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Passive Kühlung über die Raumdecke

Die Raumtemperierung über Bauteile wie Fußboden oder Wände gewinnt stetig an Bedeutung für den Wohnbereich und im Bürogebäude. Allerdings ist es nicht immer möglich oder gewünscht, die Heizlast über die Fußbodenheizung abzubilden. In solchen Fällen bieten sich Wand oder Raumdecke zum Einbau einer Flächenheizung oder Flächenkühlung an.

Der Einbau in der Decke bietet vor allem für die passive Kühlung über das großflächige und homogene Bauteil systemische Vorteile: Warme Raumluft steigt stets nach oben. An der kühleren Decke wird sie abgekühlt und „fällt“ zurück nach unten, wo sie allmählich erneut im Raum erwärmt wird. Diese Bewegung und der damit verbundene Wärmeentzug aus der Raumluft vollzieht sich rein physikalisch und langsam, aber dennoch stetig. Hinzu kommt, dass anders als herkömmliche Klimaanlagen, die die Wärme konvektiv mit Hilfe des Luftaustauschs aus dem Raum entziehen, Kühldecken die Kühllast mittels Strahlung aus dem Raum abführen. Zuglufterscheinungen sind durch diesen Prozess ausgeschlossen und die gefühlte Behaglichkeit im Raum nimmt zu.

Leistungsfähigkeit unterstützen und Behaglichkeit fördern

Die Behaglichkeit ist ein wesentliches Argument für den Einsatz einer Heiz- und Kühldecke. Für den Menschen schafft sie ein subjektives Wohlgefühl, das bei jedem Bewohner sehr individuell ausfällt und von den Faktoren Temperatur, Feuchte und Luftgeschwindigkeit bestimmt wird. Darüber hinaus hat die Empfindungstemperatur einen besonderen Stellenwert. Sie setzt sich zusammen aus dem Mittelwert der Oberflächentemperatur der raumumschließenden Bauteile (also Wände, Boden und Decke) und der Raumlufttemperatur. Ist nun eine Kühldecke verbaut, wird die Oberflächentemperatur der Decke gegenüber der Lufttemperatur leicht abgesenkt. Bei gleicher empfundener Temperatur kann durch den Einsatz einer Kühldecke die Raumlufttemperatur jedoch bis zu 3 °C höher ausfallen als beim Einsatz von Nur-Luft-Kühlanlagen – und das, ohne dass die geistige Leistungsfähigkeit der Raumnutzer dabei abnimmt.

In wissenschaftlichen Untersuchungen konnte nachgewiesen werden, dass die Konzentrations- und Leistungsfähigkeit sehr stark von der Raumtemperatur abhängt. Kühldeckensysteme können also ein Raumklima schaffen, das subjektiv das Wohlbefinden steigert und objektiv die Leistungsfähigkeit unterstützt. Beim Einsatz einer Deckenkühlung gibt es zudem keine kontinuierlichen Wartungskosten, die bei herkömmlichen Klimaanlagen zur Vermeidung von lufthygienischen und mechanischen Problemen anfallen.

Verwandtschaft mit der Flächenheizung

Das Funktionsprinzip einer Kühldecke ähnelt dem einer Fußbodenheizung. Sie besteht ebenfalls aus einem Rohrsystem, das jedoch in oder unter der Rohdecke verlegt wird. Je nach Ausführung werden die wasserführenden Rohre an der Oberfläche mit einem vollflächigen Deckenputz versehen, der die Wärme – bzw. bei einer Kühldecke die Kälte – im Raum verteilt.

Ein weiteres Prinzip ist die Verlegung im Trockenbau. Verbaut werden hier meist fertig konfektionierte Deckenelemente aus faserverstärktem und kernimprägniertem Gipskarton, in die bereits die Kühlrohre eingelegt sind. Darüber hinaus kommen vor allem in Bürobauten Produkte zum Einsatz, bei denen die Kühlrohre auf Metallbleche appliziert sind und die in ein vorgegebenes Deckenraster eingebaut sind.

Grundsätzlich unterscheiden sich die genannten Konstruktionen kaum in ihrem Funktionsprinzip. Allen gemein ist, dass die Rohre von Wasser mit einer Temperatur von ca. 16 °C durchflossen werden. Die Oberflächentemperatur der Decke liegt damit stets wenige Grade unter der Raumlufttemperatur. Alle wärmeren Flächen wie Wände, Fenster, wärmeabstrahlende Elektrogeräte aber auch Personen im Raum geben Wärme an die Raumluft ab. Allein ein im Raum ruhig sitzender Mensch gibt je nach Konstitution und Körpergewicht zwischen 60 und 100 W Wärmeenergie pro Stunde ab. Der Wärmeanfall wird über die Decke vom Wasser, das durch das Rohrsystem fließt, aufgenommen und abgeleitet. Anders als beim Heizen, wo dem Raum stets Wärme zugeführt wird, wird sie ihm beim Kühlen jedoch entzogen.

Effektivität in der Wärmeableitung

Die wesentlichen Unterschiede der Systeme im Trockenbau, als Nass-System im Deckenputz oder als Metallkühldecke liegen vor allem in der Effektivität bei der Wärmeableitung. So führen Metallkühldecken mehr Wärme ab als ein System im Trockenbau: Die metallische Oberfläche ermöglicht höhere Kühlleistungen als eine Gipsfaser- oder Putzoberfläche, denn die Leitfähigkeit von Metall ist höher als die von Gips oder Kalkzementputz an der Decke. Dies kann z. B. bei öffentlichen Gebäuden oder Bürogebäuden mit erhöhter Kühllast hilfreich sein.

Auch gibt es konstruktive Besonderheiten bei der Ausführung der Rohrleitungsquerschnitte. Ein nach dem Prinzip D–Rohr abgeflachtes Kupferrohr, aufgebracht auf der Metalldeckenplatte, erhöht die Auflagefläche des Rohrs und damit die effektive Oberfläche zur Wärmeableitung.

Die Raumdecke für die Kühlung zu nutzen, entbindet aber nicht von den Regeln und Vorgaben der DIN. Für den Einbau der Systeme gelten ähnliche Bedingungen wie bei einer Fußbodentemperierung. Die DIN EN 1264 regelt dabei sowohl die Nass- als auch die Trockenbausysteme für Decke und Wand. Der Bundesverband Flächenheizungen und Flächenkühlungen e. V. BVF stellt in seinen Informationsschriften zur Installation von Flächenheizungen und Flächenkühlungen in Bestandsgebäuden und Neubauten sowie in den Broschüren zu Schnittstellenkoordination alle Anforderungen heraus und gibt zahlreiche wertvolle Hinweise zur korrekten Planung und Ausführung. Hersteller und System lassen sich unabhängig vom vorhandenen oder gewünschten Deckenaufbau wählen.

Fazit

Noch finden konventionelle Kühlsysteme, (RLT Anlagen) auf der Basis von Konvektion und Wärmeentzug durch den Luftaustausch Anwendung im Wohn- und Gewerbebereich. Doch ist die Kühlung über die Decke, vor allem im Bestand und bei der ergänzenden Kühlung in warmen Sommermonaten, eine echte Alternative zu hygienisch bedenklichen und wartungsintensiven Klimaanlagen.

Die spürbare Verbesserung des Wohlbefindens und die nachgewiesene Unterstützung der geistigen Leistungsfähigkeit sowie das Fehlen unangenehmer Zugluft Dank der Kältestrahlung sprechen für ein Kühldeckensystem. Eine Berechnung bei der Sanierung und Neuauslegung der Heizanlage lohnt also für jeden Eigentümer und Betreiber, der den Wohnkomfort seiner Immobilie nachhaltig verbessern möchte.

Downloads

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Schnittstellenkoordination bei Flächenheizungs - und Flächenkühlungssystemen in bestehenden Gebäuden

Das Dokument Schnittstellenkoordination unterstützt als praktischer Leitfaden die Arbeitsschritte und Koordinierung verschiedener Gewerke bei der Planung, Ausführung und Inbetriebnahme von Flächenheizungs - und Flächenkühlungssystemen im Rahmen einer Modernisierung.

Neue Ausgabe 5/2018.


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Flächenheizung und Flächenkühlung - rundum behaglich

Die Informationsbroschüre "Flächenheizung und Flächenkühlung - rundum behaglich" zeigt Vorzüge und Anwendungsbereiche der Heizung/Kühlung über Boden, Wand und Decke.


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dena-Planungsleitfaden für Architekten und Fachplaner: Thermische Behaglichkeit im Niedrigenergiehaus, Teil 2: Sommerliche Verhältnisse

Die Broschüre der Deutschen Energie Agentur enthält neuste Informationen rund um die thermische Behaglichkeit in Gebäuden während der Sommersaison, die nach den Standards für Niedrigenergiehäuser errichtet oder saniert wurden. Auch das Thema Kühlung durch Kühlfußboden wird anlysiert und beschrieben.


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BVF Richtlinie 2: Rohrsysteme und elektrische Heizleitungen in Flächenheizungen und Flächenkühlungen.

Die BVF Richtlinie 2 befasst sich mit dem Thema "Rohrsysteme und elektrische Heizleitungen in Flächenheizungen und Flächenkühlungen." Das Dokument erläutert wasserführende Rohrsysteme unterschiedlicher Materialien sowie auch Heizleitungen für Elektro-Fußbodenheizungen. (Stand 01/2015)


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Die BVF Richtlinie 5 erläutert unter anderem zentrale Speichersysteme am Beispiel der Hybridheizung mit Nutzung einer Wärmepumpe und Solarkollektoren. Die Funktionsweise der Wärmepumpe im Zusammenhang mit wasserdurchströmten Flächenheizungen wird beschrieben. Eine Besonderheit stellt bei Wasser- und Sole-Wärmepumpen die direkte Nutzung des kühlen Grundwasser über einen Wärmetauscher dar. Die Richtlinie gibt detaillierte Informationen zur hydraulischen Einbindung kombinierter Flächenkühl- und heizsysteme für Zwei- und Vier-Leitersysteme.


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BVF Richtlinie 4: Steuerung und Regelung von Flächenheizungen und -kühlungen auf Basis von Warm-/Kaltwasser für den Wohnungsbau

Die BVF Richtlinie 4 erläutert Voraussetzungen, Unterschiede und Funktionsweisen bei der Planung, dem Einbau und der Inbetriebnahme von Steuerungen und Regelungen von Flächenheizung und Kühlungen auf Basis von Warm- und Kaltwasser. Der Selbstregeleffekt wird ebenso beleuchtet wie die Themen der zentralen Regelung und der Einzelraumtemperaturregelung über Raumtemperaturregler, die mit verschiedenen Zusatzfunktionen ausgerüstet werden können. Die Ausführungsvarianten für Ventile und Stellantriebe werden beschrieben sowie der Umgang und die Wirkung von durchlaufenden Zuleitungen in kleinen Räumen. Die Richtlinie gibt einen Überblick über dem Thema zugeordnete Normen und zeigt Schaltbilder von üblichen hydraulischen und regeltechnischen Schaltungen.


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BVF Richtlinie 7: Herstellung von Wandheiz- und -kühlsystemen in Wohnungs-, Gewerbe- und Industriebau

Die BVF Richtlinie 7 befasst sich mit dem Thema "Herstellung von Wandheiz- und -kühlsystemen in Wohnungs-, Gewerbe- und Industriebau". Der Leitfaden erläutert die Funktionsweise , beschreibt bauliche Voraussetzungen, mögliche Ausführungsarten und gibt Hinweise zur Inbetriebnahme. (Stand 01/2015)


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BVF Richtlinie 8: Herstellung beheizter und gekühlter Fußbodenkonstruktionen im Gewerbe- und Industriebau.

BVF Richtlinie 8 befasst sich mit dem Thema "Herstellung beheizter und gekühlter Fußbodenkonstruktionen im Gewerbe- und Industriebau". Der Leitfaden beleuchtet die Vorteile einer Flächenheizung- /kühlung im Industriebereich und bietet praktische Hinweise für die Planung und Ausführung. (Stand 01/2015)


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BVF Richtlinie 9: Einsatz von Bodenbelägen auf Flächenheizungen und - kühlungen - Anforderungen und Hinweise

Die BVF Richtlinie 9 befasst sich mit dem Thema "Einsatz von Bodenbelägen auf Flächenheizungen und - kühlungen". Der Leitfaden beschreibt die Anforderungen an die Planung und Ausführung von Flächenheizungen unter Berücksichtigung verschiedener Bodenbeläge und gibt praktische Hinweise zur Durchführung von Neubau- und Modernisierungsprojekten. (Stand 01/2015)


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BVF Richtlinie 10: Installation von Flächenheizungen und Flächenkühlungen bei der Modernisierung von bestehenden Gebäuden - Anforderungen und Hinweise.

Die BVF Richtlinie 10 befasst sich mit dem Thema " Installation von Flächenheizungen und Flächenkühlungen bei der Modernisierung von bestehenden Gebäuden". Der Leitfaden bietet Bauherren und Planern praktische Hinweise zu den Ausführungsarten für wasserführende Flächenheizungen - und kühlungen in Boden, Wand und Decke. (Stand 01/2015)


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BVF Richtlinie 11: Bauteilintegrierte Systeme der Flächenheizung und Flächenkühlung - Aufbau und Funktionsweise.

Die BVF Richtlinie 11 befasst sich mit dem Thema "Bauteilintegrierte Systeme der Flächenheizung und Flächenkühlung - Aufbau und Funktionsweise." Das Dokument bietet praxisnahe Hilfestellung für die Planung und Ausführung bauteil-intergrierter Heiz - und Kühlsysteme für Naubauten als auch im Rahmen von Modernisierungsmaßnahmen. (Stand: 01/2015)


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BVF Richtlinie 12: Herstellung dünnschichtiger, beheizter/gekühlter Verbundkonstruktionen im Wohnungsbestand

Die BVF Richtlinie 12 befasst sich mit dem Thema "Herstellung dünnschichtiger, beheizter/gekühlter Verbundkonstruktionen im Wohnungsbestand". Ein Wärmeübergabesystem, das für die Nachrüstung bei der Sanierung und Modernisierung geeignet ist, ist der Schlüssel für diezukunftsweisende Nutzung regenerativer Energien. (Stand 01/2015)


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Die BVF Richtlinie 14 befasst sich - als Ausblick in die Zukunft - mit dem Thema "Flächenheizungen und Flächenkühlungen im Niedrigstenenergiegebäude". Es werden Anforderungen, zukünftige Gebäudekonzepte, benötigte Anlagentechnik sowie Systeme der Wärme- und Kätespeicherung beschrieben. (Stand 01/2014)


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Das Dokument Schnittstellenkoordination unterstützt als praktischer Leitfaden die Arbeitsschritte und Koordinierung verschiedener Gewerke bei der Planung, Ausführung und Inbetriebnahme von Flächenheizungs - und Flächenkühlungssystemen in Neubauten.


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Die Flächenheizung und ihre Kniffe

Der Fachartikel aus dem Heizungsjournal Sonderheft Installationstechnik 06/2015 zeigt "Stolpersteine" sowie mögliche Problemlösungen bei der Planung und Installation von Flächenheizungen -und kühlungen auf. (Quelle: www.heizungsjournal.de)


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