Nachhaltigkeit in Technischer Gebäudeausrüstung
Flächenheizung und Flächenkühlung im Lebenszyklus von Gebäuden
Wer davon redet, ein Gebäude nachhaltig zu bauen oder zu sanieren, meint in der Regel, dass der CO2-Abdruck möglichst gering sein soll. Dabei sollte nicht nur die Errichtungsphase, sondern der komplette Lebenszyklus und somit auch die Kosten in der Errichtungs-, Betriebs- und Rückbauphase ins Visier genommen werden. Wie sich diesbezüglich die Entscheidung für eine Flächenheizung und -kühlung auswirkt, beschreibt der BVF Bundesverband Flächenheizungen und Flächenkühlungen e. V..
Gebäude sind für einen erheblichen Teil des deutschen und weltweiten Energieverbrauchs verantwortlich und tragen maßgeblich zur CO2-Emission bei. Die Auswahl von Wärmeerzeuger und Wärmeübergabe hat einen wesentlichen Einfluss auf die CO2-Bilanz eines Gebäudes. Um eine langfristige und effektive Reduzierung zu gewährleisten, muss die gesamte Wärmeprozesskette betrachtet und bewertet werden.
Die Planungsphase
In der Planungsphase fällt die Entscheidung, wie nachhaltig ein Gebäude ist bzw. ob es ‚nur‘ die Mindeststandards erfüllt oder in die Zukunftssicherheit des Gebäudes investiert werden soll. Die heute geforderten Mindeststandards fordern Energieeffizienz und perspektivisch, dass sie mit mindestens 65 % erneuerbaren Energien beheizt werden. Die Fördermaßnahmen für Neubau und Modernisierung belohnen zusätzliche Investitionen mit höheren Fördergeldern und Boni.
Die Entscheidung für eine Flächenheizung und -kühlung in der Planungsphase ist meistens von Behaglichkeitsgründen getrieben. Die Wärme wird als besonders angenehm empfunden und durch die verringerte Staubaufwirbelung (Wärme durch Strahlung, statt Wärme durch Konvektion) ist sie für die vielen Hausstauballergiker das Wärmeübergabesystem der Wahl.
Flächenheizungen und -kühlungen bieten jedoch noch weitere Vorteile:
Flexibilität in der Raumgestaltung.
Durchschnittlich 2 °C weniger Raumtemperatur bei gleichem Wärmeempfinden führen zu einer Heizkosteneinsparung.
Wertsteigerung der Immobilie durch zukunftssichere Systeme.
Stille Kühlung in den Sommermonaten.
Die Errichtungsphase
Man kann sagen, dass es für jedes Projekt das richtige System gibt. Neben den allgemeinen Lösungen für Boden, Wand oder Decke, die je nach Projekt ihre Stärken ausspielen können, gibt es für alle Flächen CO2-arme Aufbauten. Ohnehin trägt man mit einer Flächenheizung nur wenig CO2 in den Baukörper ein, kann aber, wenn man sich für dünnschichtige Systemen oder Schichtaufbauten entscheidet, weitere Einsparungen beim Estricheinsatz und somit CO2 erreichen.
Mit dem Einbau eines abgestimmten hydraulischen Systems mit optomierter Regelungstechnik ist ein effizienter Betrieb möglich. Die Durchführung des hydraulischen Abgleichs ist Fördervoraussetzung in allen Programmen und gewährleistet eine wunschgemäße Beheizung.
Eine Broschüre zum überschlägigen hydraulischen Abgleich und der BVF-Rechner stehen kostenlos zur Verfügung auf: www.flaechenheizung.de/hydraulischer-abgleich
Die Betriebsphase
Schaut man über die Errichtungsphase hinaus, wird schnell klar, dass die Betriebsphase den Großteil des Lebenszyklusses der Immobilie beinhaltet. Wieviel CO2 hier verbraucht/produziert wird, wurde mit den Entscheidungen in der Planungsphase festgelegt.
Flächenheizungen und -kühlungen führen als Niedertemperatursysteme zum hocheffizienten Einsatz von erneuerbaren Energien und höchsten Jahresarbeitszahlen bei der Kombination Flächenheizung und Wärmepumpe. Im Vergleich zu Heizkörpern bieten sie eine gleichmäßige Wärmeverteilung über die gesamte Fläche. Dies ermöglicht nicht nur einen höheren Komfort, sondern auch eine verbesserte Energieeffizienz, da sie deutlich weniger Vorlauftemperatur benötigen. Die Flächenheizung und -kühlung ist ein Niedertemperaturübergabesystem der Zukunft, da sie kostengünstig arbeitet, bei allen Wärmeerzeugern durch optimale Rahmenbedingungen höchste Effizienz und niedrigsten Stromverbrauch produzieren kann, mit einer Lebensdauer von 50 Jahren plus kaum schlagbar ist und zudem mit erneuerbarer Kälte kühlen kann.
Die niedrigen Systemtemperaturen der Flächenheizung sorgen für Wirtschaftlichkeit des gesamten Heizungssystems. Insbesondere da jedes Kelvin mehr an Vorlauftemperatur zu 3,5 % mehr Stromverbrauch führt.
Die Möglichkeit, mit der wassergeführten Flächenheizung/-kühlung im Sommer zu kühlen, darf zusätzlich nicht außer Acht gelassen werden. Heiße Sommer, extrem lange Trockenperioden und warme Winter: Der Kühlbedarf wird in den nächsten Jahrzehnten rasant steigen.
Die Systeme der Flächenheizung und Flächenkühlung sind wartungsfrei. Sie behalten ihre Gebrauchstauglichkeitseigenschaft durch das Funktionsprinzip der stillen Kühlung bzw. stillen Heizung über die gesamte Nutzungsdauer.
Alle diese Aspekte zusammen führen zu einer Reduktion des CO2-Abdrucks in der Betriebsphase und somit zu einer Kosteneinsparung.
Die Rückbauphase
Beim Rückbau sind die Produkte im Sinne der Kreislaufwirtschaft idealerweise recycle- oder wiederverwertbar.
Energetische Gebäudesanierung
75 % aller Bestandsimmobilien müssen bis 2045 mit einem neuen Wärmeerzeuger ausgestattet werden. Dafür bietet sich eine energetische Sanierung des Gebäudes an, um nicht nur die Wärmeerzeugung, sondern auch die Gebäudehülle und die Wärmeverteilung zukunftsfähig zu machen. Im ersten Schritt kann sich oft schon eine „smart renovation“ lohnen. Hinter „smart renovation“ verbergen sich niedriginvestive gebäudespezifische Maßnahmen am Gebäudekörper oder der Gebäudehülle in Kombination mit der Modernisierung einer bestehenden oder dem Einbau einer neuen Flächenheizung, mit denen eine Reduzierung des CO2-Ausstoßes bei gleichzeitiger Behaglichkeits- und Wertsteigerung erreicht werden kann.
Die Hersteller von Flächenheizungs- und Flächenkühlungssystemen haben sich auf die Herausforderung der Bestandssanierung eingestellt und ein breites Angebot an Modernisierungs- und Sanierungssystemen entwickelt, die für jedes Projekt das richtige Produkt finden lässt. Diese zeichnen sich in der Regel durch eine niedrige Aufbauhöhe und somit schnelle Montagezeiten aus. Die nachträgliche Installation einer Flächenheizung im Bestandsgebäude kann im Boden, in der Wand oder in der Decke erfolgen.
Oftmals eignet sich die Decke besonders für die Sanierung, da Deckensysteme auch im bewohnten Zustand schnell nachgerüstet werden können und die Doppelfunktion Heizen und Kühlen unter großer thermischer Behaglichkeit erfolgt.
Als praktische Hilfen hat der BVF verschiedene Infoblätter und Richtlinien zu den dünnschichtigen Modernisierungssystemen herausgegeben, die kompakt die Vorteile und Anwendungsbereiche aufzeigen:
Richtlinie 10: Modernisierung mit Flächenheizung und Flächenkühlung
Infoblatt: Tipps zum nachträglichen Einbau eines Kühlund Heizdeckensystems
Infoblatt zu Fußbodenheiz- und -kühlsystemen mit minimierter Konstruktionshöhe
Das Gebäude der Zukunft
Der Anspruch an das Gebäude der Zukunft ist hoch. Es muss diese Anforderungen erfüllen:
Heizen und Kühlen,
Einsatz erneuerbarer Energien,
Energiespeicherung,
Netzdienlichkeit,
CO2-arm oder -frei,
kreislauffähig,
langlebig und wartungsarm.
Alle Anforderungen werden von Flächenheizungen und -kühlungen mitgetragen.
Wie Projekte in der Praxis umgesetzt werden und wie sich der zusätzliche Einsatz von nachhaltigen Materialien in den Systemaufbauten wie z. B. Lehm und Kupfer darüber hinaus auf die Nachhaltigkeit eines Gebäudes auswirkt, zeigt sich in den folgenden Projektbeispielen.
Referenzprojekt Sanierung eines Einfamilienhauses von 1933 zu KfW-40 Standard
Das 1933 erbaute Einfamilienhaus der Familie Schulte wurde energetisch saniert, um den KfW-40-Standard zu erreichen. Dafür erhielt es eine umfassende Außendämmung, neue Fenster und eine Luft-Wasser-Wärmepumpe (5 kW). Da der ursprüngliche Charme des Hauses erhalten bleiben sollte, nur ein geringes Zeitfenster zur Verfügung stand und eine Fußbodenheizung nicht infrage kam, fiel die Wahl auf das „cufix TB-Deckensystem“ für die Beheizung. Es ermöglicht eine gleichmäßige Wärmeverteilung ohne Zugluft, arbeitet mit niedrigen Systemtemperaturen und senkt dadurch den Energieverbrauch. Die einfache Installation und die nachhaltigen Materialien wie Kupfer und Aluminium machen es ideal für die Sanierung. Zudem kann das Heizsystem mit Smart-Home-Technologien kombiniert werden. Durch die effiziente Wärmepumpe, das Deckensystem und die Dämmmaßnahmen wird das Haus zu einem nachhaltigen und kosteneffizienten Wohnraum.
Referenzprojekt Tiny House mit Lehm-Klimasystem
Lehm als nachhaltiger Baustoff gewinnt an Bedeutung, da er regional verfügbar, klimaregulierend und energieeffizient ist. Unter anderem Leipfinger-Bader hat innovative Heiz- und Kühlsysteme auf Lehmbasis entwickelt: Die wassergeführte Klima-Lehmplatte nutzt geringe Vorlauftemperaturen für effizientes Heizen und Kühlen, während das elektrische Lehm-Heizelement mit Carbonfaser-Technologie eine schnelle und verlustfreie Strahlungswärme bietet. Beide Systeme sind geeignet für den Trockenbau und kombinierbar mit erneuerbaren Energien. Lehmplatten und -ziegel regulieren auf natürliche Weise Luftfeuchtigkeit und Temperatur und bieten eine ökologische Alternative zu herkömmlichen Baustoffen. Dies zeigt sich im Tiny-House-Projekt der Hochschule Coburg, bei dem Lehm-Heizelemente mit Solarstrom betrieben werden.
Planung und -Förderung
Die Betrachtung der gesamten Wärmeprozesskette spielt eine wesentliche Rolle beim Energiekonzept für ein Gebäude. Es sollte auf der Förderung von Flächenheizungs- und -kühlungssystemen sowie anderer innovativer und energieeffizienter Technologien beruhen. Es ist entscheidend, dass Bauwillige, Handwerker, Planer und Berater bei der Planung und Ausführung von Gebäuden auf nachhaltige TGA-Lösungen setzen. Unterstützung bieten Software-Unternehmen wie Solar Computer oder Hottgenroth, die in ihren bereitgestellten Programmen die direkten Auswirkungen abbilden und auch die Förderprogramme und -voraussetzungen für Neubau oder Sanierung nachhaltiger Projekte darstellen. So können diese Programme auch die Nachweise für die Beantragung der Fördergelder zusammenführen und so die Grundlage für Fördergelder bilden.
