Bedingt durch das heutige verstärkte Komfortbewusstsein und die heißer und länger werdenden Sommerperioden werden mittlerweile auch Neubau-Wohnbauobjekte immer öfter bereits mit Kühlungs- oder Klimatisierungslösungen ausgestattet.

Durch die immer öfter im Neubau eingesetzten reversiblen Wärmepumpen ergibt sich bei vielen Wärmepumpen-Modellen die Möglichkeit das im Haus zirkulierende Trägermedium Wasser im Winter zum Heizen und im Sommer zum Kühlen zu verwenden.

Neben dem erfolgreichen Siegeszug der stillen Deckenkühlung werden nun auch vermehrt im Wohnbau Fußboden-Kühlungssysteme eingesetzt deren benötigtes Kühlwasser im Sommer von reversiblen Wärmepumpen erzeugt wird.

Diese Systeme die auf im Fußboden eingelassenen Kunststoffrohren basieren werden oftmals derartig betrieben, dass diese im Winter als Fußbodenheizung und im Sommer als Fußboden-Kühlungssystem arbeiten

Die Fußbodenkühlung kann nicht ohne Weiteres mit einer Klimaanlage verglichen werden, da es technisch kaum möglich ist, bei hohen Außentemperaturen vergleichsweise niedrige Raumtemperaturen zu erreichen. Eine Klimaanlage kühlt die Raumluft aktiv und kann die Innentemperatur um bis zu 15 °C senken. Die Fußbodenkühlung hingegen kühlt passiv durch Wärmeaufnahme über den Boden und senkt die Raumtemperatur um 3 °C bis 5 °C gegenüber einem ungekühlten Raum.

Problem der Kondensatbildung

Zu Kühlzwecken muss die Fußbodenheizung (gehört zu den Flächenheizsystemen)  mit Kühlwasser betrieben werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur und der Temperatur der Luft, die das Rohr umgibt, ab einer bestimmten relativen Luftfeuchtigkeit an der Rohroberfläche Kondensation entstehen kann. Diese Feuchtigkeit kann – wird sie nicht verhindert – im Bereich der Fußbodenkonstruktion, aber auch im Bereich von Verteilern, wo das Wasser abtropft, zu Schäden am Fußbodenaufbau oder am Gebäude führen. Wird die Steuerung der Kühlwassertemperatur in Abhängigkeit von der Raumtemperatur und deren relativen Luftfeuchtigkeit nicht einwandfrei geregelt, so kann sich dies an den Rohren der Fußbodenheizung als Feuchtigkeit niederschlagen.

Es besteht dann die Gefahr, dass sich der Estrich mit Feuchtigkeit anreichert. Bei erneut einsetzendem Heizbetrieb wird dann die Feuchtigkeit der Estrichunterseite in Richtung Bodenbelag verschoben und dort kommt es, wegen der Sperrwirkung des Bodenbelages, zu einer Ansammlung von Feuchtigkeit. Die aus solchen Verschiebungen bekannten Estrichverwölbungen haben oftmals die zuvor beschriebene Ursache.

Der Raumtemperaturfühler und der Raumfeuchtefühler haben eine außerordentliche Wichtigkeit bei FußbodenKühlungssystemen – die Unterschreitung des Taupunktes muss bei einer Fußbodenkühlung unbedingt vermieden werden

Bei der Kühlung über die Fußbodenfläche ist es zwingend, dass eine Unterschreitung des Taupunkts der Raumluft vermieden wird, da es sonst zur Kondensation von Wasser auf der Kühlfläche kommen könnte. Zur Vermeidung von Kondensatbildung auf der Kühlfläche wird ein Raumtemperaturfühler und ein Raumfeuchtefühler eingesetzt, der an den Wärmepumpenregler angeschlossen sein muss.

So kann vom Regler die minimal zulässige Kaltwassertemperatur berechnet werden. Hier soll die Vorlauftemperatur mindestens 3 Kelvin  – für Werkstoffe mit hygroskopischen Eigenschaften wie Holzparkettböden 4 – 5 Kelvin – über der Taupunkttemperatur liegen. Eine Entfeuchtung der Raumluft ist bei der Verwendung von Kühlflächen prinzipiell nicht möglich.

Es muss auch unbedingt berücksichtigt werden, dass unter bestimmten, selten auftretenden Bedingungen (z. B. Regenperiode im Sommer) die Kühlleistung begrenzt werden muss (ebenfalls Gefahr der Taupunktunterschreitung).

Kühlleistung von Fußboden-Kühlungssystemen

Die Kühlleistung von Fußboden-Kühlungssystemen (Flächenheizungssystem) ist begrenzt durch:

• Die einsetzende Kondensatbildung an der Oberfläche der Rohre und die daraus resultierende Oberflächentemperatur des Fußbodens.
• Dem Massenstrom und der aus der Kreiskonfiguration, bzw. seiner Einstellung für den Heizbetrieb / Kühlbetrieb resultierenden Temperaturdifferenz zwischen Wassereintritt und Wasseraustritt
• Der gewünschten, zulässigen Raumtemperatur
• Die für eine ausreichende Behaglichkeit noch zulässige minimale Oberflächentemperatur am Fußboden

Der Einfluss des Bodenbelages darf nicht unterschätzt werden:

Aus den Leistungsberechnungen von Fußbodenheizungen / Fußbodenkühlungen ist prinzipiell der große Einfluss des Wärmeleitwiderstandes von Bodenbelägen bekannt.

Bei Teppichböden mit verhältnismäßig großem Wärmeleitwiderstand muss deshalb zur Erzielung ausreichender Wärmeleistung die Heizmittelübertemperatur angehoben werden. Für die Kühlung gilt dieser Zusammenhang in umgekehrter Richtung, d. h. die Kühlwassertemperatur muss deutlich gesenkt werden.

Problematisch kann es dann werden, wenn Räume mit relativ hoher Kühllast mit Bodenbelägen ausgestattet sind, die einen relativ hohen Wärmeleitwiderstand aufweisen, während andere, z. B. mit keramischen Belägen, ausgestattet sind. Dann nämlich erfordern die Räume mit ungünstigem Bodenbelag eine relativ niedrige Kühlwassertemperatur mit dem Risiko, dass Kondenswasserbildung auftritt oder bei reduzierter Kühlwassertemperatur nicht die erwartete Kühlleistung eintritt.

Es ist günstig, wenn die Räume, die durch Fremdwärmeanfall oder Sonneneinstrahlung besonders intensiv gekühlt werden müssen, mit keramischen Belägen oder solchen mit niedrigem Wärmeleitwiderstand ausgestattet sind.

Bei Fußbodenkühlung ist ein kleinerer Verlege-Abstand der Kunststoffrohre im Boden wichtig

Wenn in einem Wohnobjekt eine Fußbodenkühlung realisiert werden soll ist es wichtig zu berücksichtigen, dass die Verlege-Abstände der Rohre bei einem Heiz- und Kühlsystem unterschiedlich sind. Während bei einer normalen Fußbodenheizung ein Abstand von 200 mm bis 250 mm in der Regel ausreicht, ist bei einer kombinierten Fußbodenheizung und -kühlung ein Abstand von 100 mm bis 150 mm besser geeignet um eine ausreichende Kühlleistung zu erwirken.

Die regelmäßige Inspektion / Wartung des Fußboden Kühlungssystems stellt den Schlüssel zu höherer Energieeffizienz und zur Kosten-Optimierung der Kühlung dar

Fußbodenkühlungssysteme gelten als wartungsarm – diese sollten aber trotzdem zumindest alle 1-2 Jahre durch ein Fachunternehmen wie TWB professionell inspiziert bzw.  gewartet werden um eine hohe Energieeffizienz zu bewahren und um weitere vielfältige Probleme zu vermeiden die sich sonst ohne Inspektion oder Wartung zu schwerwiegenden Problematiken auswachsen können.

Es ist sehr wichtig, den optimalen Durchfluss sowohl für die Heizung als auch für die Kühlung einzustellen, um die Leistung und Absorption des Bodens und damit die Energieeffizienz zu maximieren.

Aus diesem Grunde sollte im Zuge der möglichst jährlich stattfindenden Inspektionen / Wartungen ein besonderes Augenmerk darauf gelegt werden ob die projektierten Durchflussmengen mit den vorliegenden Durchflussmengen übereinstimmen.

Sollten sich dabei starke Abweichungen ergeben so sollten die Durchflussmengen unter Umständen neu eingestellt werden.

Insbesondere in modernen, gut gedämmten Gebäuden ist zu bedenken, dass für die Kühlung ein etwas höherer Durchfluss erforderlich ist. Die Grundvoraussetzung für eine energiesparende Wärmeverteilung bzw.  Kälteverteilung ist eine volumenstromvariable Wasserverteilung und der hydraulische Abgleich. Bei der Optimierung der vorgefundenen hydraulischen Schaltungen sollte dieser Prämisse große Beachtung geschenkt werden.

Dazu gilt es prinzipiell im ersten Schritt unnötige Überströmungen zu beseitigen, weil dadurch Heizleistung / Kühlleistung sowie Pumpenstrom eingespart werden kann.

Im Wesentlichen weist ein nicht einreguliertes Netz die nachfolgenden Merkmale auf:

• unnötig hohe oder tiefe Vorlauftemperaturen
• höhere Transmissionswärme-Verluste / höhere Transmissionskälte-Verluste
• höherer Pumpenstrombedarf
• höhere Wärmeverluste / Kälteverluste der Rohrleitungen
• Geräusche in der Anlage

Die vorgenannten Punkte sollten im Zuge der jährlichen Inspektionen / Wartungen von Fußbodenkühlungssystemen durch ein Fachunternehmen wie TWB geprüft werden. Als Folge des Befunds bei der jährlichen Inspektion / Wartung sollte ggf. überlegt werden einen nachträglichen hydraulischer Abgleich der Anlage durchzuführen um die verteilten Wassermengen wieder neu zu justieren

Insbesondere bei der Sanierung von Bestandsnetzen ist der fehlende hydraulische Abgleich oftmals ein wesentlicher Grund, wenn die erhofften Energieeinsparungen nicht erreicht werden.

Die Höhe der Einsparungen durch einen hydraulischen Abgleich bei Fußbodenheizungen / Fußbodenkühlungen sind schwer zu beziffern, weil auch das Nutzerverhalten eine Rolle spielt.

Nach neuesten Erkenntnissen kann man aber davon ausgehen, dass Einsparungen  zwischen 10 kWh und 30 kWh pro Quadratmeter bei Wohngebäuden im Heizbetrieb erreichbar sind.

Da Fußbodenkühlungen noch nicht so lange in der Praxis vorkommen liegen dafür noch keine praktischen Einsparungswerte vor – man kann jedoch davon ausgehen dass diese ähnlich gestaltet sein dürften.

Im Besonderen sollte gerade bei einer Fußbodenkühlung im Hinblick auf die besondere Ausschöpfung der maximalen Energieeffizienz besonderes Augenmerk auf die Behandlung des Heizungswassers / Kühlungswassers gelegt werden.

Neben Rost- und Kalkablagerungen sowie Verschlammungen ist die Bildung von Mikroorganismen wie Bakterien, Pilzen oder Hefen im Füllwasser problematisch. Gerade bei den großen Leitungslängen die eine Fußbodenkühlung aufweist kann sich eine Vernachlässigung der Wasseraufbereitung verheerend auswirken

Vor allem die niedrigen Arbeitstemperaturen der Fußboden-Kühlungssysteme fördern das Keimwachstum. Die durch die Keime gebildeten Gase erhöhen das Risiko für Korrosion, Verschlammung und feste Ablagerungen spürbar.

Die Wasseraufbereitung oder Wasserbehandlung des zirkulierenden Heizungswassers / Kühlungswassers ist gerade bei FußbodenKühlungssystemen von hoher Wichtigkeit und sichert den störungsfreien Betrieb der Anlage. Durch den Einsatz von aufbereitetem Heizungswasser / Kühlwasser ergeben sich für die Anlage die nachfolgenden Vorteile:

• dauerhaft optimale Effizienz der Wärmeübertragung
• schützt Wärmetauscher und Rohrleitungen vor Korrosion und Zerstörung
• verhindert Keimbildung sowie Ablagerungen wie Kalk, Rost oder Schlamm
• Vermindert Ablagerungen in den Kunststoffrohren im Boden was wiederum für einen besseren Wärmeübergang / Kälteübergang an den Fußboden sorgt.
• minimiert Fließgeräusche
• Bei ungünstigen Systembedingungen z.B. in Verbindung mit stark kalkhaltigem Wasser kann es ohne Verwendung von aufbereitetem Heizungswasser / Kühlwasser häufig zu starken Querschnittsverengungen in den Rohren kommen Nicht selten kann daraus ein Rohrinfarkt resultieren (die komplette Verblockung der Kunststoffleitungen im Boden

Deshalb ist ein wichtiger Punkt im Zuge der jährlichen Wartungen von Fußboden-Kühlungssystemen die Qualität des in den Leitungen zirkulierenden aufbereiteten Heizungswassers / Kühlungswassers in den Leitungen zu kontrollieren und ggf. zu verbessern.

Ein weitere Schritt der bei den Inspektionen / Wartungen geprüft werden sollte betrifft die Überprüfung ob sich Luft im System befindet. Sollte dies der Fall sein dann ist es für den Erhalt einer hohen Energieeffizienz unumgänglich das Fußboden-Kühlungssystem zu entlüften

Eine derartige Entlüftung des Systems hält auch den Strombedarf der Heizung dauerhaft niedrig.

Dazu muss die Anlage außer Betrieb gesetzt werden und der Heizkreis / Kühlkreis muss mit aufbereitetem Heizungswasser / Kühlungswasser mit entsprechendem Druck gespült werden um die Luftblasen herauszudrücken.

Ein weiterer Punkt der im Hinblick auf die Wartungen / Inspektionen von Fußboden-Kühlungssystemen von großer Wichtigkeit ist betrifft die Regelungseinstellungen an den elektronischen Reglern die die Wassertemperatur steuern. Diese sind im Zuge der Wartungen / Inspektionen zu kontrollieren und ggf. zu korrigieren.

Es sollten im Zuge der Inspektionen / Wartungen auch die Fehlerspeicher der Regler ausgelesen und analysiert werden um etwaige Hinweise auf Problematiken in der Anlage zu haben.

Ein sehr wichtiger Aspekt bei der Durchführung der Wartungen / Inspektionen betrifft auch die Funktionsfähigkeit und Unversehrtheit der der Raumtemperaturfühler und der Raumfeuchtefühler. Sollte sich im Zuge der Inspektion / der Wartung der Fußbodenkühlung herausstellen, dass die Raumtemperaturfühler bzw. Raumfeuchtefühler defekt sind so ist es unumgänglich diese schnellstmöglich zu tauschen da es sonst zu Taupunktunterschreitungen in der Anlage kommen können – Feuchtigkeitsschäden durch das Auftreten von Kondenswasser sind dann praktisch unvermeidlich.

TWB steht als Fachunternehmen gerne im Rahmen von entsprechenden Wartungsverträgen oder auf separaten Auftrag hin für die Durchführung der zuvor beschriebenen Wartungsarbeiten an Fußboden Kühlungssystemen zur Verfügung.