mini|Kunststoff-Aluminiumrohr mit Lehm verputzt mini|Wandheizung: Trockenbausystem Multibeton-Fertigwand Die Wandheizung gehört zur Familie der Flächenheizungen und sorgt für die Erwärmung eines Raumes durch Heizschlangen in den Wänden. Sie wird vorzugsweise im Niedertemperaturbereich betrieben.
Als größter Vorteil der Wandheizung wird häufig die Behaglichkeit und Wohngesundheit der direkt erwärmten Wandflächen angesehen. Gegenüber der Erwärmung der Innenräume mit Heizkörpern liegt die Temperatur der Raumluft um etwa 2 °C niedriger. Das Temperaturverhältnis liegt näher am physiologischen Optimum des menschlichen Körpers und wird als angenehm und behaglich empfunden. Zugleich verringern sich die Lüftungswärmeverluste, insbesondere bei Gebäuden ohne Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung. Aufgewogen wird dieser Vorteil durch den erhöhten Wärmeverlust durch die Außenwand. Eine Wärmedämmung der Wand nach modernem Standard ist Voraussetzung für den effizienten Betrieb eines Heizsystems mit direkter Erwärmung der Außenwände.
Wie alle Flächenheizungen eignen sich Wandheizsysteme sehr gut zur Verwendung mit Wärmepumpenheizungen sowie zur Nutzung von Solarthermie zur Heizungsunterstützung.
Eine Schimmelbildung an beheizten Wandflächen ist in normal genutzten Räumen ausgeschlossen.
Geschichte Bereits die Römer nutzten das Prinzip der kombinierten Fußboden- und Wandheizung im Hypokaustum: Hohlräume im Fußboden bzw. in den Wänden wurden durch Abgase und/oder warme Luft beheizt. Erste Warmwasser-Wandheizungen wurden um 1910 in England ausgeführt. Die erste moderne Wandheizung mit Kunststoffrohr wurde 1971 vorgestellt, zeitgleich als Fußboden-, Wand- und Deckenheizung.del: Neue Fußbodenheizung mit Röhren aus Kunststoff. Westdeutsche Zeitung vom 22. Mai 1971.Theresia Schräder: Keine Eisbeine mehr mit dünnen Plastikschläuchen. In: Kölner Stadt-Anzeiger Ausgabe Leverkusen, 7. Januar 1971.Bernd Sonnenberg: Neue Idee verspricht: Opas Heizung ist tot. In: Leverkusener Rundschau, 7. Januar 1971
Systeme
Außenwand-Wandheizung/-kühlung (innenseitig) Das System wird im Putz oder als Trockenbausystem verlegt. Massives Mauerwerk muss außen- oder innenseitig mit einer Wärmedämmung versehen werden, damit nicht zu viel Heizwärme unmittelbar durch die Wand verloren geht. Diese Anordnung gilt als physiologisch günstig, da eine sehr gleichmäßige Temperaturverteilung im Raum erreicht wird. Sollten in der Außenwand große Fensterflächen enthalten sein, sind besondere Maßnahmen erforderlich, um zu verhindern, dass die Behaglichkeit im Raum an den kalten Fensterflächen oder der Entstehung von Luftwirbeln leidet. Es sollte eine besonders gut dämmende Verglasung gewählt werden und die Wärmeabgabe der Wandheizung sollte sich rund um die Fenster und in der Laibung konzentrieren. Bei bis zum Boden reichenden Glasflächen sollten zusätzliche wärmeabgebende Elemente in Art einer Sockelbeheizung oder (Unterflur-)Konvektoren vorgesehen werden.
Innenwand-Wandheizung/-kühlung Steht an den Außenwänden keine ausreichende Fläche zur Installation der Wandheizung zur Verfügung, können hilfsweise die Innenwände beheizt werden. Dies setzt jedoch eine sehr gut gedämmte Außenwand voraus, da sich sonst Temperaturunterschiede zwischen den Wänden einstellen, die zur Ausbildung eines Luftwirbels führen können.
Bauteilheizung
Während die Erwärmung der Wand ansonsten so nah wie möglich an der Oberfläche stattfinden sollte, um ein schnelles Aufheizen von abgekühlten Räumen zu ermöglichen, werden bei der Bauteilheizung/-kühlung Wände oder andere massive Bauteile von innen heraus beheizt und funktionieren als Wärmeenergiespeicher. Da die große Speichermasse keine schnelle Regelung ermöglicht, sollte dieses System nur bei kontinuierlich genutzten Räumen oder zur Abdeckung einer Grundlast (Temperierung) zusätzlich zu einem weiteren Heizsystem angewendet werden. Die Bauteilaktivierung wird überwiegend in großen Gebäuden oder in Kellerräumen angewendet, da gut gedämmte kleine Gebäude unter dem Einfluss von Sonneneinstrahlung schnell überhitzen, wenn das Heizsystem so träge ist, dass es nicht darauf reagieren kann.
Ofenheizung und Hypokausten Die relativ große erwärmte Fläche eines Kachelofens kann je nach Baugröße des Ofens einen ähnlich positiven Effekt auf das Raumklima haben wie eine Wandheizung. Der hohe Strahlungsanteil eines traditionellen Grundofens führt zur Erwärmung der umliegenden Wände, welche die Wärme dann selber wieder abstrahlen können (wenn auch nicht in gleichem Maße wie direkt beheizte Wände). Dies gilt umso mehr für eine Hypokaustenheizung, bei der warme Luft durch Hohlräume in der Wand geführt wird, um diese zu erwärmen. Da Kachelöfen und Hypokausten jedoch häufig im Inneren des Gebäudes und nicht an der Außenwand errichtet werden, besteht wieder die Gefahr der Bildung einer Luftwalze zwischen kalter Außenwand und wärmeren Innenwänden.
Kachelöfen mit freistehendem Heizeinsatz und Öffnungen zum Austritt der im Inneren erwärmten Luft haben nicht die positiven Eigenschaften der massiv gemauerten Kachelöfen, da hier ebenso wie bei Konvektorenheizungen vornehmlich die Raumluft erwärmt wird, während die Wände eher kalt bleiben und eine Luftverwirbelung im Raum wahrscheinlich ist.
Fußleistenheizung Eine Fußleistenheizung durch Sockelheizleisten erzeugt warme Luft, die unmittelbar an der Außenwand aufsteigt und die Wandoberfläche erwärmt. Da ein etwas höherer Anteil der Heizleistung zur Erwärmung der Raumluft eingesetzt wird, verringert sich der Anteil der Strahlungswärme entsprechend. Andererseits liegt die Temperatur der Wandoberfläche geringfügig niedriger, wodurch weniger Wärme durch die Außenwand verloren geht und sich das System auch für Außenwände mit etwas weniger gutem Dämmwert eignet.
Vor- und Nachteile Nachteile gegenüber Fußbodenheizung Die Außenwandfläche ist in der Regel geringer als die Fußbodenfläche und wird durch Fensterflächen weiter eingeschränkt. Später vor der Außenwand platzierte Möbel reduzieren die Fläche, die zur Beheizung des Raumes beiträgt, noch weiter. Gleiches gilt für großformatige Bilder, Wandteppiche u. Ä. Die geringere Fläche macht höhere Vorlauftemperaturen im Heizkreislauf erforderlich. Dies führt häufig zu einer verminderten Effizienz von Brennwertheizungen und Wärmepumpen. Bei großen Fensterflächen in der Außenwand wird es erforderlich, zusätzlich Innenwandflächen zu beheizen. Dies kann bei kalten Außentemperaturen zu einer spürbaren Luftzirkulation von der kalten Außenwand ins Rauminnere führen, was die Behaglichkeit einschränkt. Falls die Wandheizung ohne dämmende Zwischenschicht in massiven Wänden installiert wird, reagiert die Heizung träge. Es dauert länger, bis sich die Räume aufheizen und bis etwa eine Reaktion auf zusätzlichen Wärmeeintrag durch Sonneneinstrahlung erfolgt. Durch die in der Wand verlaufenden Rohrleitungen ist das Bohren von Löchern oder das Einschlagen von Nägeln nur eingeschränkt möglich. Beim nachträglichen Einbau ist ein kompletter Neuverputz der betreffenden Wände nötig, was bei historischen Gebäuden mit im Sinne der Denkmalpflege erhaltenswerten Wandoberflächen (Malerei, Stuck, Holzvertäfelung …) ausscheidet.
Vorteile gegenüber Fußbodenheizung Es ist nicht nötig, die Vorlauftemperatur des Heizkreises durch spezielle Regelungsvorrichtungen so zu begrenzen, dass die erzielte Oberflächentemperatur 29 °C nicht übersteigt, wie es in der DIN für Fußbodenheizungen vorgesehen ist, um Personen vor Schäden durch z. B. Venenerweiterung zu bewahren.
Technische Ausführung Voraussetzungen Außenwände müssen eine genügende Wärmedämmung aufweisen. Bei schlecht gedämmten Außenwänden sind die Transmissionswärmeverluste hoch, sodass mit hohen Energiekosten zu rechnen ist. Als Richtschnur gilt ein U-Wert (früher k-Wert) von < 0,35 W/(m²·K). Als Empfehlung für Altbauten gilt ein U-Wert von höchstens 0,45 W/(m²·K). Unter bestimmten Voraussetzungen lässt sich bei Altbauten mit Fachwerk-, Naturstein- oder Ziegelsteinwänden eine Wärmedämmung nachträglich von innen aufbringen. Eine Anbringung der Wandheizung an Innenwänden ist energetisch vorteilhafter, aber physiologisch ungünstig. Trennwände zwischen verschiedenen Nutzungseinheiten, die mit einer Wandheizung versehen werden, sollten einen Rλ-Wert von mindestens 0,75 (m²·K)/W besitzen.
Energieeffizienz Die erhöhte Wandtemperatur an Außenwänden führt zu erhöhten Energieverlusten.
Beispiel: Außentemperatur: 0 °C Innenwandtemperatur ohne Wandheizung: 20 °C Innenwandtemperatur mit Wandheizung: 30 °C
Da der Wärmeabfluss direkt vom Temperaturunterschied zwischen außen und innen abhängt, wird der Wärmeverlust für die Alternative mit Wandheizung regelmäßig höher sein. Andererseits verringert eine Wandheizung den Feuchtegehalt der Wand und verbessert hierdurch deren Wärmedämmwert (U-Wert). Dies reicht jedoch nicht aus, den erhöhten Wärmeverlust vollständig auszugleichen.
Kommt eine zusätzliche Fassadendämmung nicht in Betracht, können vor der Installation der Wandheizung Innen-Dämmplatten aus Holzfasern, Kork, Zellulose, Calciumsilikat oder anderen Materialien, die zu einer kapillaren Ableitung des im Winter entstehenden Tauwassers fähig sind, auf die Wandoberfläche aufgebracht werden.
Planung mini|Wandheizung an einer Außenwand Wandheizungen werden entsprechend der Heizwärmebedarfsberechnung ausgelegt. Allgemein geht man dabei von folgenden Annahmen aus:
Raumtemperatur 20 °C für normale Räume und 22 °C bis 24 °C für Badezimmer. Die Oberflächentemperatur der Wände sollte 40 °C möglichst nicht überschreiten, da sich sonst das Temperaturgefälle zu Innenwänden und Fensterflächen unter Umständen unangenehm bemerkbar macht. Die anzunehmende tiefste Lufttemperatur hängt vom jeweiligen Standort ab, z. B. Berlin −14 °C. Bei Warmwasserheizungen liegt die Vorlauftemperatur bei Einsatz einer Wärmepumpe vorzugsweise bei 35 °C, bei sonstigen Heizquellen bei 40 °C bis 45 °C. Die Rücklauftemperatur liegt dann in der Regel etwa 5 °C niedriger. Wenn nur wenig Wandfläche zur Installation der Wandheizung zur Verfügung steht, sind auch höhere Temperaturen denkbar. Bei Vorlauftemperaturen von über 60 °C besteht jedoch kein Vorteil mehr gegenüber einfacher zu installierenden, weniger trägen und effektiveren Heizsystemen wie Fußleistenheizungen. Die vom Fußleistensystem konvektiv erwärmte Luft steigt bei entsprechend hoher Vorlauftemperatur aufgrund des Coanda-Effekts unmittelbar an der Wand entlang auf und erwärmt die Wandoberfläche auf die gleiche Weise wie ein in die Wand eingelassenes System.
Die Abdeckung von Heizflächen durch Möbel, Vorhänge oder textile Wandbehänge macht das System träge (wie z. B. Teppich auf Fußbodenheizung) und auch ineffizient, sofern es sich um eine Außenwand handelt. Die notwendigen Stellflächen für Einrichtungsgegenstände sind daher bei der Anordnung der beheizten Wandflächen zu berücksichtigen.
Die Lage der Heizschleifen sollte nachvollziehbar sein und dokumentiert werden (Foto mit Metermaß), um eine spätere Beschädigung durch Einschlagen von Nägeln oder Bohrungen zu vermeiden. Zur nachträglichen Feststellung des Verlaufs können Suchgeräte eingesetzt werden, die Metall, Wasseradern oder andere in der Wand verbaute Materialien detektieren. Während der Heizsaison eignen sich auch Wärmebildkameras und temperaturempfindliche Folien zur Anzeige der Wärmequellen.
Heizleistung Werden Mehrschichtverbundrohre von 16 mm Durchmesser im Abstand von 10 cm verlegt und in eine 30 bis 35 mm starke Putzlage eingebettet, liegt die Heizleistung bei etwa 85 W/m², wenn die Vorlauftemperatur 35 °C beträgt. 1 m² dieses Systems enthält ca. 1 Liter Wasser.
Zur Begrenzung der Oberflächentemperatur der Wand kann die Heizgrenzkurve ermittelt werden: Wärmeübergangskoeffizient 8 W/(m²·K) × max. Wandübertemperatur bei 40 °C physikalischer Grenztemperatur Bei einer Wandheizung liegt die Heizgrenzkurve bei ca. 160 W/m².
Beispiel einer Auslegungswärmestromdichte