Selbstregeleffekt

Geschichte der Sanitär-, Heizungs-, Klima- und Solartechnik
Abkürzungen im SHK-Handwerk
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Der zunehmende Einsatz von trägen Heizungs- und Kühlsystemen (Fußboden- und Wandflächenheizung, Betonkern- bzw. Bauteilaktivierung) wirft immer wieder die Frage auf, wie sinnvoll der Einsatz einer Einzelraumregelung (ERR) ist, da die Systemtemperatur zentral geregelt wird, um einen effektiven Betrieb mit deiner Wärmepumpe und der Brennwerttechnik arbeiten zu gewährleiten, und der sog. "Selbstregeleffekt" besonders bei niedrigen Temperaturdifferenzen zwischen der Oberflächen- und Raumtemperatur zur Geltung kommt. Weitere Voraussetzungen sind ein möglichst kleiner Rohrabstand der Flächenheizung und ein Hydraulischer Abgleich (und in der ersten oder zweiten Heizperiode der Thermische Abgleich).
Fachlich gesehen kann der Selbstregeleffekt die Raumtemperatur nicht absenken (das kann auch die ERR nicht), er kann aber bei sehr niedrigen Systemtemperaturen die Wärmeabgabe verringern oder sogar Wärme aufnehmen. Bei hohen Systemtemperaturen ist ein Aufschaukeln der Raumtemperatur möglich. Deswegen ist eine richtig eingestellte Heizkurve und eine Auslegung mit sehr niedrigen Systemtemperaturen eine Grundvoraussetzung für die Nutzung des Selbstregeleffektes, einer gleichmäßigen Fußbodenflächentemperatur und eine effektive Nutzung der Brennwert- oder Wärmepumpentechnik.

Da die EnEV eine Einzelraumregelung auch bei einer Flächenheizungen vorschreibt, wird in vielen Fällen nicht hinterfragt, ob sie überhaupt notwendig ist, weil die Reaktionszeit (Abkühlen und Wiederaufheizen der Fläche) viel zu lang ist. Unter bestimmten Umständen (Niedertemperatur-Flächenheizung, Einsatz einer Wärmepumpe oder der Brennwerttechnik, große Flächenspeicher [Estrich, Bauteilaktivierung bzw. Betonkernaktivierung]) und auch bei dem Einsatz von PCM - Phasenwechselmaterialien (Latentwärmematerial) inform von Porenbeton, Gipskartonplatten oder spezielle Deckenpaneele) ist das der Fall.

Hier darf man ruhig die Frage stellen (besonders bei Flächenheizungen)
"Einzelraumregelung (ERR) - Ja oder Nein?"

Nach der EnEV § 25 und dem EEWärmeG § 9 kann sich der Bauherr von dieser Pflicht befreien lassen. Der Befreiungs- bzw. Ausnahmeantrag muss explizit auf die jeweilige Anlage abstimmt sein, damit der Antrag von der zuständigen Stelle (z. B. Bauamt) verstanden und anerkannt wird. Aber eigentlich ist es doch so einfach zu verstehen (wenn man will oder nur auf Paragraphen reitet).

Die Wärmeabgabe der Flächenheizung erfolgt auf der einfachsten physikalischen Weise, bei dem kein mechanischer regeltechnischer Eingriff notwendig ist.
Die physikalischen Grundbegriffe sind:
• Die Wärme fließt immer von warm nach kalt (vom warmen Boden zur kälteren Raumluft)
• Die Größe des Wärmeflusses wird von der Temperaturdifferenz (K [Kelvin]) zwischen warm und kalt bestimmt
Bei den Beispielen bleiben die Außen- und Raumtemperatur, Bodenoberflächen-Temperatur und Heizwassermenge unverändert. Nur die Raumlufttemperatur verändert sich durch Fremdwärme.

24 °C - 20 °C = 4 K 4 K = 100 % Wärmeabgabe Boden 0 % Fremdwärme-Eintrag 100 % Heizlast nach draußen	24 °C - 22 °C = 2 K 2 K = 50 % Wärmeabgabe Boden 50 % Fremdwärme-Eintrag 100 % Heizlast nach draußen	24 °C - 24 °C = 0 K 0 K = 0 % Wärmeabgabe Boden 100 % Fremdwärme-Eintrag 100 % Heizlast nach draußen
Rund um die Fußbodenheizung - Dipl.-Ing. (FH) Peter Gabanyi Einfluss von Verteilung und Regelung auf die Energieeffizienz der Heizungsanlage

Ein Beitrag, der sich ein wenig differenzierter mit dem Selbstregeleffekt auseinandersetzt

Unter der Annahme, dass an jeder Stelle des Fußbodens die gleiche Oberflächentemperatur herrscht (isothermer Boden), beträgt die Wärmeabgabe

Q = A_F · a · (Theta _FB - Theta_i)

Q = Wärmeleistung (W)
A_F = Heizfläche (m²)
a = Wärmeübergangskoeffizient (W / m²K)
Theta _FB = mittlere Oberflächentemperatur
Theta_i = Innentemperatur

Der Wärmeübergangskoeffizient setzt sich aus einem Strahlungs- und einem Konvektionsanteil zusammen. Beide werden in bestimmten Grenzen von den baulichen Gegebenheiten beeinflusst. Die Norminnentemperatur eines Raumes ist nicht etwa die Lufttemperatur, sondern eine "Operative Temperatur", die allgemein 1 - 2 K höher als die Raumlufttemperatur t_L ist. Der Wert für a liegt im oberen Leistungsbereich mit hinreichender Genauigkeit bei ca. 10 -11 W / (m²K).

Q₂₁ = A · a (25 – 21) = 4
Q₂₀ = A · a (25 – 20) = 5

Würde sich die Innentemperatur durch starke Einwirkung von Fremdwärme (z.B. Sonneneinstrahlung) auf 25 °C er höhen, so würde mangels Temperaturdifferenz die Wärmeabgabe an den Raum scheinbar eingestellt. Diesen Vorgang bezeichnet man als Selbstregelungseffekt. Dennoch ist die zuvor beschriebene Rechnung nicht ganz richtig. Durch die verminderte Wärmeabgabe des Fußbodens wird es aufgrund der noch höheren Temperatur im Bereich der Heizrohre zu einer Temperaturerhöhung an der Fußbodenoberfläche kommen, die mit fortschreitender Zeit mehr und mehr zunimmt, bis ein neuer Gleichgewichtszustand zwischen der Fußbodenoberflächentemperatur und der Raumtemperatur eingetreten ist. Darüber hinaus wird selbst bei Temperaturgleichheit zwischen Boden und Raumluft noch Wärme durch Strahlung an die kühleren Wände abgegeben. Bei einer Heizkörperanlage mit einer mittleren Heizflächentemperatur von 60 °C (65 / 55 °C) würde sich die Wärmeabgabe nur um:

Q₂₁ = A · a (60 – 21) = 39
Q₂₀ = A · a (60 – 20) = 40

Soll im vorliegenden Beispiel die gleiche Leistungsreduzierung wie bei der Fußbodenheizung eintreten, so müsste zunächst die Raumtemperatur auf 28 °C ansteigen. Je niedriger der Wärmeverlust eines Hauses ist, desto niedriger sind auch die erforderlichen Oberflächentemperaturen des Fußbodens und desto größer wird der Selbstregelungseffekt. Obwohl dieser Effekt der Fußbodenheizung eine willkommene Tatsache ist, kann er dennoch keine Regelung ersetzen. Viele Fußbodenheizungsbesitzer hätten bei entsprechender Berücksichtigung der vorgenannten Zusammenhänge eine noch bessere Regelfähigkeit und Behaglichkeit erzielen können. Auch bei Fußbodenheizungsanlagen kann eine Nachtabsenkung vorgenommen werden. Die Raumtemperatur darf nur nicht so weit abgesenkt werden, wie bei einer Heizkörperanlage. Außerdem müssen die Absenk- und Wiederaufheizzeiten dem Heizungssystem und seiner Trägheit angepasst sein.

Quelle: HaustechnikDialog - SHKwissen

Eine Möglichkeit, die Raumtemperatur auf gleichem Niveau zu halten bzw. Temperaturüberhöhungen entgegenzuwirken, ist der Einsatz von PCM - Phasenwechselmaterialien (Latentwärmematerial) inform von Porenbeton, Gipskartonplatten oder spezielle Deckenpaneele. Durch die Nutzung des Phasenwechsels (fest-flüssig oder flüssig-fest) verfügt das Material über ein hohes Speichervolumen, da die Wärmekapazität um ein vielfaches höher ist als herkömmliche Materialien bzw. Medien.

Das Micronal® PCM der Firma BASF ist ein Phasenwechselmaterial, das bei einer Raumtemperatur bei 21 °C, 23 °C oder 26 °C einen Phasenwechsel von fest nach flüssig vollzieht. Dabei werden sehr große Mengen an Wärme gespeichert. Das Material enthält im Kern der Mikrokapsel (ca. 5 µm) ein Latentwärmespeichermaterial aus einer speziellen Wachsmischung. Diese nimmt bei einem Temperatur-anstieg über eine festgelegte Temperaturschwelle (21 °C, 23 °C oder 26 °C) die überschüssige Wärmeenergie der Raumluft auf und speichert diese im Phasenwandel. Wenn die Temperatur unter die Temperaturschwelle absinkt gibt die Kapsel diese gespeicherte Wärmeenergie wieder ab.

Die Beladung des Speichers findet eigenaktiv statt. Die Entladung des Speichermaterials kann durch die natürliche Luftbewegung, durch eine mechanische Lüftung oder durch regenerative oder konventionelle Kühlkonzepte erfolgen. > mehr

Regelung der Fußbodenheizung - Der Selbstregeleffekt

Thermische Behaglichkeit