Geeignete Bodenbeläge für eine ACALOR-Luftwärmepumpe

Bei allen Wärmepumpensystemen mit Fußbodenheizung ist die Auswahl von geeigneten Bodenbelägen für die spätere Funktion und den Energieverbrauch des Systems sehr wichtig.

Keramische Materialien wie Steinzeug, gebrannter Ton oder auch Terrakotta haben eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Sie sind als Bodenbelag besonders gut geeignet. Man findet fast ausschließlich diese Bodenbeläge in Häusern, die in warmen Regionen (Mittelmeerraum usw.) stehen, weil sie die Kühle der Nacht speichern. Die tagsüber geschlossenen Fenster werden dort nachts geöffnet.

Bei allen Fußbodenheizungssystemen gilt der generelle Grundsatz, dass die Wärmeleitfähigkeit des Fußbodenbelages möglichst hoch sein sollte. Je höher die Dichte eines Belages ist, desto geringer ist sein Wärmedurchgangswiderstand bzw. desto höher ist seine Wärmeleitfähigkeit.

Die Wärmeleitfähigkeit ist der geläufigere Begriff und wird mit dem Buchstaben Lambda gekennzeichnet. Lambda wird in der Dimension W/mK angegeben.

Wärmeleitfähigkeit typischer Fußbodenbelege

In den folgenden Beispielen werden unterschiedliche Belagmaterialien gegenübergestellt.

Fliesen haben einen Lambda von 1,0 W/mK. Das bedeutet: Bei einem Temperaturunterschied von nur 0,5 Kelvin (= 0,5 °C) zwischen Estrichoberfläche und Oberflächentemperatur des Bodenbelages und einer Dicke der Fliese von 1 cm ergibt sich ein Wärmedurchgang von 50 Watt (1,0/0,01 x 0,5) pro m² Bodenbelag.

Granit besitzt ein Lambda von 3,5 W/mK. Unter den gleichen Bedingungen stellt sich bei diesem Material ein Temperaturunterschied von nur 0,14 K zwischen Estrich- und Belagoberfläche ein.

Kunststoffbeläge wie z. B. PVC haben ein Lambda von 0,2 W/mK. Es ist ein Temperaturunterschied zwischen Estrich- und Belagoberfläche von 2,5 K nötig, um 50 W/m² Wärmedurchgang zu erzielen.

Holzbeläge haben ein Lambda zwischen 0,2 und 0,13 W/mK. Wenn sie 16 mm dick und vollflächig verklebt sind, ist ein Temperaturunterschied von 4 bis 6 K zwischen Estrich- und Belagoberfläche nötig, um 50 W/m² Wärmedurchgang zu erzielen.

Alle Stoffe, die über eine geringe Dichte verfügen, besitzen auch eine geringe Wärmeleitfähigkeit.

Verklebung des Fußbodenmaterials

Ist der Belag nicht verklebt, bildet die Trennschicht (Luftschicht oder Trittschalltrennlage) einen weiteren Widerstand und erhöht die notwendige Estrichtemperatur um einen undefinierten Betrag.

Damit sich die gewünschte Raumlufttemperatur auch tatsächlich einstellt, müssen flächige und steife Fußbodenbeläge, wie Laminat oder Parkett, vollflächig verklebt werden.

Bei Verwendung von schwimmend verlegten Bodenbelägen ist die Beheizung durch ACALOR nicht möglich, denn die oben beschriebenen Effekte nehmen durch die Trennlage zwischen Estrich und Bodenbelag enorm zu.

Übrigens entsteht dieser Effekt bei allen Heizsystemen. Isolierende Schichten zwischen Heizfläche und Bodenbelag sind generell äußerst kritisch und erhöhen deutlich die Betriebskosten.

Betriebskostenoptimierung durch Estrichtemperatur

Eine geringere Wärmeleitfähigkeit des Belages muss durch eine Erhöhung der Estrichtemperatur kompensiert werden.

Die mittlere Temperatur der Estrichoberfläche kann durch zwei Methoden erhöht werden:

  1. Erhöhung des Betriebsdruckes der ACALOR-Wärmepumpe.
    Dies führt dazu, dass der Stromverbrauch des Wärmepumpensystems ansteigt. Je niedriger die Vorlauftemperatur (bzw. bei ACALOR der Rohrleitungsdruck) ist, umso sparsamer arbeitet eine Wärmepumpe.
  2. Verringerung des Abstandes zwischen den Heizrohren.
    Die Heizrohre im Heizestrich dichter zu verlegen, ist eine bewährte Methode zur Erhöhung der Abgabeleistung. 

Verringert man den Abstand um die Hälfte, verdoppelt sich aber die Rohrlänge. In einem gefliesten Wohnraum von 10 m² mit einem Wärmebedarf von 500 Watt, d. h. 50 W/m², und einer Vorlauftemperatur von 32 °C beträgt der Verlegeabstand 22,5 cm, d. h. im Estrich werden 10 m² / 0,225 m = 44 m Kupferrohr eingebaut.

Um die gleiche Oberflächentemperatur, d. h. Wärmeabgabe, wie bei der Fliese zu erreichen, muss bei verklebtem 16 mm Eichenparkett der Verlegeabstand auf 10 cm verringert werden. Wird dieses Eichenparkett verwendet, müssen hier bereits 10 m² / 0,1 m = 100 m Rohr verbaut werden, damit der Kondensationsdruck nicht erhöht zu werden braucht.

In der Praxis wird bei traditionellen Luft-Wasser-Wärmepumpen und Erdwärmepumpen die Verringerung des Abstandes bei Parkettfußböden oft nicht berücksichtigt. Der Verbraucher muss dies also alleine mit Erhöhung der Vorlauftemperatur ausgleichen. Wir von ACALOR berücksichtigen, welche Beläge geplant sind und der Abstand wird in den Räumen mit Parkettfußboden entsprechend enger verlegt. Jeder Raum wird also einzeln berechnet.

Jedoch lässt sich eine Druckerhöhung nicht ganz vermeiden, so dass wir als Faustformel von einer Erhöhung der Betriebskosten bei Ausführung der Böden mit Parkett statt mit keramischen Belägen um ca. 10-15 % ausgehen. Bei allen Wärmepumpenarten steigen durch die Verwendung von isolierenden Bodenbelägen wie z. B. Parkett die Betriebskosten.

Verbesserte Strahlungskopplung

Als weiterer Effekt hat sich gezeigt, dass bei keramischen Belägen die Strahlungskopplung ideal ist. Der selbstregulierende Effekt, dass kalte Flächen automatisch stärker geheizt werden, als warme Stellen, wirkt am effektivsten bei gut leitenden Oberflächen.