z. B. ihre kurze Ansprechzeit, sowie Endlosrohrsysteme, wie in der Fußbodenheiztechnik üblich, die eher kostengünstig sind. Dabei sollten Vorlauf und Rücklauf möglichst parallel geführt werden, weil dann wärmeres und kälteres Wasser dicht nebeneinander fließen und sich die durchschnittliche Temperatur des Wassers somit gleichmäßig auf die gesamte Fläche der Wand verteilt. Das Wasser wird durch eine Umwälzpumpe transportiert. Als Rohrmaterial dienen Kupfer oder Metallverbund – gängig sind 12 bis 16 mm Durchmesser – oder Kunststoff. Für Registersysteme sind auch kleinere Rohrdurchmesser möglich bzw. üblich. Es werden vormontierte oder standardisierte Elemente angeboten, die nur noch an der Wand befestigt und miteinander verbunden werden müssen. Der Abstand der Rohre liegt zwischen 5 und 20 cm. Wandheizungen werden in Innen- und Außenwände integriert. Dies geschieht als

  • Nasssystem
  • bauseits durch Einputzen (auch nachträglich),
  • Verlegung in Schienen, die auf der Wand befestigt werden,
  • Trockensystem[4]
  • durch Aufbringen von Verlegeplatten (Wandheizung im Trockenbau)
  • aus Polystyrol-Hartschaum mit Wärmeleitlamellen, integriertem Kunststoffrohr und einer Abdeckung mit Gipskarton bzw.
  • Lehmbauplatten oder Trockenbauplatten mit integriertem Rohrsystem sowie

Elektroheizung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Zur elektrischen Wandheizung wird eine dünne Heizmatte auf die Wand aufgebracht bzw. eingeputzt, durch die dann elektrischer Strom geleitet wird, der den Leiter erwärmt. Dazu sind Matten unterschiedlicher Größe und Heizleistung im Handel.

Hohlräume[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Luft[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Nach dem Prinzip des römischen Hypokaustum wird erwärmte Luft durch Hohlräume in der Wand geleitet. Die eingeschlossene Luft wird unten erwärmt, steigt auf und gibt dabei ihre Wärme an die Wand ab, um dann wieder abzusinken und erneut erwärmt zu werden – eine Art Kreislauf (kann auch durch Ventilatoren unterstützt werden).

Abgase[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Hinter der zu beheizenden Wand verlaufen meist liegende Züge eines Kachelofens. Dieser kann außerhalb beheizt werden, um Staub und Asche fernzuhalten – oder ist auch in den Raum integriert.

Technische Details[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Voraussetzungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Außenwände müssen eine genügende Wärmedämmung aufweisen. Bei schlecht gedämmten Außenwänden sind die Transmissionswärmeverluste hoch, sodass mit hohen Energiekosten zu rechnen ist. Als Richtschnur gilt ein U-Wert (früher k-Wert) von < 0,35 W/m²K, bei Altbauten gibt man sich schon mit < 0,5 W/m²K zufrieden. Unter bestimmten Voraussetzungen lässt sich z. B. bei Altbauten, Fachwerkhäusern etc., eine Wärmedämmung nachträglich innen aufbringen, wenn diese wasserdampfundurchlässig gestaltet wird. Eine Anbringung der Wandheizung an Innenwänden ist energetisch, an Außenwandinnenseiten physiologisch vorteilhafter.

Heizleistung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Werden Mehrschichtverbundrohre von 16 mm Durchmesser im Abstand von 10 cm verlegt und in 30 bis 35 mm Putz eingebettet, so liegt die Heizleistung bei etwa 85 W/m², wenn die Vorlauftemperatur 35 °C beträgt; dabei enthält 1 m² dieses Systems ca. 1 Liter Wasser. Im Allgemeinen muss man immer die Heizgrenzkurve in Betracht ziehen. Bei einer Wandheizung liegt die Heizgrenzkurve bei ca. 160 W/m². Die Heizgrenzkurve bei der Wandheizung wird nach folgenden Vorgaben ermittelt: Wärmeübergangskoeffizient 8 W/m²K X max. Wandübertemperatur bei 40 °C physikalischer Grenztemperatur

Beispiel einer Auslegungswärmestromdichte: Wärmeübergangskoeffizient 8 W/m²K und eine Wandübertemperatur von ca. 8 °C bei 35 °C Vorlauftemperatur und 20 °C Raumtemperatur in einem Nasssystem ergibt eine Wärmestromdichte von ca. 66 W/m².

Planung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Wandheizung an einer Außenwand

Wandheizungen werden entsprechend der Heizwärmebedarfsberechnung geplant. Allgemein geht man dabei von folgenden Annahmen aus:

  • Vorlauftemperatur Bei Wärmepumpen 35 °C, bei sonstigen Heizquellen 40 °C maximal 80 °C (bei heiß eingeputztem Lehmputz auch höher),
  • Raumtemperatur 20 °C für normale Räume und 24 °C für Badezimmer,
  • die Oberflächentemperatur der Wände sollte die physiologische Grenze von ca. 40 °C keinesfalls überschreiten,
  • die Außentemperatur ist abhängig vom jeweiligen Standort z. B. Berlin −14 °C.

Die Wandheizung erfordert eine genaue Planung. Wichtig dabei sind die entsprechenden Stellflächen für Möbel etc., um in den entsprechenden Jahreszeiten den Wärmebedarf des Raumes abdecken zu können. Verstellen von Heizflächen macht das System träger (wie z. B. Teppich auf Fußbodenheizung). Außenwand-Anordnungen sind in dieser Hinsicht weniger empfindlich. Die Lage der Rohre sollte dokumentiert werden (Foto mit Metermaß); denn eine Beschädigung der Rohre durch z. B. einen Bildernagel kann zu Wasserschäden führen. Zur nachträglichen Feststellung gibt es auch temperaturabhängig farbverändernde Folien, Metallsucher etc. mit denen durch einfaches Auflegen auf die Wand die Rohrlage kontrolliert werden kann.

Energieeffizienz[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die erhöhte Wandtemperatur an Außenwänden führt zu erhöhten Energieverlusten.

Beispiel:

  • Außentemperatur 0 °C
  • Innenwandtemperatur ohne Wandheizung 20 °C
  • Innenwandtemperatur mit Wandheizung 25 °C

Da der Wärmeabfluss direkt vom Temperaturunterschied zwischen außen und innen abhängt, wird der Wärmeverlust für die Alternative mit Wandheizung regelmäßig höher sein. Eine Wandheizung verringert zwar den Feuchtegehalt der Wand und verbessert hierdurch deren Wärmedämmwert (U-Wert), dies reicht jedoch nicht aus, den erhöhten Wärmeverlust auszugleichen.

Wenn die Wände folgende Wärmedämmwerte nicht erreichen, die sich an der Energieeinsparverordnung orientieren[3], sollte auf eine Wandheizung verzichtet werden:

  • Außenwand Neubau: U-Wert ≤ 0,35 W/(m·K)
  • Außenwand Altbau: U-Wert ≤ 0,45 W/(m·K)
  • Trennwand zwischen verschiedenen Nutzungseinheiten: Rλ = min. 0,75 (m2·K)/W

Kommt eine zusätzliche Fassadendämmung nicht in Betracht, können vor der Installation der Wandheizung Innen-Dämmplatten aus Holzfasern, Kork, Zellulose, Calciumsilikat oder anderen Materialien, die zu einer kapillaren Ableitung des im Winter entstehenden Tauwassers fähig sind, auf die Wandoberfläche aufgebracht werden.

Rohrsysteme[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Verlegung von Wandschleifen aus sauerstoffdichtem Kunststoffrohr ist in jeder Hinsicht unproblematisch. Zu achten ist auf die Wärmebeständigkeit des Rohres, wenn Teile der Heizungsanlage mit einer höheren Temperatur gefahren werden, da bei einer Störung des Mischventils auch die Wandheizung mit der höheren Temperatur belastet werden kann. Für den Fall, dass das Rohr durch einen Nagel o. Ä. penetriert wird, sollten Rohrverbinder oder Reparaturmuffen in den entsprechenden Größen bereitgehalten werden. Die Position von reinen Kunststoffrohren kann nicht mit üblichen Leitungssuchgeräten festgestellt werden. Wenn die Heizung in Betrieb ist, kann die Ortung der Rohre mit wärmesensitiver Folie erfolgen. Das Rohr selber wird in der Regel durch ein Einfrieren der Rohre beim Ausfall der Heizungsanlage nicht geschädigt. Aufgrund der Elastizität des Rohres führen Temperaturschwankungen nicht zu nennenswerten Spannungen im Material. Die Lebensdauer der Rohre hängt deutlich von der Qualität des verwendeten Materials ab.

Die Kunststoffrohre werden üblicherweise durchgehend in einer Länge von einem zentralen Verteilerkasten aus verlegt, sodass keine Zwischenverbinder auf der Wandfläche platziert werden müssen, welche eine größere Putzstärke oder eine Aussparung in der Wandoberfläche erfordern würden.
Soll die Heizungsanlage durch solar gewonnene Wärme unterstützt werden, können durch die Verwendung von Systemen mit geringem Rohrabstand oder Kapillarmatten die Vorlauftemperaturen noch weiter reduziert werden, was eine bessere Ausnutzung der Sonnenwärme ermöglicht. Falls das Material nicht sauerstoffdicht ist (wie z. B. Polypropylen), muss eine Trennung des Heiz- vom Kesselkreislauf erfolgen und es dürfen keine Bauteile aus Messing im Heizkreislauf enthalten sein. Die übliche Höchstlänge des einzelnen Heizkreislaufs beträgt bei einem 16-mm-Mehrschichtverbundrohr 80 m.

Die Verlegung von Kupferrohr ist deutlich aufwändiger, da das Rohr nicht ohne Hilfsmittel gebogen werden kann und deutlich mehr Press- oder Lötverbindungen erforderlich werden. Durch die Verwendung vorgefertigter Rohrregister kann die Montage vereinfacht werden.[5] Kupferrohr sollte in Wänden aus alkalischen Baustoffen (Zement- und Kalkputz) mit Schutzmantel verlegt werden, wenn damit zu rechnen ist, dass der Wandaufbau häufiger durch die Einwirkung von Schlagregen, aufsteigender Bodenfeuchtigkeit oder Spritzwasser durchfeuchtet wird (solange die Heizung in Betrieb ist, ist die Wand in der Regel ausreichend trocken). Kleine Löcher in Kupferrohr lassen sich sehr einfach durch das Auflöten eines Stücks Kupferblech reparieren, welches z. B. aus einem Rohrstück der nächstgrößeren Nennweite geschnitten wurde. Kupferrohr mit geringem Durchmesser wird durch das Gefrieren des enthaltenen Wassers in der Regel nicht zerstört, jedoch können Lötverbindungen undicht werden.

Bei der Installation des Rohrsystems ist darauf zu achten, dass Lötverbindungen durch Längenänderungen des Rohres bei Temperaturschwankungen des Heizmittels nicht übermäßig belastet werden, indem die Länge der geraden Leitungsstücke begrenzt oder das Rohr bei Richtungsänderungen in einem gewissen Bereich mit elastischem Material umgeben wird. Die thermische Belastung der Rohrverbindungen kann auch durch den Einbau eines kleinen Pufferspeichers oder durch einen separaten Kesselkreislauf, der mittels hydraulischer Weiche und einer zweiten Pumpe vom Heizkreislauf entkoppelt wird, verringert werden.

Pressfittinge haben im Gegensatz zu Lötfittingen einen Wulst, der verhindert, dass die Rohre gleichmäßig an der Wand anliegen (sofern nicht Aussparungen in der Wandoberfläche zur Aufnahme des Wulstes vorgesehen werden). Die Erfahrungen im Kreislauf von Wandheizungen sind bislang begrenzt, doch es ist zu erwarten, dass gepresste Verbindungen weniger empfindlich auf Wärmespannungen und das Einfrieren des Rohrsystems reagieren als Lötverbindungen.

Die Lebensdauer eines fachlich einwandfrei installierten Rohrsystems ist sehr groß.

Behaglichkeit[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Wandheizungen geben ihre Wärme mit einem relativ hohen Strahlungsanteil ab. Dadurch entsteht ein angenehmes Raumklima und geringe Staubverwirbelung. Durch subjektiv empfundenes Wärmegefühl bei objektiv etwas niedrigeren Raumtemperaturen sind Energieeinsparungen möglich (im Vergleich geringere Vorlauftemperatur). Bei einer Oberflächentemperatur der Wand von 24 bis 29 °C wird die Strahlungswärme als angenehm empfunden. Generell gilt: Je geringer die Differenz zwischen der durchschnittlichen Raumtemperatur und der Oberflächentemperatur einer nichtbeheizten Außenwand, desto behaglicher fühlt man sich in diesem Raum. Bei gleicher Oberflächentemperatur wird eine Abstrahlung der Wand als angenehmer empfunden als die einer Fußbodenheizung.[6]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Hans Schiebold:Heizung und Wassererwärmung in römischen Thermen: Historische Entwicklung- Nachfolgesysteme- Neuzeitliche Betrachtungen und Untersuchungen, 2010, ISBN 3839113989, Seite 64 u.a.
  2. Thomas Löther: Untersuchungen zur Temperierung historischer Gebäude, GRIN-Verlag, 2008, ISBN 363892873X, Seite 8
  3. a b lt. Planungsunterlagen des Hypoplan-Wandheizsystems der Firma KME, abgerufen im Mai 2016
  4. Deutsche Bauzeitschrift, 2006, Kapitel: Trockenbau-Wandheizungssysteme
  5. Cuprotherm-Plan (ehem. Hypoplan). Rohrregister aus 10-mm-Kupferrohr der Firma KME, abgerufen im Mai 2016
  6. Daniela Trauthwein, Melanie Goldmann, Kerstin Volkenant, Peter K. Wolff: Gesund bauen und wohnen, Daniela Trauthwein, Verlag Haufe-Lexware, ISBN 3448087912, Seite 147