Ein Hoch auf die Wandstrahlungsheizung im trocken ausgebauten Dach

(27.3.2007) In der Physik werden verschiedene Arten der Wärmeübertragung unterschieden. Gebäude mit herkömmlichen (Rippen-) Heizkörpern werden durch das Prinzip der Konvektion beheizt. Hierbei wird Luft als Medium für den Wärmetransport verwendet. Durch die Heizkörper, die eine weit höhere Temperatur als ihre Umgebung haben, wird eine Luftströmung erzeugt. Kalte Luft erwärmt sich an den Heizkörpern und steigt nach oben. Die aufgestiegene Luft kühlt wieder ab und fällt zu Boden. Durch die Konvektion wird also eine permanente Luftwalze erzeugt. Diese Strömung bringt einige Nachteile mit sich. Zum einen wird Luftbewegung ab ca. 0,3 m/s vom Menschen wahrgenommen und als negativ empfunden (Zugluft). Zum anderen werden mit der Luft auch Partikel wie z.B. Hausstaub oder Milben transportiert. Außerdem trocknet die Luft durch die permanente Temperaturänderung und Umwälzung aus.

Ein weiteres Prinzip, welches in der gebäudetechnischen Beheizung eine Rolle spielt, ist die Wärmestrahlung. Dabei wird die Wärme ohne Trägermedium, d. h. direkt in Form von elektromagnetischen Wellen abgestrahlt. Beim Auftreffen der Strahlung auf einen Körper wird diese in Abhängigkeit vom Material des Körpers zum Teil reflektiert und zum Teil absorbiert - also in Wärme umgewandelt. Durch die Wärmestrahlung werden also die in einem Raum befindlichen Objekte (Menschen, Möbel, Wände, ...) aufgeheizt, wobei die Raumluft relativ kühl bleibt. Strahlungsheizungen gibt es in Form von Kachelöfen sowie Wand-, Fußboden- oder Deckenheizungen. Als physiologisch sehr günstige Heizung hat sich neben dem Kachelofen die Wandheizung herauskristallisiert.

Die Behaglichkeit eines Raumes wird beeinflusst von verschiedenen Faktoren, wie zum Beispiel ...

• der Lufttemperatur,
• der mittleren Wandoberflächentemperatur,
• der Luftfeuchte,
• der Luftqualität und
• der Geschwindigkeit der Luftbewegung.

Das Wärmeempfinden hängt im wesentlichen von der Temperatur der Raumluft und der mittleren Temperatur der Wandoberflächen ab. Die Kurve im Bild rechts wurde empirisch ermittelt und stellt diese Abhängigkeiten dar. Durch die vorzugsweise Beheizung der potentiell kalten Außenwände von Gebäuden kann also bei relativ geringer Raumlufttemperatur eine hohe Behaglichkeit erreicht werden. Gerade der Umstand, dass die Luft relativ kühl bleibt, bietet einige Vorteile:

• Die Gefahr der Kondensierung von in der Raumluft enthaltenem Wasserdampf und die damit verbundenen Folgen wie z.B. Schimmelbildung verringert sich.
• Die Energieverluste durch undichte Gebäudehüllen und Lüftungsvorgänge reduzieren sich wesentlich. Das Absenken der Raumlufttemperatur um ein Grad Celsius bringt eine Heizkostenersparnis von bis zu 6%.

Wandheizung im Trockenbau

Weit verbreitet sind Systeme, in denen wasserführende Rohrleitungen in den Innenputz eingebracht werden. Diese Bauart wird meistens durch das Einputzen von Heizregistern hergestellt. Eine Alternative dazu ist die Erstellung im Trockenbau. Hier werden fertige Platten verwendet, in denen die wasserführenden Heizleitungen bereits eingelassen sind. Bewährt haben sich solche Trockenbau-Platten vor allem bei der Renovierung, in Holzhäusern oder in Dachschrägen - also überall dort, wo das Einbringen von Putzen und der damit verbundenen Feuchtigkeit schädlich ist oder der Bauablauf beschleunigt werden soll (die Trocknungszeiten entfallen).

Aufbau Schrägdach

(1)   Naturschiefer (2)   Bitumenpappe besandet (3)   22 mm Schalung Raubspund (4)   22/48 mm Lattung (5)   22 mm Weichholzfaserplatte WLG 040, Naturharzimprägniert, als Unterdach (6)   8/12 cm Sparren, Fichte/Tanne, Bestand (7)   4/22 cm Aufdopplung, Fichte/Tanne (8)   Zellulosefaser WLG 040 (9)   Dampfbremspappe, sd = 3,0 m (10)   48/24 mm Lattung (11)   25 mm WEM-Lehmbauplatte als Ausgleich bzw. WEM-Klimaelement  (Wandheizplatte) (12)   Glasfaser-Arrnierungsstreifen 10 cm breit über den Plattenstössen (13)    5 mm farbiger Lehmspachtelputz U-Wert: 0,15 W/m²K

Als Materialien für die Innenputze eignen sich Gips, Kalk/Kalk-Zement oder Lehmputze. Gipsputze können sich bei Temperaturen oberhalb ca. 45 °C zersetzen, wobei diese Temperaturen im Normalfall nicht erreicht werden. Lehmputze haben besonders gute bauphysikalische Eigenschaften. Sie wirken feuchtigkeitsregulierend, weil sie relativ große Mengen an Feuchtigkeit aufnehmen und wieder abgeben können. Lehm kann Schadstoffe und Gerüche absorbieren. Außerdem ist er leicht zu verarbeiten, da er nicht chemisch abbindet, sondern durch Trocknung aushärtet. Gerade im Holzrahmenbau, der sich im Vergleich zu massiv errichteten Gebäuden durch eine relativ geringe Masse zur Wärmespeicherung und Regulierung der Luftfeuchtigkeit auszeichnet, haben sich Lehmbaustoffe bewährt.

In dem folgenden Projekt wurden die WEM-Klimaelemente verwendet. Diese Wandheizungs-Trockenbauplatten sind aus Lehm gefertigt und verbinden damit die Vorteile des Baustoffs Lehm mit der besonderen Eignung für den Trockenbau.

Anwendungsbeispiel: Ausbau eines Dachstuhls mit WEM Wandheizungen

Im Jahr 2005 wurde der Dachstuhl eines denkmalgeschützten Flößerhauses, (Fachwerk, Bj. 1679) komplett saniert und als Wohnraum nutzbar gemacht. Die Bauherrin entschied sich wegen der zu erwartenden hohen Behaglichkeit für den Einsatz eines Wandheizungssystems. Das Dach (Bild oben) wurde mit einer rund 22 cm starken Zellulosedämmung versehen. Da die gesamte Konstruktion des Dachstuhls typischerweise relativ wenig feuchteregulierende und wärmespeichernde Materialien enthält, sollte dies durch eine Innenschale aus Lehmbaustoffen kompensiert werden.

Über der dämmtechnisch bedingten Aufdopplung der Sparren wurde eine Konterlattung angebracht, an der die fertigen Lehm-Wandheizplatten verschraubt wurden. Die nicht mit den WEM-Klimaelementen belegten Flächen wurden mit ebenfalls 25 mm starken Claytec-Lehmbauplatten ausgeglichen und anschließend mit farbigen Lehm-Feinputzen verspachtelt.

Das gut gedämmte Dachgeschoss hat einen Wärmebedarf von ca. 3 kW und benötigte 18 m² Wandheizflächen. Die Verteilung der WEM-Klimaelemente erfolgte unter Berücksichtigung der späteren Nutzung. Zunächst wurden im Bereich der Fenster in Giebel und Gauben Wandheizungen platziert, um diese relativ kühlen Flächen zu kompensieren. Die restlichen Wandheizungsplatten wurden gezielt in den späteren Aufenthaltszonen wie Essecke und Couchbereich montiert.