Fußbodenheizung planen: Heizkreise, Verlegeabstand, Rohrdurchmesser und Materialbedarf berechnen
Hat man sich für eine Fußbodenheizung entschieden, stellen sich während der Planungsphase direkt mehrere Fragen:
- Wieviel Heizkreise brauche ich?
- Welchen Verlegeabstand muss ich nehmen?
- Welchen Rohrdurchmesser brauche ich?
- Wie hoch ist mein Materialbedarf?
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Der sicherste Weg alle Fragen präzise beantwortet zu bekommen, ist Heizlastberechnung durch einen Heizungsfachmann. Für diese Berechnung sind umfassende Informationen über das gesamte Bauwerk und die verwendeten Bauteile notwendig. Bei einer Renovierung oder wenn man nur einen Raum nachrüsten möchte, liegen diese Informationen häufig gar nicht vor. Dann ist es gut, wenn man auf bewährte Kenngrößen zurückgreifen kann.
Nach DIN EN 1264 gibt es Grenzen in Bezug auf die Oberflächentemperatur bei Betrieb einer Fußbodenheizung. Diese liegt für eine Aufenthaltszone bei 29°C. Das Verhältnis von 29°C Oberflächentemperatur zu 20°C Raumtemperatur ergibt ziemlich genau eine Heizleistung von 100 Watt pro Quadratmeter. Dabei spielt es keine Rolle, ob Kupferrohr oder PE-Rohr für die Fußbodenheizung verwendet wurde. Es ist auch egal, welchen Wärmeerzeuger man verwendet – die Begrenzung der Oberflächentemperatur ist fix.
Moderne Häuser benötigen die Heizleistung von 100 W/m² in der Regel nicht, sondern kommen mit etwa 40 W/m² aus. Dann betragen die Oberflächentemperaturen im Auslegungsfall, also bei -12°C Außentemperatur nur noch 24°C.
Ausnahmen für die genannte Temperaturbegrenzung bilden die sogenannten Randzonen von maximal einem Meter Breite. Hier dürfen 35°C erreicht werden. Die spezifischen Leistungen liegen dann auch schon einmal bei 160 W/m². Randzonen kann man bei Bedarf an bodentiefen Fenstern oder Terrassentüren installieren.
Eine weitere Ausnahme ist das Badezimmer, das in der Regel auf 24°C beheizt werden soll. Ein Bad kann Oberflächentemperaturen von 33°C erreichen. Auf diese Weise kann in der Spitze eine Heizleistung von 100 W/m² erreicht werden.
Die Wärmeleistung einer Fußbodenheizung wird nach DIN EN 1246 T. 2 anhand folgender Formel berechnet:
q = 6,7 · aB · aT mT · aü mü · aD mD · dt (W/m²)
aB = Fußbodenbelagsfaktor; aT = Teilungsfaktor; aü = Überdeckungsfaktor; aD = Rohr-Außendurchmesserfaktor; dt = Heizmittelübertemperatur
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Verlegeabstand und Rohrdurchmesser
Unter dem Verlegeabstand versteht man den Abstand zwischen zwei Heizungsrohren im Boden. Bestimmend für den Verlegeabstand ist der Wärmebedarf für den Raum, abhängig vom Rohrdurchmesser und dem Fußbodenbelag. Die Wahl des Rohrdurchmessers und des Verlegeabstands wird oft schon durch das gewählte Fußbodenheizungssystem vorgegeben.
Generell kann man „dünne“ Rohrdurchmesser wie auch „dicke“ Rohrdurchmesser bis 20 mm einsetzen. Die optimale Wärmezufuhr in die Räume wird letztendlich durch die Vorlauftemperatur geregelt. Größere Rohrdurchmesser führen in der Regel jedoch nicht zu einer wesentlichen Verringerung der Vorlauftemperatur, da Fußbodenheizungen mit einem stabilen Temperaturniveau gefahren werden.
Ein „dickes“ Rohr mit 17 mm Außendurchmesser bietet dem Estrich allerdings mehr Fläche zur Wärmeübernahme pro laufenden Meter (533,8 cm²) als ein „dünnes“ Rohr mit nur 12 mm (376,8 cm²). Bei größeren Rohrdurchmessern könnte man möglicherweise den Verlegabstand verringern. Bei Fußbodenheizungen mit Wärmepumpe werden „dicke“ Rohrleitungen empfohlen, da hier mit niedrigen Vorlauftemperaturen gearbeitet wird. Ansonsten fällt bei Fußbodenheizungen mit Wärmepumpe der Verlegeabstand, abhängig vom Wärmebedarf des Raumes, in der Regel geringer aus, als bei anderen Wärmeerzeugern. Die Empfehlung liegt hier bei einem Verlegeabstand von 10 cm.
Fußbodenheizungen mit anderen Wärmeerzeugern, wie Gas, Holz, Pellets oder Öl, arbeiten mit höheren Vorlauftemperaturen. Der Verlegeabstand kann hier größer gewählt werden. Empfohlen wird hier ein Verlegeabstand von 15 cm – je nach Wärmebedarf des Raumes.
Im Badezimmer muss beachtet werden, dass das Verhältnis der Bodenfläche zum Raumvolumen durch Dusche oder Badewanne verkleinert wird. Dafür wird hier aber eine höhere Raum- und Oberflächentemperatur gefordert. Empfohlen werden hier Verlegeabstände von 10 cm.
Rohrmengen
Nach Bestimmung des Verlegeabstands berechnet man die Heizkreise. Die Auslegung der Heizkreise ist wiederum von der verwendeten Rohrmenge pro Quadratmeter Fläche abhängig. Dafür gibt es festgelegte Richtwerte:
- Verlegeabstand 20 cm entspricht 4,60 m Rohr/m²
- Verlegeabstand 15 cm entspricht 5,80 m Rohr/m²
- Verlegeabstand 12,5 cm entspricht 6,80 m Rohr/m²
- Verlegeabstand 10 cm entspricht 8,80 m Rohr/m²
Rohrlängen
Wichtig bei der Auslegung der Heizkreise ist, dass die Rohrlängen jedes einzelnen Heizkreises nicht zu lang werden. Bei zu langen Rohrleitungen kommt es in der Heizungsanlage zu Druckverlust. Die Fließgeschwindigkeit des Heizwassers nimmt ab und der Heizkreis wird nicht mehr richtig warm. Als Maßstab setzt man eine maximale Rohrlänge von 100 Metern (ohne Anbinde-Leitung) pro Heizkreis voraus.
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Die Auslegung von Heizkreisen
Die Formel für die Auslegung von Heizkreisen lautet:
Raumgröße [m²] • benötigte Rohrmenge [m²]
Beispiel-Berechnung:
Die Bodenfläche eines Raums hat die Maße 6m x 4m und soll mit ungefähr 40W pro Quadratmeter Wärmeleistung ausgeführt werden. Man entscheidet sich für einen Verlegeabstand von 15cm.
6m ∙ 4m = 24m²
15cm Verlegeabstand entspricht 5,8m/m² Rohr
=> 24m² ∙ 5,8m Rohr/m² = 139,20 m benötigtes Rohr
Regel: „maximale Rohrlänge = 100m“!
Aus der Regel „maximale Rohrlänge = 100m“ folgt: Es müssen zwei Heizkreise gebildet werden! Bei Heizkreisen im gleichen Raum, werden die Rohrlängen gleich lang ausgelegt, damit die Heizkreise gleichmäßig warm werden. Man bildet in diesem Fall zwei Heizkreise mit jeweils 70m Rohrleitung zuzüglich Anbindungs-Leitung.
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