Elektrische Flächenheizungen
Eine moderne und wertvolle Alternative
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. Als zusätzliche Komponente zum bereits installierten Heizsystem oder als Einzellösung kann sie sowohl bei Modernisierungen als auch im Neubau ihr volles Potenzial ausschöpfen.
Mit einer elektrischen Flächenheizung erhält man ein wirtschaftliches und vor allem vielseitiges System zur Wärmeabgabe, das sowohl im Neubau, als auch im Bestand punkten kann. Hinzu kommt die Option, ein Stück gesunder Zukunft mitzugestalten und sie mit Ökostrom oder selbst erzeugtem Strom in Kombination mit einer Photovoltaikanlage zu betreiben. Solche 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.
Bei der Sanierung von Bestandsgebäuden scheuen einige Bauherren die hohen Investitionskosten sowie den großen zeitlichen und baulichen Aufwand für eine wassergeführte Flächenheizung. Die elektrische Variante ist bei Renovierung und Teilsanierung einfacher einzubauen und im Vergleich der Investitionskosten wesentlich günstiger.
Flexibler Einsatzbereich
Allen Arten der Flächenheizung – auch der elektrischen – gemein ist eine Vielzahl an Vorteilen, die sich erheblich auf den Wohnkomfort der Bewohner oder im Arbeitsalltag auswirken. Hierzu gehören:
- komfortable und behagliche Strahlungswärme,
- Langlebigkeit des Systems,
- hygienische und Allergiker freundliche Raumluft aufgrund fehlender Staubaufwirbelung,
- innenarchitektonische Gestaltungsfreiheit durch das Wegfallen unschöner Heizkörpernischen
- sowie die Wertsteigerung der Immobilie.
Je nach Wunsch des Bauherrn und architektonischer Beschaffenheit des Gebäudes kann auf eine Vielzahl der verschiedenen elektrischen Ausführungen zurückgegriffen werden.
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 Erwärmung über Heizkörper gelingt und die Fußbodenheizung nur zur Steigerung des Wohnkomforts bzw. für eine angenehme Fußwärme genutzt wird. Man spricht hier von einer Vollheizung im Gegensatz zu einer Fußbodentemperierung.
Die Strahlungswärme der Fußbodenheizung empfindet man als besonders behaglich, dadurch kann die Raumlufttemperatur um bis zu 2 °C bei gleichem Wohlbefinden verringert werden – und jedes Grad °C weniger spart rund 6% an Energie und damit bares Geld.
Aufgrund der eingesetzten modernen Zwei-Leiter-Technologie entstehen bei der elektrischen Flächenheizung keine elektromagnetischen Felder.
Kommt ausschließlich eine elektrische Flächenheizung zum Einsatz, kann zwischen einer Direkt- und einer Speicherheizung gewählt werden. Erstere gibt unmittelbar sämtliche Wärme an den Raum ab, Letztere speichert die Wärme im Estrich, um sie zu einem späteren Zeitpunkt an den Raum abzugeben. Die Speichervariante ist vor allem dann von Vorteil, wenn Heizstrom bezogen werden soll oder selbst erzeugter Strom aus der PV-Anlage als Wärme im Gebäude gespeichert werden soll.
Spareffekt nutzen
Geht es um das Thema Strom, werden damit meist hohe Betriebskosten verbunden. Dass das nicht immer der Realität entspricht, zeigt die elektrische Flächenheizung. Je nach Einsatz sorgt sie für einen Spareffekt. In einem sanierungsbedürftigen Altbau kann das Flächenheizsystem sein Potenzial nur im geringen Maße ausspielen. Die permanente, ausschließliche Beheizung mit Strom würde die Energiekosten stark 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.
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.
Eine durch den BVF in Auftrag gegebene Studie bei der ITG Dresden mit dem Thema „Energetische Effizienz und Wirtschaftlichkeit der elektrischen Direktheizung“ kann dies nun auch auf anerkannter, wissenschaftlicher Basis belegen.
Es gibt auch interessante Möglichkeiten für die elektrische Flächenheizung im Bestandsbau. Als nachträglich installierte Bedarfsheizung im Badezimmer, im Wintergarten oder Hobbyraum eingesetzt, kann die Hauptheizung in diesen Bereichen ergänzt werden. 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 und abgeschaltet werden, wenn alle Bewohner aus dem Haus gehen. Gerade in der Überganszeit 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.
Als praktisch in der Modernisierung erweist sich die elektrische Fußbodenheizung insbesondere aufgrund ihrer geringen Aufbauhöhe ab 3 mm und ihres geringen Gewichts. Damit ist eine nachträgliche Installation nahezu in jedem Objekt möglich. Die Leitungen werden bereits bei der Herstellung mäanderförmig auf wärmebeständige 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. Diese als Dünnbettheizung bezeichnete Variante kann als Alleinheizung oder als Zusatzheizung zur Fußbodentemperierung eingesetzt werden. Auch eine Ausführung als Wandheizung ist denkbar.
Bei der Planung und Verlegung sind ein paar Spielregeln zu beachten. Zwar sind momentan für die Installation keine speziellen Wärmedämmvorschriften aktiv, dennoch ist ein Blick auf die Dämmung des Gebäudes notwendig. Die meisten vorhandenen Wärmedämmungen zwischen Estrich und Rohbetondecke sind zwar ausreichend, sollten aber generell überprüft werden. Auch hier gilt der Leitsatz: Je besser die Wärmedämmung, desto geringer der spätere Energiebedarf.
Zudem muss im Vorfeld der Planung bereits geklärt sein, wie der Raum eingerichtet werden soll, da die Heizelemente nicht großflächig abgedeckt werden sollten. Im Übrigen 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.
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.
Besonders geeignet sind keramische Beläge oder Naturstein. Diese ermöglichen eine schnelle Aufheizzeit. Die Verarbeitungsrichtlinien der Hersteller sind einzuhalten, um Folgeschäden zu vermeiden.
Effizient geregelt
Je nach Einsatzzweck der Beheizung können diverse Szenarien zum Tragen kommen. Die Regelung einer elektrischen Fußbodenheizung erfolgt generell über Raumthermostate, wobei die Einzelraumregelung 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 erfasst (Witterungsfühler).
Bei einer Speicherheizung wird die Regelung im Mauerwerk verbaut. Sie sendet ihre Informationen zum Zentral-Steuergerät, wo zusätzlich ein Mittelwert aus dem Temperaturgang der letzten 24 Stunden ermittelt wird. So soll eine bedarfsgerechte Aufladung sichergestellt werden. Die Temperaturbegrenzung übernimmt in diesem Fall die Zentralsteuerung. Für die Einzelraumregelung wird bei einer Speicherheizung ein Aufladeregler in der Elektroverteilung oder in Kombination mit einem Raumthermostat benötigt. An diesen ist auch der Bodentemperaturfühler angeschlossen, der abhängig von Zeit und Witterung überwacht.
Bei Speicherheizungen oder auch einer gesteuerten Direktheizung spielt neben den vorhandenen Steuerungseinrichtungen der Selbstregeleffekt eine große Rolle: Denn die Leistungsabgabe einer Heizfläche an den Raum erfolgt nahezu proportional zur Temperaturdifferenz von Heizflächentemperatur und Raumlufttemperatur. Da die Temperaturdifferenz zwischen der Oberfläche des Fußbodens und des Raumes sehr gering ist, reduziert sich die Leistungsabgabe in erheblichem Maße beim Anstieg der Raumlufttemperatur.
Bei einer Flächentemperierung wird die Fußbodentemperatur unabhängig von der Raumlufttemperatur gesteuert, hier bedarf es lediglich eines Fußbodenheizungsreglers mit Bodenfühler. Überdies ist es sinnvoll, nur zu den gewünschten Nutzungszeiten die Leistung für die Bodentemperierung freizugeben. Am einfachsten gelingt dies durch Verwendung eines Reglers mit Zeitprogramm.
Fazit
Die Installation einer elektrischen Flächenheizung ist sowohl als zusätzliche Temperierung bei der Sanierung, sowie auch als Vollheizung im Neubau eine echte Alternative zu anderen Heizsystemen. Die neuen Generationen von Photovoltaikanlagen und Mikro-KWK oder die Möglichkeiten, selbst produzierten Strom in einem Batteriesystem oder über eine Cloud zu speichern und bei Bedarf zu nutzen, machen elektrisch betriebene Flächenheizungen für Hausbesitzer heute wieder besonders interessant, da sie auch Autarkie und Selbstbestimmung bedeuten und keine Abhängigkeit mehr zu fossilen Brennstoffen besteht. Neben den Energie- und Wartungskosten bleiben die Investitionskosten bei einer außergewöhnlichen Lebensdauer des Gesamtsystems von über 40 Jahren entsprechend niedrig. In diesem Zeitraum müssten andere Wärmeerzeuger (z.B. Heizkessel und Wärmepumpe) mindestens einmal mit hohem Kostenaufwand erneuert werden.
Aufgrund der zahlreichen Ausführungsarten kann für nahezu jede bauliche Situation und auch bei individuellen Nutzerwünschen eine optimale Lösung realisiert werden.
Auch für Außenflächen, die aufgrund der Verkehrssicherungspflicht schnee- und eisfrei gehalten werden müssen, gibt es passende Systeme:
Elektrische Freiflächenheizungen helfen bei der Umsetzung der Verkehrssicherungspflicht
Durch Schneefall, Regen und Luftfeuchtigkeit in Zusammenwirkung mit Kälte unterhalb der Frostgrenze können Verkehrsflächen im Freien spiegelglatt und zur großen Gefahrenquelle werden. Hierzu gehören insbesondere Brücken, Treppen, Gehwege, Auf- und Abfahrten Laderampen, Garagenzufahrten und Hubschrauberlandeplätze. Um Unfällen an diesen Stellen entgegenzuwirken, schreibt der Gesetzgeber vor, solche Gefahrenquellen zu beseitigen, bei Nichtbeachtung der Verkehrssicherungspflicht können hohe Strafen fällig werden.
Die Installationen von elektrischen Freiflächenheizungen minimieren die Unfallgefahr erheblich und verhindern so effizient durch Schnee und Glätte bedingte Personen- und Sachschäden.
Um an der Belagsoberfläche einen schnellen und gleichmäßigen Abtauvorgang zu erzielen, können Heizleitungen, Heizmatten oder selbstregelnde Heizbänder gewählt werden. Da die Heizsysteme bei diesen Anwendungen extremen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind, müssen in solchen Fällen Systeme, hergestellt nach IEC 60800 bzw. IEC 62395-1, verwendet werden, die auch den Anforderungen für isolierte Heizleitungen mit der geltenden Norm VDE DIN 0253 entsprechen.
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Auswahl der Regelung. Sie soll die Heizeinrichtung nur dann einschalten, wenn Glättebildung zu erwarten ist, ausschalten soll sie aber erst, wenn die beheizte Fläche völlig abgetaut ist. Dies muss aber so früh erfolgen, dass keine unnötige Energie verbraucht wird. Diese Aufgabe erfüllt ein Eis- und Schneemelder, dessen Fühlerkombination die Verhältnisse an der Belagsoberfläche erfasst.
Weiterführende Informationen finden Sie in unserer Broschüre zur elektrischen Freiflächenheizung.
Gerade im Winter sind die Witterungsverhältnisse oftmals schwierig und unberechenbar, herabfallende Eiszapfen und Dachlawinen sind eine Gefahr für Spaziergänger.
Auch Gegenstände, wie abgestellte Autos, können durch eine Dachlawine beschädigt werden. Dachflächen werden unter Umständen durch die Schneemengen statisch überlastet und können im schlimmsten Fall sogar einstürzen.
Eine Dachflächen- und Dachrinnenheizung schafft hier nicht nur Sicherheit für Gebäude, sondern auch für den Menschen. Besonders auch im Hinblick auf die gesetzliche Verkehrssicherungspflicht, denn egal ob Hotel, Restaurant, Geschäft oder Büros – die Eiszapfen müssen zum Schutz der Besucher runter.
Durch die Beheizung von Dachflächen, Teilbereichen wie Dachkehlen und Traufen kann die statische Belastung durch das Abtauen der Schneemassen deutlich reduziert werden. Ebenfalls sind Bauschäden, die auf Grund von nicht ablaufendem Schmelzwasser auftreten können, sowie Personenschäden durch herabfallende Dachlawinen vermeidbar.
Dabei sind die Systeme energieeffizient durch intelligente Regel- und Überwachungssysteme, weisen eine kurze Reaktionszeit auf und punkten mit geringen Investitions- und Einbaukosten. Überdies sind sie langlebig, wartungsfrei und betriebssicher. Gesteuert wird die Dachflächenheizung über eine Schnee- und Eismeldeanlage. Dadurch ist die Fläche Tag und Nacht schnee- und eisfrei. Diese Heizungssteuerung sichert zudem auch die Wirtschaftlichkeit. Die Heizung schaltet sich erst ein, wenn die Temperatur den kritischen Wert erreicht und die Bildung von Schnee und Eis droht. Sobald die Temperatur und Feuchtigkeit wieder im unkritischen Bereich sind, schaltet sich die Anlage ab.
Um die Funktion der Dachrinne über den Winter aufrechtzuhalten, bietet sich ebenfalls die Beheizung mittels elektronischen Heizbändern an.
Weiterführende Informationen finden Sie in unserer Broschüre zur elektrischen Dachflächenheizung