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Heizen und Kühlen über die Decke

Flächenheizung und -kühlung erfreuen sich großer Beliebtheit. Neben den Systemen für Fußboden und Wand werden zunehmend Decken als Kühl- und Heizsysteme aktiviert. Die wesentlichen Gründe dafür: Wirtschaftlichkeit, Energieeffizienz und Behaglichkeit. Im ersten Teil dieses dreiteiligen Beitrags werden die Aspekte Wirtschaftlichkeit und Energieeffizienz beleuchtet. In zweiten Teil liegt der Fokus auf der Behaglichkeit, im Teil 3 wird das Systemangebot aufgezeigt.

Richtlinie 15.1 Grundlagen und Möglichkeiten

Komfortabel und dennoch energieeffizient ein Gebäude zu klimatisieren erfordert meist Kompromisse. Die steigenden Energiekosten stehen dabei den wachsenden Ansprüchen an ein optimales Raumklima gegenüber. Flächenbasierte Systeme zur Beheizung/Kühlung punkten hier mit vielen Vorteilen.

Energieeinspareffekt bei der Kälte- bzw. Wärmeerzeugung

Durch das günstigere Temperaturniveau im System werden Energieeinspareffekte bei der Energieerzeugung im Heiz- und Kühlbetrieb erzielt. Konventionelle Kälteanlagen erreichen hierdurch bessere Leistungszahlen und Wärmeerzeuger, insbesondere mit Brennwerttechnik, erreichen höhere Wirkungs- und Nutzungsgrade. Außerdem werden auch die Wärmeverluste bei der Energieverteilung minimiert. Das ermöglicht in idealer Weise die Kombination mit regenerativen Energien, zum Beispiel mit Wärmepumpenanlagen. So kann beispielsweise bei Wärmepumpen mit Erdsonden in vielen Fällen eine direkte Kühlung durch die Geothermie ohne Energieeinsatz für den Kältekreislauf erfolgen. Auch im Lastfall Heizen werden aufgrund der geringen Systemtemperaturen (30 bis 35 °C) hohe Energieeinsparmöglichkeiten erzielt. Das schützt Ressourcen und leistet einen wesentlichen Beitrag zum Gelingen der Wärmewende.

Energieeinspareffekt Energietransport mit Wasser

Der Energietransport und dessen niedrige Verluste ist ein weiterer Pluspunkt für die Temperierung über die Fläche. Wasser hat im Vergleich zu Luft eine ca. 1000-fach höhere Dichte und etwa die vierfache spezifische Wärmekapazität. Hierdurch werden deutlich geringere Volumenströme und somit weniger Energie benötigt, um die gleiche Energie zu transportieren. Das reduziert den Platzbedarf an Installationsfläche. Rohrleitungen benötigen viel weniger Installationsfläche als Lüftungskanäle. Das spart an Bauvolumen.

Energieeinspareffekt Strahlung zu Konvektion

Kühl- und Heizdecken arbeiten zum Großteil nach dem Prinzip der Strahlung, während konventionelle Luft-Klimasysteme die Wärme vorwiegend durch Konvektion übertragen. Durch die Strahlung wird die Temperatur im Kühlfall niedriger sowie im Heizfall höher empfunden als es die reine Lufttemperatur aussagt. Bei konvektiv arbeitenden Luft-Klimasystemen ist das Gegenteil der Fall. Durch den hohen Konvektionsanteil kann so die Lufttemperatur ohne Komforteinbußen im Kühlfall angehoben oder im Heizfall abgesenkt werden, wodurch sich Energieverluste reduzieren. Allein durch diesen Effekt kann die Kühldecke im Vergleich zu Luft-Klimasystemen wesentlich wirtschaftlicher betrieben werden.

Einspareffekt durch Hygiene und Wartung

Kühl- und Heizdecken sind im Prinzip wartungsfrei. Derartige Systeme behalten ihre Gebrauchstauglichkeitseigenschaft durch das Funktionsprinzip der stillen Kühlung bzw. stillen Heizung über die gesamte Nutzungsdauer. Durch das Fehlen von beweglichen Teilen (ausgenommen Verteiler, Mengeneinstellungen, Ventile) ist der Wartungsaufwand bei Kühl- und Heizdeckensystemen minimal. Kühl- und Heizdeckensysteme werden vorzugsweise auch in hygienisch sensiblen Bauobjekten eingesetzt. Da es sich je nach Ausführung in der Regel um Systeme mit hohem Strahlungsanteil handelt, entsteht im Raum kaum Konvektion und damit sehr wenig staubaufwirbelnde Luftbewegung. Dies kommt der Raumlufthygiene in großem Maße zugute.

Fazit

Wirtschaftlichkeit und Energieeffizienz und somit die Energiekosten richten sich im Wesentlichen nach der Art des Wärmeübertragungssystems und der Energiequelle. Systeme mit effizienter Wärmeübergabe überzeugen durch eine optimale energetische Nutzung. Die Energieeinsparung ergibt sich durch energetisch günstigere Systemtemperaturen bei der Energieerzeugung, Wasser als effektiven Wärmeträger sowie die höheren bzw. niedrigeren Raumlufttemperaturen. Gleichzeitig steigt die thermische Behaglichkeit, was die Nutzer der Räume täglich spüren.

Das Raumklima beeinflusst das Wohlbefinden, die Leistungsfähigkeit und auch die Gesundheit von Personen stark. Daher sollte es Ziel der Raumtemperierung sein, ein möglichst behagliches und gesundes Raumklima zu schaffen. Die Einflüsse, welche zu einem behaglichen Raumklima beitragen, sind vielseitig. Wir zeigen sie in diesem Teil der Artikelserie auf.

Neben der Bekleidung und dem Aktivitätsgrad wirken auf den Menschen verschiedene Faktoren ein: Lufttemperatur, Luftgeschwindigkeit und Luftwechsel sowie Strahlungstemperatur und Luftfeuchte. Des Weiteren sind Zugluft, Strahlungsasymmetrie, vertikale Lufttemperaturdifferenz und die Oberflächentemperaturen der Raumumschließungsflächen relevant für die so genannte thermische Behaglichkeit, die als Maßstab für Komfort, Gesundheit und Wohlbefinden steht. Sie hängt darüber hinaus von der operativen Temperatur ab, also dem Mittelwert aus Lufttemperatur und der durchschnittlichen Oberflächentemperatur der raumumfassenden Flächen.

Hier spielen Flächenheiz- und Kühlsystem ihre Vorteile in punkto Behaglichkeit aus, Beispiel Heizfall: Bei einer Erhöhung der mittleren Oberflächentemperatur der raumumfassenden Flächen kann die Raumlufttemperatur abgesenkt werden. Gleiches gilt für den Kühlfall. Hier kann die Temperatur angehoben werden.

Behagliches Raumklima schaffen

Wie im ersten Teil bereits angerissen, stehen mit der Flächenheizung bzw. -kühlung Systeme zur Verfügung, die ein behagliches und gesundes Raumklima erzeugen können. Als besonders wohltuend wird die von den Heiz- und Kühlflächen ausgehende Strahlungswärme empfunden. Dabei gibt es im Vergleich zu Heizkörpern weniger Konvektion, sodass weniger Staub oder andere Partikel aufgewirbelt werden. Zudem wird die Raumluft durch die Form der Wärmeabgabe Strahlung statt Konvektion nicht so stark ausgetrocknet. Für die Atemwege und die Haut ist dies ein wesentlicher Vorteil, der nicht nur von Allergikern als äußerst positiv empfunden wird. Generell gilt: Je niedriger die Temperatur der Heizfläche und je höher der Anteil der Strahlungswärme, desto größer ist die thermische Behaglichkeit.

Thermische Behaglichkeit im Kühlfall

Im Kühlfall wird dem Raum Wärme entzogen, um die gewünschte Raumtemperatur zu erreichen. Bei konventionellen Kühlsystemen, welche die Kühllast vorwiegend konvektiv über die Zuluft oder über Umluftgebläse abführen, kommt es häufig zu hohen Luftgeschwindigkeiten und Turbulenzen, die zu unbehaglichen Zugerscheinungen führen. Bei der Kühlung über die Raumumschließungsflächen, auch stille Kühlung genannt, ist das nicht der Fall. Die Kühlleistung findet vorwiegend durch Strahlungsaustauch direkt (Mensch zur Kühlfläche) oder indirekt (Mensch zu Einrichtungsgegenständen und Umschließungsflächen) statt. Ein weiterer Aspekt ist die Anordnung der Kühlflächen im Raum. So zeigen Untersuchungen, dass eine Kühlung von der Decke als am behaglichsten empfunden wird.

Entscheidend für den reibungslosen Betrieb einer Flächenkühlung ist die Einhaltung bestimmter regelungstechnischer Aspekte. Hierzu zählt im Wesentlichen die Vermeidung der Unterschreitung der Wasserdampf-Taupunkttemperatur auf der kühlenden Raumfläche. So darf die Kühlwassertemperatur nicht beliebig tief abgesenkt werden, um eine höhere Kühlleistung zu erzielen. Die definierte Mindesttemperatur, in der Regel 16 °C, darf unter keinen Umständen unterschritten werden. Dies lässt sich bei den heute üblichen Systemen auf unterschiedliche Weise realisieren: Entweder wird die Vorlauftemperatur oberhalb des errechneten Taupunktes der Bauteilfläche gehalten oder der Kühlwasserzufluss wird bei Erreichen des Taupunktes an der Bauteilfläche zwischenzeitlich unterbrochen.

Thermische Behaglichkeit im Heizfall

Im Heizfall wird dem Raum behagliche Strahlungswärme zugeführt. Werden Deckenflächen in Komfortbereichen wie etwa Büros oder Wohnungen zum Heizen eingesetzt, erfolgt dies mit sehr niedrigen wasserseitigen Vorlauftemperaturen zwischen 25 und 35 °C. Die Wärmeübertragung erfolgt von der Heizfläche an die Umschließungsflächen und Gegenstände des Raumes, anwesende Personen befinden sich im behaglichen Strahlungsumfeld. Durch die relativ geringen Oberflächentemperaturen der Deckenheizfläche und den Temperaturaustausch mit den übrigen Raumflächen stellt sich eine niedrige Strahlungsasymmetrie ein. Wie bei allen Strahlungsflächenheizungen ergibt sich eine sehr gleichmäßige Temperaturverteilung über den kompletten Raum. Diese Umstände sowie eine sehr geringe Luftbewegung sorgen für ein hohes Maß an Behaglichkeit.

Fazit

Die Flächenheizung und -kühlung über die Decke hat zahlreiche Vorteile. Daher sollte bei jedem Bauvorhaben – sei es eine Modernisierung oder ein Neubau – geprüft werden, ob die Technik eingesetzt werden kann. Der Bauherr bekommt damit ein Mehr an Komfort geboten, Sommer wie Winter, und dass bei günstigen Betriebskosten. Auch bei den Aspekten Behaglichkeit und Hygiene kann Flächenheizung und -kühlung punkten. Zwar haben die Beheizung bzw. Kühlung über die Decke im Vergleich zu einer RLT-Klimaanlage auch Grenzen. Doch ist sie eine wertvolle Alternative, die vielseitig effizient eingesetzt werden kann.

In den ersten beiden Teilen dieser Artikelserie wurden die Wirtschaftlichkeit und Energieeffizienz sowie die Behaglichkeit dieser Systeme beleuchtet. In vorliegenden dritten Teil liegt der Fokus auf der Vorstellung der unterschiedlichen Systeme, die es für die verschiedenen Anforderungen in einem Bauvorhaben gibt. Ein wesentlicher Anteil entfällt heute auf Metallrasterdecken und Systeme mit großformatigen mineralischen Deckenplatten. Aber auch die Sonderbauformen und Systeme der Betonkernaktivierung erfreuen sich zunehmender Nachfrage.

Deckensysteme mit Kühl- und Heizfunktion, sind für jede Bausituation, ob Alt– oder Neubau erhältlich. Die Systemarten unterscheiden sich in zwei bauphysikalische Hauptgruppen:

  • Abgehängte Systeme
  • Bauteilintegrierte Systeme.

Bei den Bauarten der abgehängten Systemtechnik kommen Metall- und Rasterkühl-/Heizdecken mit Deckenplatten aus Stahl, Aluminium oder auch mineralischen Bauplatten zum Einsatz, die auf der Rückseite  mit Rohrregistern aus Metall oder Kunststoff versehen sind. Die Verbindung der mediumführenden Register mit den Deckenplatte erfolgt z.B. durch kleben, klemmen, einfräsen oder magnetisch. Zur Verbesserung der Wärmeübertragung werden ggf. zusätzlich noch Elemente zur besseren Wärmeverteilung auf der Deckenplatte eingesetzt. Diese Wärmetauscher-Konstruktion wird mittels einer Abhängung an der Rohdecke angebracht. Die Decklage kann als geschlossene Decke oder als frei abgehängtes Deckensegel ausgeführt werden.

Geschlossene Deckensysteme

Geschlossene Decken bieten eine homogene Deckenunterschicht, wobei der Deckenhohlraum für vielfältige Installationen genutzt werden kann. Die Gestaltung der Raumseitigen Oberfläche ist in verschiedenster Form möglich. Einbauten wie Beleuchtung, Luftdurchlässe, Sprinkler oder Melder lassen sich einfach integrieren. Auch kann sie mittels Perforierung zur Verbesserung der Raumakustik genutzt werden.

Weitere geschlossene Deckensysteme mit mineralischen großformatigen Bauplatten z. B. aus Gipskarton oder Gipsfaser sowie Faserzement und Lehm bieten ein breites Einsatzspektrum sowohl in Neubau, – wie auch in der Gebäuderenovation. Diese geschlossenen Trockenbau-Deckensysteme zeichnen sich vor allem durch ihre flexiblen Gestaltungsmöglichkeiten aus und erfüllen durch ihre ebene, fugenlose Oberfläche höchste architektonische Anforderungen. Die Unterkonstruktion, bestehend aus Grund- und/oder Tragprofilen, werden an der Rohdecke befestigt und ausgerichtet. Die Montage der Kühl- und Heizsysteme erfolgt zwischen oder unterhalb der Tragprofile der Unterkonstruktion auf- oder eingelegt in die Bauplatten. Als sichtbare Decklage können Bauplatten aus verschiedenen Materialien, wie Gipskarton-, Lehm- und weitere mineralische Bauplatten eingesetzt werden. Diese bieten uneingeschränkte Gestaltungsvielfalt und können ebenfalls zur Verbesserung der Raumakustik aktiviert werden.

Hochleistungs-Heiz-/Kühldecken

Hochleistungs-Heiz-/Kühldecken ermöglichen eine Raumkühlung ohne Einsatz von Ventilatoren oder Raumklimageräten. Anders als bei Raumluft- Technischen-Anlagen (RLT) handelt es sich um laminare Luftgeschwindigkeiten, die für ein behagliches Raumklima sorgen.

Mit speziell konstruierten Deckenkonstruktionen können hohe Wärmelasten abgeführt werden. Anders als bei der geschlossenen Kühldecke wird aufgrund der offenen Deckenkonstruktion auch die dem Raum abgewandte Seite zur Kühlung und Heizung (konvektiver Gewinn) genutzt. Die Leistung summiert sich aus Strahlung und Konvektion und kann bis zu dem doppelten einer geschlossenen Kühldecke betragen. Diese Systeme, in Fachkreisen auch „Konvektionsdecke“ genannt, werden zur Abfuhr hoher Wärmelasten in häufig hohen Räumen verschiedener Nutzung, z.B. (Flughäfen, Film- und Fernsehstudios, Ausstellungsräume etc.) eingesetzt. Derartige Decken unterscheiden sich im Prinzip durch zwei verschiedene Systemvarianten.

  • Sichtbare Systeme (Produktionsstätten, Industrie u. Gewerbe, TV- Film Studios, etc.)
  • Verdeckte Systeme oberhalb eines offenen Deckensystems (Büros, Eingangshallen, etc.).

Je nach Konstruktion sind Leistungen bis zu 200 W/m2 möglich.

Noch höhere Leistungen können durch Anordnung von mehrlagigen Kühlregistern untereinander angeordnet, oder durch den Einsatz von so genannten Deckenkühlkonvektoren erzielt werden. Bei Deckenkühlkonvektoren werden Kühlregister mit extrem geringen Rohrabständen eingesetzt.

Sonderbauformen

Werden lediglich Teile einer Deckenfläche abgehängt und als Flächen zum Kühlen oder Heizen aktiviert, spricht man von einem Kühl- und/oder Heizsegel. Mit derartig ausgeführten Systemlösungen sind ästhetisch ansprechende Lösungen möglich. Deckensegel können als Metall, Gipskarton, Lehm oder weitere fugenlose Konstruktionen in verschiedenen Formen und Abmessungen ausgeführt werden. Sie erfreuen sich aufgrund der freien architektonischen Gestaltung zunehmender Beliebtheit und haben positiven Einfluss auf die Raumakustik. Durch den höheren Konvektionsanteil kann eine Leistungsverbesserung gegenüber geschlossenen Decken von bis zu 60 % erreicht werden.

Kühl- und Heizsegel bieten aufgrund ihrer Konstruktion einen breiten Spielraum für die Deckenarchitektur. Hervorragend lassen sich Beleuchtung, Lüftung und sonstige nützliche Funktionselemente integrieren und bieten mit hoher spezifischer Kühl- und Heizleistung ein hohes Maß an Behaglichkeit und thermischen Komfort.

Aktive Deckensegel eignen sich in idealer Weise für den Büro- und Verwaltungsbau. Sie bieten die Möglichkeit, gezielt als Insellösung – z.B. ausgerichtet an Arbeitsplätzen – eingesetzt zu werden. Auch lassen sie sich mit großflächigen Kühl- und Heizdeckensystemen ideal kombinieren.

Bauteilintegrierte Deckensysteme

Bauteilintegrierte Systeme unterscheiden sich im Prinzip durch zwei Bauarten,

  • Medien führenden Rohre oder Rohrregister im statischen Bauteil (z. B. Betondecke)
  • Medien führende Rohre oder Rohrregister nachträglich am Bauteil angebracht (z.B. eingeputzt).

Bei eingeputzten Systemen handelt es sich um Heiz- und Kühlsysteme in Form von Rohren oder Systemmodulen die an Betonrohdecken oder anderen festen Deckenoberflächen befestigt werden und anschließend mit Zement-, Kalk-, Gips- oder Lehmputz eingeputzt werden.

Betonkernaktivierung

Die Betonkernaktivierung gliedert sich in drei unterschiedliche Bauarten.

  • thermische Betonkernaktivierung (BKA)
  • Betonkerntemperierung (BKT)
  • Bauteilaktivierung (BTA).

Alle drei Bauarten nutzen zur Temperaturregulierung die statischen Bauteile, quasi den massiven Betonkern. Bei der Erstellung von Massivdecken werden in die Konstruktion Rohrleitungen verlegt, durch die meistens Wasser als Kühl- bzw. Heizmedium geleitet wird. Die Massivdecke wird dabei als Übertragungs- und Speichermasse thermisch aktiviert. Das massive Bauteil nimmt die Wärme vom Medium oder vom Raum auf, speichert sie und gibt sie zeitversetzt an den Raum oder das Medium weiter. Es kommt hierbei zu einer Phasenverschiebung zwischen Energieerzeugung und -abgabe. Im Sommer kann die Nachtauskühlung zur Kühlung des Mediums und zur Entnahme der Wärmeenergie aus dem Raum genutzt werden. Tagsüber werden die Räume dann durch Wärmeabfluss in den kalten Decken bzw. Wänden gekühlt. Diese Systeme werden in der Regel zur Abdeckung der Grundlast eingesetzt.

Oberflächennahe Bauteilaktivierung

Eine innovative Weiterentwicklung stellen die oberflächennahen Bauteilaktivierungssysteme, auch als thermisch aktive Bauteilsysteme (TABS) da. Mit derartigen Systemen kann nicht nur die Grundlast zum Heizen bzw. Kühlen, sondern ggf. auch der Gesamtbedarf eines Gebäudes gedeckt werden. Die Systeme wurden für alle gängigen Deckenkonstruktionen wie Ortbeton und Fertigteildecken entwickelt.

Durch die hohe Leistungsfähigkeit – bei kurzer Reaktionszeit – werden diese Systeme den heutigen Anforderungen an Behaglichkeit und Komfort in modernen Gebäuden gerecht. Die oberflächennahe Positionierung der Rohre sorgt für einen guten Wärmeübergang, sodass Gebäude bedarfsgerecht geheizt bzw. gekühlt werden können. Oberflächennahe Bauteilaktivierungssysteme zeichnen sich durch vergleichsweise hohe Kühl- bzw. Heizleistungen aus. Je nach verwendetem Kühl- bzw. Heizmedium lassen sich ca. 50 bis 95 W/m2 erzielen.

Fazit

Die Kühlung über die Decke, ob im Bestand oder Neubau bietet eine echte Alternative zu hygienisch bedenklichen und wartungsintensiven Klimaanlagen. Die spürbare Verbesserung des Wohlbefindens und die nachgewiesene Steigerung der geistigen Leistungsfähigkeit sprechen für ein Deckenheiz- und kühlsystem. Für alle die auf Komfort in ihrer Immobilie setzen lohnt es sich auf die nachhaltige Systemtechnik – Heizen und Kühlen über die Decke – nachzudenken. Der BVF und seine Mitgliedsunternehmen bieten für alle interessierten Investoren, Planer, Bauherrn und Verarbeiter umfassende Informationen zu den Vorteilen und Einsatzmöglichkeiten von Heiz- und Kühlsystemen an Boden, Wand und Decke.

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.

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Tipps zum nachträglichen Einbau eines Kühl- und Heizdeckensystems in bestehende Gebäude für Bauherren und Investoren
Tipps zum nachträglichen Einbau eines Kühl- und Heizdeckensystems in bestehende Gebäude für Bauherren und Investoren

Sie sind Besitzer eines bestehenden Gebäudes mit einem Wärmeverteilsystems wie z.B. Heizkörper und möchten prüfen, ob Sie auf ein Niedertemperatur-Wärmeverteilsystem wie z.B. ein Kühl- und Heizdeckensystem umrüsten können?
Diese Frage stellen Bauherren immer wieder an den BVF und seine Mitglieder. Der BVF möchte Ihnen daher mit diesem Leitfaden die wichtigsten Informationen für die Bewertung der Situation in ihrer Immobilie und die Vorteile eines Kühl- und Heizdeckensystems an die Hand geben.


Richtlinie 15.9 Kühlen und Heizen mit Deckensystemen: Hydraulik und Regelung
Richtlinie 15.9 Kühlen und Heizen mit Deckensystemen: Hydraulik und Regelung

In den vergangenen Jahren haben die Heizlasten von Gebäuden abgenommen, gleichzeitig sind die Kühllasten gestiegen und damit auch die Anforderungen an die TGA. Hydraulische Heiz- und Kühlsysteme können zu jeder Jahreszeit für Behaglichkeit sorgen. Dazu stehen verschiedene Technologien zur Verfügung. Je nach Anforderung und Randbedingungen kann ausschließlich geheizt oder ausschließlich gekühlt werden. Eine zentrale Umschaltung ermöglicht den Heiz- oder Kühlbetrieb mit demselben System (Zweileitersystem). Aber auch das zeitgleiche individuelle Heizen- und Kühlen einzelner Räume ist denkbar (Vierleitersystem).

Der Bundesverband  Flächenheizungen und Flächenkühlungen e.V. (BVF) gibt mit dieser Richtlinie eine Zusammenfassung über Hydraulik und Regelung von Kühl- und Heizdeckensystemen heraus und richtet sich an Fachkundige und Interessierte, die sich mit der Frage des Einbaus eines geeigneten Heiz-/Kühlsystems in Wohn- u. Nichtwohnbauten beschäftigen.


Kühlen und Heizen mit Gipskarton-Deckensystemen

Fachartikel in der IKZ-Haustechnik: Gipskarton-Deckensysteme zeichnen sich durch ihre homogene und geschlossene Untersicht aus und lassen sich dadurch absolut unsichtbar in die Innenarchitektur von Gebäuden integrieren. Sie sind ausgesprochen klimaaktiv und bieten geradezu ideale Voraussetzungen für die sanfte Raumtemperierung – Kühlen und Heizen über die Decke.


Richtlinie 15.4 - Kühlen und Heizen mit Deckensystemen: Gipskarton und weitere geschlossene Deckensysteme
Richtlinie 15.4 - Kühlen und Heizen mit Deckensystemen: Gipskarton und weitere geschlossene Deckensysteme

Der Bundesverband Flächenheizungen und Flächenkühlungen e.V. (BVF) gibt mit dieser Richtlinie Kühlen und Heizen mit Deckensystemen: Gipskarton und weitere geschlossene Deckensysteme ein herstellerneutrales und technologieübergreifendes Basiswerk heraus und richtet sich an Fachkundige und Interessierte.


Bauteilaktivierung: optisch und energetisch top

Fachartikel zur Bauteilaktivierung am Beispiel eines Hotels auf S. 31ff in der SHT 5/2020.


Richtlinie 15.2 - Kühlen und Heizen mit Deckensystemen: Fachgerechte Planung und Auslegung
Richtlinie 15.2 - Kühlen und Heizen mit Deckensystemen: Fachgerechte Planung und Auslegung

Der Bundesverband Flächenheizungen und Flächenkühlungen e.V. (BVF) gibt mit dieser Richtlinie zur fachgerechten Planung und Auslegung ein herstellerneutrales und technologieübergreifendes Basiswerk heraus und richtet sich an Fachkundige und Interessierte, die sich mit der Frage der Planung und Auslegung einer Kühl- und Heizdecke in Wohn- u. Nichtwohnbauten beschäftigen.


BVF Sonderveröffentlichung
BVF Sonderveröffentlichung 'Immer richtig temperiert'

In diesem Sonderheft stellen Mitgliedsbetriebe des BVF e.V. anhand von Referenzprojekten die Bandbreite der Flächenheiz- und -kühlsysteme dar.


Richtlinie 15.1 - Kühlen und Heizen mit Deckensystemen: Grundlagen und Möglichkeiten
Richtlinie 15.1 - Kühlen und Heizen mit Deckensystemen: Grundlagen und Möglichkeiten

Der Bundesverband Flächenheizungen und Flächenkühlungen e.V. (BVF) gibt mit dieser Richtlinie eine Zusammenfassung über Grundlagen und Möglichkeiten zum Kühlen und Heizen mit Deckensystemen heraus und richtet sich an Fachkundige und Interessierte, die sich mit der Frage des Einbaus eines geeigneten Heiz-/Kühlsystems in Wohn- u. Nichtwohnbauten beschäftigen.

Schon früh im Planungsprozess eines Neubaus oder einer umfassenden Modernisierung eines Objekts müssen sich Planer und Bauherren Gedanken über die geeignete Wärme-/Kälteerzeugung sowie die passenden Wärme-/Kälteverteilsysteme machen. Neben der fachgerechten Planung der Technik spielt auch der Aspekt der Behaglichkeit eine wesentliche Rolle im Entscheidungsprozess.

Die Behaglichkeit ist ein starkes Argument für den Einsatz einer Kühl- und Heizdecke, denn sie schafft für den Menschen ein angenehm temperiertes, zugfreies und hygienisches Umfeld. In wissenschaftlichen Untersuchungen konnte nachgewiesen werden, dass die Konzentrations- und Leistungsfähigkeit sehr stark von der Raumtemperatur abhängt. Kühldeckensysteme können also ein Raumklima schaffen, welches subjektiv das Wohlbefinden steigert und objektiv die Leistungsfähigkeit unterstützt.


Schnittstellenkoordination bei Flächenheizungs - und Flächenkühlungssystemen in bestehenden Gebäuden
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.


Flächenheizung und Flächenkühlung - rundum behaglich

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


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.


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)


BVF Richtlinie 5: Wasserdurchströmte Flächenheiz- und Kühlsysteme. Die ideale Voraussetzung für die Nutzung regenerativer Energien in der Gebäudeheizung /-Kühlung

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.


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.


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)


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)


BVF Richtlinie 9: Einsatz von Bodenbelägen auf Flächenheizungen und - kühlungen - Anforderungen und Hinweise
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. (aktualisierte Version, Stand 02/2020)


BVF Richtlinie 10: Installation von Flächenheizungen und Flächenkühlungen bei der Modernisierung von bestehenden Gebäuden - Anforderungen und Hinweise.
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 09/2020)


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 Neubauten als auch im Rahmen von Modernisierungsmaßnahmen. (Stand: 01/2015)


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)


BVF Richtlinie 14: Flächenheizungen und Flächenkühlungen im Niedrigstenergiegebäude - Ausblick in die Zukunft
BVF Richtlinie 14: Flächenheizungen und Flächenkühlungen im Niedrigstenergiegebäude - Ausblick in die Zukunft

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. (aktualisierte Fassung, Stand 04/2020)


Schnittstellenkoordination bei Flächenheizungs- und Flächenkühlungssystemen in Neubauten
Schnittstellenkoordination bei Flächenheizungs- und Flächenkühlungssystemen in Neubauten

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.
Aktualisierte Fassung: Mai 2020


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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