Einsatz von elektrischen Flächenheizungen

Bild 1: Behagliches und gesundes Raumklima mit einer elektrischen Flächenheizung

In den kalten Monaten verlangt es nach Behaglichkeit und einer gemütlichen Atmosphäre. Mit einer Flächenheizung kann das vollständig realisiert werden – egal ob im Privat- oder Geschäftsbereich. Allerdings sind die baulichen Gegebenheiten nicht immer mit einer Installation einer wassergeführten Heizung kompatibel. Eine Alternative, die nahezu überall einsetzbar ist, ist die elektrische Beheizung der Fläche (Bild 1). Als zusätzliche Komponente zum bereits installierten Heizsystem oder als Komplettlösung kann sie sowohl bei Modernisierungen als auch im Neubau ihr volles Potenzial ausschöpfen.

Gas- und Ölheizungen gehören in Deutschland auf dem Weg zur CO2-Neutralität schon bald der Vergangenheit an. Wer neu baut oder sein Haus energetisch saniert, setzt oft auf klimafreundlichere Heizvarianten wie eine Wärmepumpe in Kombination mit einer Fußbodenheizung.

Aufgrund der stetig sinkenden Wärmebedarfe neuer Wohngebäude ist oft eine komplexe und teure Anlagentechnik gar nicht mehr erforderlich, um die benötigte Heizlast zu erfüllen. Hier stellen elektrische Flächenheizungen eine gute Alternative zu anderen Heizsystemen dar.

Die elektrische Variante ist auch bei einer Renovierung im Rahmen einer energetischen Sanierung einfacher einzubauen und im Vergleich der Investitionskosten wesentlich günstiger.

Flexibler Einsatzbereich

Bild 2: Die elektrische Flächenheizung wird in zahlreichen Varianten angeboten, häufig kommen Heizmatten zum Einsatz

Je nach Wunsch des Bauherrn und architektonischer Beschaffenheit des Gebäudes kann auf eine Vielzahl verschiedener elektrischer Ausführungen zurückgegriffen werden. Neben Heizmatten (Bild 2), auf denen der Heizdraht zu leichteren Verarbeitung mäanderförmig vorkonfektioniert ist, bietet der Markt auch Heizgewebe auf Glasfaserbasis oder Carbonfolien an, die unter einem halben Millimeter dünn sind.

Dadurch, dass die elektrische Flächenheizung in Wand, Boden oder Decke installiert werden kann, sind der planerischen Freiheit kaum Grenzen gesetzt. Im Vordergrund steht dabei die Frage, ob der Raumwärmebedarf ausschließlich über die Flächenheizung gedeckt werden soll, oder ob die elektrische Flächenheizung nur zur Steigerung des Wohnkomforts bzw. für eine angenehme Fußwärme genutzt wird. Man spricht hier von einer Vollheizung im Gegensatz zu einer Fußbodentemperierung.

Vollheizung in Niedrigenergiegebäuden

Geht es um das Thema Heizen mit Strom, werden damit meist hohe Betriebskosten verbunden. Im Fall der elektrischen Flächenheizung lohnt es sich aber, hier genauer hinzusehen.

In einem sanierungsbedürftigen, ungedämmten Altbau kann das Flächenheizsystem sein Potenzial nur im geringen Maße ausspielen. Die permanente, ausschließliche Beheizung mit Strom würde die Energiekos­ten in die Höhe treiben. Ganz anders verhält es sich in einem Niedrigenergiehaus oder stark modernisierten und gedämmten Objekt. Aufgrund der dichten und modernen Bauweise liegt nur eine geringe Heizlast vor. Diese kann unter bestimmten Voraussetzungen komplett mit einer elektrischen Flächenheizung gedeckt werden.

Bild 3: Vergleich der Jahresgesamtkosten eines Reihenmittelhauses mit allen in der Studie untersuchten Technologiepaketen. Die Gasbrennwertheizung wurde als Vergleichsindex auf 100 % gesetzt. Die drei Varianten mit der elektrischen Flächenheizung (El. Direkt) haben 2 % bis 10 % geringere Jahresgesamtkosten

In Kombination mit einer Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung und einer Photovoltaik-Anlage werden auch mit der elektrischen Flächenheizung die gesetzlichen Anforderungen für Niedrigenergiehäuser erfüllt, und der Bauherr erhält ein sehr wirtschaftliches und effizientes Gesamtsystem. Bemerkenswert sind dabei die niedrigen Investitionskosten für die elektrische Flächenheizung bei der Erstellung des Gebäudes. Es müssen weder eine komplexe Anlagentechnik mit Hydraulik, noch ein Schornstein eingebaut werden. Somit fallen auch keine Wartungskosten an, wie sie bei einer Gasheizung oder auch bei einer Wärmepumpe notwendig sind.

Eine durch den BVF in Auftrag gegebene Studie bei der ITG Dresden mit dem Thema »Energetische Effizienz und Wirtschaftlichkeit der elektrischen Direktheizung« kann dies auch auf anerkannter, wissenschaftlicher Basis belegen.

»In Niedrigenergiehäusern bieten sich für die elektrische Flächenheizung sehr sinnvolle Einsatzmöglichkeiten bei einer Technologie­kombination mit einem hohen baulichen Wärmeschutz (KFW 55 oder besser), einer Photovoltaik-Anlage mit möglichst großer Kollektorfläche sowie einer Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung. Ergänzt werden kann dieses Technologiepaket noch um einen Stromspeicher, der für die Erreichung eines KFW-40-plus-Standards zwingend ist«, fasst Michael Muerköster, Vorsitzender des BVF-Arbeitskreises »Elektrische Flächenheizung«, einige Ergebnisse der Studie zusammen.

Innerhalb der Studie wurden für zwei Gebäudetypen – Reihenmittelhaus und Einfamilienhaus – sechs unterschiedliche Technologiepakete verglichen, u. a. Varianten mit Gasbrennwertheizung, Luft/Wasser-Wärmepumpe und drei verschiedene Kombinationen mit elektrischer Flächenheizung. Mehr Informationen zur ITG-Studie finden Sie unter www.flaechenheizung.de (Bild 3).

Diese Gründe sorgen dafür, dass die moderne und effizient arbeitende elektrische Flächenheizung aktuell an Bedeutung zunimmt, denn sie hat nichts mit den alten Nachtspeicheröfen oder ineffizienten Heizradiatoren zu tun, die aufgrund hoher Verbräuche und schlechter Regelbarkeit zu Recht keinen guten Ruf genießen.

Zusätzliche Temperierung

Bild 4: Warme Füße nach der Badsanierung

Auch im Bestandsbau gibt es interessante Möglichkeiten für die elektrische Flächenheizung. Als nachträglich installierte Bedarfsheizung im Badezimmer, im Wintergarten oder Hobbyraum eingesetzt, kann die Hauptheizung in diesen Bereichen ergänzt werden (Bild 4). Das liegt an der schnellen Reaktionszeit der elektrischen Lösung. Die Strahlungswärme macht sich für die Bewohner sofort bemerkbar. Besonders im Badezimmer, in dem man sich in der Regel nur kurzzeitig aufhält, ist dieser Effekt von Vorteil. Per Voreinstellung können Räume ganz nach Wunsch, zum Beispiel vor dem Aufstehen, vortemperiert werden.

Wenn alle Bewohner aus dem Haus gehen, wird die Temperierung automatisch abgeschaltet. Gerade in der Übergangszeit kann dies Heizkosten einsparen. Wenn die Temperierung für die Behaglichkeit und angenehme Temperaturen am Morgen sorgt, kann die Inbetriebnahme der Zentralheizung weiter in den Herbst verschoben werden. Da die Verlegung auch nachträglich mit geringem Aufwand möglich ist, stellt die elektrische Flächenheizung auch eine interessante Alternative für Kellerräume oder umgebaute Dachzimmer dar, die eine neue Nutzung als Hobby- oder Büroraum erhalten sollen und zuvor keine Möglichkeit der Beheizung hatten.

Planung und Verlegung

Als praktisch in der Modernisierung erweist sich die elektrische Fußbodenheizung insbesondere aufgrund ihrer geringen Aufbauhöhe ab 3 mm und ihres geringen Gewichts. Damit ist auch eine nachträgliche Installa­tion nahezu in jedem Objekt möglich.

Bild 5: Anschlussbeispiel für eine Folienheizung als Wandheizung

Je nach gewähltem Produkt werden die Leitungen bereits bei der Herstellung mäanderförmig auf wärmebeständigen Trägermaterialien zu Heizmatten verarbeitet. Diese lassen sich im Dünnbettmörtel bzw. in der Ausgleichsmasse und dem Fliesenkleber direkt unter dem frei wählbaren Fußbodenbelag verlegen. So werden höhere Flächentemperaturen ermöglicht. Darüber hinaus werden auch für die schwimmende Verlegung unter Laminat oder Parkett von den Herstellern entsprechende Produkte angeboten. Ul­tradünne Carbonfolien oder Heizfolien auf Glasfaserbasis eignen sich besonders gut für eine Verarbeitung als Wandheizung (Bild 5).

Bei der Planung und Verlegung sind ein paar Spielregeln zu beachten: Im Vorfeld der Planung muss bereits geklärt sein, wie der Raum eingerichtet werden soll, da die Heizelemente nicht großflächig abgedeckt werden sollten. Es ist bei der Planung zu beachten, dass mindestens 50 mm Abstand von allen aufsteigenden Bauteilen (Wände, Dusche usw.) sowie mindestens 30 mm Abstand von leitfähigen Gebäudeteilen eingehalten wird. Die Mindestabstände zwischen den Heizleitungen richten sich nach den Angaben der Hersteller. Auf keinen Fall dürfen sich die Heizelemente bzw. die Heizleiter überlappen oder kreuzen. Für eine Verlegung unterhalb von bodengleich gefliesten Duschflächen sind die Installationsanleitungen der Hersteller zu beachten. Generell ist zur Absicherung ein Fehlerstromschutzschalter nach IEC 60364-4-441 (Errichten von Niederspannungsanlagen: Schutzmaßnahmen – Schutz gegen elektrischen Schlag) vorzusehen. In jedem Fall greift die Norm IEC 60800, die u. a. eine spezielle Isolierung der Heizleiter vorsieht, sowie die DIN 44576 zur Planung und Bemessung. Die Zuleitungen sind als all­polige Trennvorrichtungen mit mindestens 3 mm Kontaktöffnung auszuführen, was jedoch meist bereits durch den FI-Schalter erfüllt ist. Darüber hinaus ist der Einsatz einer Schalterklemmdose zum festen Anschluss vorgesehen. Von dort müssen Leerrohre bis in den Bodenbereich verlaufen.

Die Frage nach dem Untergrund

Bild 6: Die Heizleiter können frei verlegt, als Heizmatte auf dem Estrich ausgelegt oder, wie hier zu sehen, in Kombina­tion mit vorgefertigten Systemelementen installiert werden

Da die elektrische Energie direkt in der Heizfläche zu fast 100 % in Wärme umgewandelt wird, sind Umwandlungsverluste weitestgehend minimiert. Der Einsatz ist daher unter nahezu jedem Bodenbelag möglich. Naturstein oder Fliesen eignen sich ebenso wie Holzdielen, Teppich, Kork, Vinyl oder PVC. Im Vorfeld sollte jedoch geprüft werden, ob das gewählte Produkt mit einer Fußbodenheizung kompatibel ist. Zudem sind die jeweiligen Hinweise des Herstellers der elektrischen Heizsysteme zur Verlegung und Leistungsberechnung vom Planer zu beachten (Bild 6).

Digitale Regelungstechnik

Die Regelung einer elektrischen Fußbodenheizung erfolgt generell über Raumthermostate, wobei die Einzelraumregelung ab 6 m2 Pflicht ist. Dabei kommt bei einer Vollheizung eine Kombination aus einer Temperaturregelung über ein Raumthermostat sowie eine Begrenzung der maximalen Oberflächentemperatur durch einen Temperaturbegrenzer mit Bodenfühler zum Einsatz. Dieser wird in einer Ebene mittig zwischen zwei Heizleitungen positioniert. Darüber hinaus setzt man eine zentrale Regelung ein, die die Außentemperatur mit einem Witterungsfühler erfasst und auch Wetterdaten mit einbeziehen kann.

Bei einer Flächentemperierung wird die Fußbodentemperatur unabhängig von der Raumlufttemperatur gesteuert, hier bedarf es lediglich eines Fußbodenheizungsreglers mit Bodenfühler. Sinnvollerweise sollte nur zu den gewünschten Nutzungszeiten die Leistung für die Bodentemperierung freigegeben werden. Moderne digitale Raumthermostate unterstützen die Smart-Home-Technologie und lassen sich auch von fern über eine App steuern (Bild 7).

Fazit

Bild 7: Die Regelung kann auch in die Smart-Home-Technologie eingebunden werden

In hochwärmegedämmten Neubauten mit geringem Heizbedarf kann die elektrische Flächenheizung eine interessante Alternative auch als Vollheizung sein.

Die Installationskosten und -aufwände sind geringer als bei allen anderen Heizsystemen; dies ist für den Bauherrn natürlich ein attraktiver Anreiz. Auch die Wartungskosten sind deutlich geringer als bei anderen Heizsystemen und dies in Verbindung mit einer Lebensdauer von mindestens 40 Jahren. In diesem Zeitraum müssten andere Wärmeerzeuger (z. B. Heizkessel und Wärmepumpe) mindestens einmal mit hohem Kostenaufwand erneuert werden. Durch die Einbeziehung der laufenden Betriebskosten kommt man bei Niedrigenergiehäusern zu einer Vollkostenbetrachtung, in der die elektrische Flächenheizung auch langfristig betrachtet wirtschaftlich attraktiv ist.

Auch nachträglich eingebaut als Zusatztemperierung mit bedarfsgesteuerter Regelung, stellt die elektrische Flächenheizung wegen des vergleichsweise einfachen Installationsaufwandes und ihrer Langlebigkeit und kurzen Reaktionszeit eine attraktive Lösung dar.

Aufgrund der zahlreichen Ausführungsarten kann für nahezu jede bauliche Situation und auch bei individuellen Nutzerwünschen eine optimale Lösung realisiert werden.

Autorin

Dipl.-Ing. Annette Grimm, Referentin elektrische Flächen­heizung beim Bundesverband Flächenheizungen und Flächenkühlungen e. V.

 

Quelle und Bildquelle: www.elektro.net