Berechnung Fußbodenheizung

Eigentlich schon, aber ……. Oft wurden in der Vergangenheit die Zusammenhänge zu kompliziert dargestellt, oder man wollte sich an logische Planungsprozesse halten. Im Prinzip ist es ganz einfach: Last und Leistung bzw. Nachfrage und Angebot müssen im stationären Zustand im Gleichgewicht sein. Und diesen Ablauf muss man einfach einmal in einer einfachen, verständlichen Struktur aufzeigen. Sicherlich wird es im Detail schon einmal komplex (nicht kompliziert), aber wenn man einmal diese „Logik“ verinnerlicht hat, ist die Umsetzung mit einem passenden Softwaretool recht einfach.

Die vereinfachte, raumweise Heizlastberechnung ist die Basis für jeden weiteren Berechnungsschritt. Oder anders gesagt: Wenn man nicht weis, was an „Wärme“ (Heizlast) benötigt wird, kann man auch nicht berechnen, welche Leistung benötigt wird – und zwar pro Raum! Die Gebäudeheizlast ist für die Dimensionierung des Wärmeerzeugers wichtig, aber wir benötigen für die Auslegung der Übertragerflächen (Heizkörper, Flächenheizung) die benötige Leistung im Raum oder in definierten Zonen. 

Theoretisch nein, praktisch schon! Generell sollte natürlich ein Abgleich unabhängig der Gebäudegröße gemacht werden. Der große Unterschied liegt in der Bewertung bzw. dem Einfluss des Rohrnetzes. Für alles Bestandsgebäude gilt: Schwer zu bewerten. In kleineren (Wohn)Gebäuden spielt jedoch der Einfluss des Rohrnetztes bzgl. der dort auftretenden Druckverluste eine relativ unbedeutende Rolle. Gemäß Verfahren B sind Annahmen von Rohrlängen und Nennweiten (im Ergebnis Druckverlust zum Schlechtpunkt) möglich. In größeren Gebäuden hilft die „Zonierung“ – Übersetzt: Eine große Anlage in viele kleine Anlagen zerlegen. Entsprechend wir das zu bewertende Rohrnetz auch wieder viel kleiner. 

Bei einer Strangarmatur muss man zwischen einem Strangregulierventil und einem Differenzdruckregler unterscheiden. Für die Auslegung, sprich für eine Berechnung, ist ein Strangregulierventil eigentlich ausreichend. Aber: Die ermittelte Einstellung bezieht sich immer auf den Volllastfall. Im Teillastfall ist jedoch nur eine eingeschränkte Funktion vorhanden. Viel besser ist hier der Differenzdruckregler, denn der erforderliche Differenzdruck (je Strang/Zone) wird hier in jedem Lastfall konstant gehalten. Somit ergeben sich definierte Anlagenverhältnisse in jedem Betriebszustand.

In der Regel erfolgt die Ermittlung der Voreinstellwerte durch eine Berechnung. Hierzu gibt es viele Softwareprogramme, die so gut wie immer für eine Auslegung die Kenndaten auf der Basis der VDI 3805/2 Schnittstelle verwenden. Somit sind alle notwendigen Daten für eine Berechnung unterschiedlicher Armaturentypen verfügbar und die Berechnungsergebnisse bei einem bekannten Rechenalgorithmus nachvollziehbar und vergleichbar. Bei einer Messung bestehen immer folgende „Probleme“: Wann kommen Sie bei einer Messung in einen Beharrungszustand, bei dem Last und Leistung gleich sind? Welchen Aussagewert hat ein gemessener Massenstrom? Über gemessene (reale) Vor- und Rücklauftemperaturen kann man die Leistung eines Heizkörpers ermitteln – Ist diese Identisch mit der erforderlichen Heizlast und wird die gewünschte Raumtemperatur auch erreicht? Oder ist diese zu hoch? Deshalb: Bitte erst rechnen und dann, wenn das Ergebnis nicht den Erwartungen entspricht u.a. mit einer Messung die Ursache suchen, die viele Gründe haben kann.

Die Vorgehensweise ist ganz einfach. Sie benötigen zunächst einen „Startpunkt“ für eine Berechnung der Heizkörperleistung. Neben dem Heizkörpertyp und der Größe ist die angenommene Vor- und Rücklauftemperatur = Übertemperatur wichtig. Nicht zu hoch (z.B. 90/70) da so gut wie immer unrealistisch in realen Wohngebäuden und nicht zu tief, da hier die Gefahr einer Minderleistung besteht. In der Praxis hat sich in unzähligen Nachrechnungen die Paarung 70/55°C bewährt. Danach wird entweder durch eine Reduzierung des Volumenstromes mit dem Ergebnis einer reduzierten (realen) Rücklauftemperatur oder durch die Absenkung der Vorlauftemperatur die Leistung reduziert. Dabei steht definitiv die Anpassung der Übertemperaturen an die Anforderungen des Wärmerzeugers im Vordergrund: Die Lösung: Nutzen Sie das Software DanBasic mit einem speziellen Modul zur Temperaturoptimierung.

Das ist im Prinzip auch nicht schwierig. Man muss nur eine Standardfläche (z.B. in einem Nasssystem nach DN 1264 mit einem festgelegten Verlegeabstand) definieren, die in Abhängigkeit vom Oberflächenbelag mit der notwenigen Vorlauftemperatur die erforderliche Heizlast (W/m²) deckt. Wichtig ist hierbei die variable Spreizung in Abhängigkeit zur Vorlauftemperatur zu beachten. Dazu benötigt man natürlich ein Programm zur Nachrechnung. Nutzen Sie entweder unser Online Tool „Fußbodenheizung im Bestand“ oder für die Kombination Heizkörper / Fußbodenheizung die Software DanBasic 7.

Zunächst sollte geklärt werden, ob beide Systeme in verschiedenen Zonen (z.B. Fußbodenheizung im EG, Heizkörper im Obergeschoss) oder in einem Raum zum Einsatz kommen. Im ersten Fall muss geprüft werden, ob die sich durch eine Nachrechnung erforderliche Vorlauftemperatur im EG (Fußbodenheizung) für die installierten Heizkörper (Obergeschoss) ausreichend ist. Weiterhin sind die erforderlichen Differenzdrücke zu bestimmen um gegebenenfalls im Heizkörperkreis differenzdruckreduzierende Armaturen (RA-DV / ASV-PV) einzusetzen. Sind beide Übertragerflächen in einem Raum vorhanden, muss die Leistung anteilmäßig aufgeteilt werden, wobei die Grundlast (Stichwort: Behaglichkeit) von der Fußbodenheizung gedeckt werden sollte und der Heizkörper die „dynamische“ Komponente übernimmt.

Definitiv: JA! Denn es geht nicht mehr, wie bisher, nur darum Last und Leistung anzupassen, sondern die Wärmeverteilung und Wärmeübergabe so auf die Anforderungen der Wärmequelle abzustimmen, dass die ganze Anlage mit einem max. möglichen guten Systemwirkungsgrad bei nachhaltiger Betriebssicherheit betrieben werden kann. Das ist ein großer Unterschied zu dem einfachen „eindrosseln“ des Verteil-/Übergabesystems.
Nach erfolgter Nachberechnung der raumweisen Heizlast und Ermittlung der Wärmeübertragerleistung nach Vorgabewerten wird die Übertemperatur zunächst soweit abgesenkt, bis die sich daraus ergebende Übertemperatur zur Deckung der Heizlast ausreicht. Wichtig ist bei diesem Vorgang der Temperaturoptimierung die Berücksichtigung der Wärmeerzeuger Spezifischen Anforderung bzgl. der Vor- und Rücklauftemperaturen. Ein Vergleich Brennwertgerät / Wärmepumpe zeigt dies deutlich. Beide benötigen niedrige Rücklauftemperaturen, während die JAZ (Jahresarbeitszahl) bei der Wärmepumpe mit der max. notwendigen Vorlauftemperatur steht und fällt. Daraus ergeben sich komplett andere Massenströme, die zu ganz anderen Voreinstellwerten führen.

JA und NEIN ;-) Bei so gut wie jeder (Nach)Berechnung in Bestandsgebäuden ist das “Problem“ das Gleiche: Es sind kaum Daten verfügbar. Deshalb muss man mit wenig Daten, viel Systemverständnis und einer praxisgerechten Software analysieren – und, so gut es geht - rechnen! Danach macht es durchaus Sinn, automatische, adaptive oder temperaturbasierende System, wie man diese auch immer bezeichnen möchte, einzusetzen. Das Ziel: Im laufenden Betrieb das System an die Gebäudedynamik und das Nutzerverhalten anzupassen. Die rein rechnerisch zu lösen im theoretisch kaum möglich. Je nachdem welche Parameter bei der Optimierung herangezogen werden kann man mit der Kombination „rechnen und Automatik“ sehr guten Ergebnisse erzielen.