Funktionsweise von
Systemkomponenten
Für den Aufbau eines Heiz-, Kühlnetzes sind drei aufbauende Systeme erforderlich. Diese werden den jeweiligen Projektanforderungen flexibel angepasst und abgestimmt.
Kälte- und
Wärmeübergabe
Austausch von Wärmestrahlung im Raum
Kälte- und Wärmeverteilung
Warm-, Kaltwasser für den Energietransport
Kälte- und Wärmeerzeugung
Mit Wärmepumpen und/oder regenerativen Energiequellen
Funktionsprinzipien für gesundes Raumklima
Ein behagliches und gesundes Raumklima im Winter wie Sommer ist ein Ziel nachhaltiger Anlagentechnik im Gebäude. Mit hoher Energieeffizienz muss das Ziel gleichzeitig wirtschaftlich im Bestand, wie Neubau umgesetzt werden. Einzellösungen und nicht auf den Bedarf abgestimmt Systeme liefern im besten Fall nur hohe Energiekosten. Mit smarten Deckensystemen, die gleichzeitig als Deckenstrahlheizung und einzigartiger stiller Deckenkühlung arbeiten werden nicht nur angenehme Raumtemperaturen, sondern auch niedrige Energie und Wartungskosten möglich. Dabei ist es egal, ob es sich um ein bestehendes, oder neues Gebäude handelt. Setzen Sie gleich auf die richtigen Systemkomponenten und Funktionsprinzipien.
Wärmeaufnahme und Abgabe mit
Deckenheiz- und Kühlsystemen
Eine innovative Deckenkühlung und Deckenheizung sorgt das ganze Jahr über für ein angenehmes Raumklima. Mit der großflächigen Abgabe, oder Aufnahme von Wärmestrahlung sorgen Heiz-, Kühldecken und thermisch aktive Deckensegel im Sommer und Winter für gleichmäßige Temperaturen die dem Wohlbefinden zutragen.
Störende Effekte wie Luftzirkulation, trockene Luft, oder verkeimte Kühlregister in denen sich Staub und Tauwasser vereinen sind mit unseren Flächenkühlsystemen ausgeschlossen. Durch die effektive Nutzung von regenerativen Energien werden zusätzlich Investitions- und Betriebskosten eingespart.
Für eine freie Raumgestaltung und die Verwendung von hochleistungsfähigen Heiz-, Kühlsegeln von interpanel werden zusätzliche Heizkörper und eine Luftkühlung und energieaufwendige Entfeuchtung meist überflüssig. Der gesamte Raum wird durch Wärmestrahlung gleichmäßig erwärmt und still gekühlt.
Wärmetransport mit Wasser
Kombinierte Heiz-, Kühldecken bzw. Kühlsegel sind durch einen hydraulischen Kreislauf (reines Wasser oder Wasser/Glykolgemisch) thermisch aktivierte Raumoberflächen.
Wasser hat eine vielfach höhere Wärmekapazität als Luft und transportiert daher effizient die Wärme in, oder aus dem Raum.
Die Funktionsweise von Heiz-, Kühldecken basiert auf der Erwärmung oder Abkühlung der raumseitigen Fläche durch das geheizte oder gekühlte Fluid. Wenn das Wasser wärmer ist als der Raum, wird geheizt. Mit einer Wassertemperatur unter der Raumtemperatur wird gekühlt.
Als Wärme-, oder Kältequelle sind vielfältige Varianten möglich (z.B. Luft-Wasser Wärmepumpen, Wasser/Wasser Wärmepumpen mit Erdsonden, Solarthermie oder andere Heiz-, Kühlquellen). Kombinationen mit PV-Systemen oder thermischen, elektrischen Speichern sind ebenfalls Stand der Technik und gut möglich.
Die Wärme- und Kältequelle erzeugt die benötigte Leistung zur Erhaltung der Raumtemperatur und Ausgleich der Temperaturschwankung der thermischen Masse des Raumes. Die Funktionsweise von Heiz-, Kühldecken basiert daher auf der durch die Fläche strömende Fluid und die angebundene raumseitige Oberfläche.
Eine Wärmeübergabe der Fläche zum Raum basiert folglich auf den grundlegenden Wärmetransportmechanismen: Konvektion, Wärmeleitung und Wärmestrahlung.
HEIZEN
Mit Temperaturen nahe der Körpertemperatur von 23-40 °C
KÜHLEN
Mit flexiblen, leistungsfähigen Temperaturniveaus von 6 bis 18 °C
Funktionsprinzipien
Energieaustausch zwischen emittierenden Oberflächen unterschiedlicher Temperatur. Spürbares Beispiel ist die Glut am Lagerfeuer.
Konvektion
Direkte Abkühlung oder Erwärmung der Raumluft. Spürbar bei Luft-Klimaanlagen oder einem Fön.
Wärmeleitung
Wärmestransport innerhalb eines Materials. Spürbar an warmen oder kalten Oberflächen.
Wärmestrahlung maximieren.
Konvektion minimieren.
Mit behaglicher Wärmestrahlung werden alle Raumoberflächen gleichmäßig erwärmt. Jede Oberfläche tauscht mit Lichtgeschwindigkeit Energie miteinander aus. Die kühleren Boden- und Wandflächen nehmen die Wärmestrahlung der warmen Decke auf und geben gleichmäßig und mit kaum messbarer Luftbewegung die Wärme auch an die Raumluft ab. Der Heizenergiebedarf kann durch dieses Funktionsprinzip um bis zu 30 % geringer ausfallen. Zusätzlich sind die Temperaturen des Heizwassers nahe der Raumtemperatur, was für die Verwendung von Wärmepumpen im Zusammenspiel mit regenerativen Energiequellen optimal ist.
| Typ | Konvektion | Strahlung |
| Heizkörper | 90% | 10% |
| Fußbodenheizung | 49% | 51% |
| Wandheizung | 35% | 65% |
| Deckenheizung | 15% | 85% |
| interpanel | 5% | 95% |
Gegenüberstellung
Konvektion und Wärmestrahlung
Konvektiv arbeitende
Klimaanlagen und Heizsysteme
Heizfall
Konvektiv heizende Systeme finden sich zumeist in älteren Gebäuden, z.B. durch Konvektionsheizkörper mit Lamellen. Diese erwärmen die Raumluft zügig, sodass gefühlt eine schnelle Aufheizung des Raumes möglich ist. Massive Wände, insbesondere mit schlechtem Dämmwert, bleiben aber kalt. Aufgrund der nicht gleichmäßigen Temperaturverteilung kommt es daher oft zu einem unbehaglichen Raumgefühl. Die Wand ist kühl, die Raumluft ist warm und meist auch relativ feucht. Zusätzlich können durch die üblicherweise hohen verwendeten Vorlauftemperaturen höhere Strömungsgeschwindigkeiten der Luft entstehen. Dadurch werden Staub, Pollen und andere Partikel im Raum aufgewirbelt. Der Effekt wird in der Regel durch schlecht gedämmte Wände noch verstärkt.
Kühlfall
Für den Kühlfall arbeiten Luftklimaanlagen nach dem gleichen Prinzip. Durch Ventilatoren wird die Raumluft über einen engmaschigen Wärmetauscher geführt. Damit kühlt sich die Raumluft ab und wird im gleichen Zug auch entfeuchtet. Herausforderungen bei der Abkühlung von Luft sind die engen und zwingend notwendigen Wartungsintervalle der Staub- und Keim sammelnden raumseitigen Wärmetauscher. Durch die für die Wärmeübertragung notwendige Luftströmung treten oft unangenehme Zugluft und nicht nutzbare Raumbereiche auf (z.B. seitlich, oder direkt unter einem Aggregat oder im Strömungsbereich der Auslassdüse). Dies reduziert, insbesondere im Gewerbebau, die real nutzbare Fläche und Flexibilität maßgeblich. Die Zugluft und verwirbelte Keime können krank machen und eine potenzielle Gesundheitsgefahr darstellen. Die zumeist angegebenen Leistungen können oft nur unter maßgeblichen Kompromissen in der Behaglichkeit realisiert werden.
Mit Wärmestrahlung arbeitende
Deckenheizung und Deckenkühlung
Heizfall
Als Wärmetransportmechanismus wird der jederzeit wirkende Austausch von Wärmestrahlung genutzt. Jede Oberfläche über dem absoluten Nullpunkt tauscht permanent Energie in Form von Wärmestrahlung mit der Umgebung aus. Luft ist dabei nahezu transparent für Wärmestrahlung. Daher wird im Innenraum durch Wärmestrahlung und die grundlegende Funktionsweise von Heiz-, Kühldecken keine Luft direkt erwärmt oder abgekühlt. Eine z.B. 50 °C warme Wandfläche heizt damit die Decken und gegenüberliegenden Raumflächen auf. Durch die durch Wärmestrahlung erwärmten Oberflächen erwärmt sich der Raum gleichmäßig.
„Wärmestrahlung heizt nicht direkt die Luft, sondern die Oberflächen im Raum.“
Wärme steigt dabei nicht „nach oben“, sondern breitet sich in Lichtgeschwindigkeit als Wärmestrahlung, bzw. Infrarotstrahlung gleichmäßig in alle Raumrichtungen aus.
Kühlfall
Die Funktionsweise von Heiz-, Kühldecken im Kühlfall basiert auf dem permanenten Austausch von Wärmestrahlung der warmen Oberflächen, welche mehr Energie als Sie aufnehmen in Form von Wärmestrahlung an die gekühlte Fläche abgeben. Über einen Wasserkreislauf wird die aufgenommene Wärme aus dem Raum, bzw. Gebäude durch die Deckenkühlung abtransportiert. Im Gegensatz zu Klimaanlagen ist die Funktionsweise von Deckenkühlsystemen, die primär mit Wärmestrahlung arbeiten, eine Kühlung ohne Konvektion. Erst durch die Abkühlung der einzelnen Raumoberflächen, durch die Abgabe von Wärmestrahlung, kühlt sich folglich die Luft und damit der gesamte Raum ab.
„Die gekühlte Fläche der Kühldecke nimmt die Wärme der Raumoberflächen direkt auf.“
Flächenkühlsysteme und die Taupunkttemperatur
Bei bisherigen konventionellen Flächenkühlsystemen (Fußbodenheizungen, Kühldecken, Kühlsegel, Deckenkühlung und Wandkühlungen) kann es im Sommer durch die hohe Taupunkttemperatur der Luft schnell problematisch werden. Insbesondere in Kombination mit natürlicher Lüftung, z.B. über Fenster wird die Taupunkttemperatur der Luft an den Kühlwasser führenden Leitungen erreicht.
Die mit 16-18 °C im Vorlauf betriebenen Kühlsysteme schalten bei Erreichen der Taupunkttemperatur im Vorlauf ab. Alternativ wird die Wassertemperatur erhöht, was die Kühlleistung im Betrieb maßgeblich reduziert. Die Taupunkttemperatur der Luft ergibt sich dabei aus der Temperatur und dem Feuchtegehalt der Luft. In Folge der Abschaltung mehren sich dann die Nutzerbeschwerden über zu heißes Raumklima und steigende Konzentrationsstörungen.
Durch diesen bisher bestehenden Effekt und das zunehmend wärmer werdende Klima im Sommer wird die Leistung konventioneller Flächenkühlsysteme maßgeblich reduziert. Insbesondere in Verbindung mit natürlicher Lüftung ist die konventionelle Flächenkühlung und Deckenkühlung damit an mehreren Tagen oder sogar Monaten im Jahr ohne Funktion. Die bisher physikalisch unvermeidbare Unterschreitung der Taupunkttemperatur führt an der Kühlfläche und den wasserführenden Rohren zu Tauwasserausfall und langfristig zu Bauschäden.
Durch die in interpanel integrierte Umgehung der Taupunktproblematik, wird so ein hoher Sicherheitsfaktor geschaffen. Dieser lässt eine zuverlässige Abfuhr der Wärme aus dem Raum zu. Auch bei natürlicher Lüftung und im Hochsommer wird so ein angenehmes Raumklima gewährleistet. Die Deckenkühlung arbeitet dadurch sehr zuverlässig und führt die Wärme aus den Räumen ab.
