Uponor Thermatop M

Die Vorteile wasserführender Kühl-/Heizdecken liegen einerseits in der Wärmekapazität des Wärmeträgers Wasser gegenüber der Luft, was sich in vergleichsweise kleinen Rohrdimensionen und Pumpenleistungen gegenüber Luftkanal-Querschnitten und Ventilatorenleistungen äußert.
Der Betrieb der thermisch aktiven Decken erfolgt geräuschlos, die Systeme sind fast vollkommen wartungsfrei. Die Lebensdauer der Rohrsysteme entspricht mindestens der des Baukörpers, Deckenelemente können bei verändernden Nutzungsbedingungen ausgetauscht werden. Multifunktionale Lösungen der Wärmeübergabe, Raumakustik und Raumgestaltung einschl. Beleuchtung sind möglich.  
Hinzu kommt der hohe Strahlungsanteil je nach Anwendung, der zwischen 50 und 95 Prozent der thermischen Gesamtleistung beträgt. Da der menschliche Körper eine strahlungsseitige Wärmeabgabe von ca. 40 Prozent bei üblichen Raumtemperaturen hat, ist die zugerscheinungsfreie Kühlung oder Heizung vorteilhaft.
Letztendlich ermöglichen raumtemperaturnahe Systemtemperaturen die Nutzung regenerativer Energien, bezogen aus Luft, Grundwasser und Erdreich.

Deckenheizung erlangen vor dem Hintergrund des verbesserten Wärmeschutzes der Gebäude gegenwärtig eine Renaissance. Unterhalb einer spezifischen Heizlast von ca. 40 W/m² sind die wärmephysiologischen Unterschiede zwischen Fußboden-, Decken- und Wandheizung kaum noch spürbar.

Als Kriterium der thermischen Behaglichkeit gilt die zulässige Strahlungsasymmetrie nach DIN EN ISO 7730. Diese stellt für den Kühlbetrieb kein Problem dar, da die minimal zulässige Oberflächentemperatur durch die Taupunkttemperatur festgelegt ist. Im Heizfall ist bei Raumhöhen von 3 Metern eine maximale Oberflächentemperatur von 32 °C nach DIN EN 1264 ohne Nachweis einer zulässigen Strahlungsasymmetrie möglich. Diese Temperatur darf in Fensternähe und bei größeren Raumhöhen zunehmen.

DIN EN 13964 Unterdecken – Anforderungen und Prüfverfahren sowie ATV DIN 18340 Trockenbauarbeiten und DIN 18168-1 Gipsplatten-Deckenbekleidungen und Unterdecken – Teil 1: Anforderungen an die Ausführungbeschreiben die Grundlagen für Planung und Abnahmeprüfung einer mit Gipsplatten beplankten Unterdecke.

Die spezifische Last einer Unterdecke beträgt je nach Tragfähigkeitsklasse ca. 15 kg/m² bis 65 kg/m² (ÖNORM B 3415). Dabei spielt die Variante der Beplankung, einfach oder doppelt aus brandschutztechnischen Gründen, eine wesentliche Rolle. Aber auch weitere Einbauten, wie z.B. eine Dämmung, müssen berücksichtigt werden. Daraus ergibt sich die Lastklasse, die zum Planen baukonstruktiver Details wie Abstände der Abhänger/Verankerungselemente, Achsabstände der Grundprofile/-latten und Achsabstände der Tragprofile/-latten wichtig ist.
Die wassergefüllten Rohrregister von Uponor Thermatop M haben ein spezifisches Gewicht von ca. 7 kg/m².
Die maximale Traglast eines Unterdecken-Abhängers beträgt meist 25 kg. Der Abhänger darf max. 1,5 m² Deckenfläche aufnehmen, der Abstand zueinander ist auf max. 1,25 m (für Außenlage 0,70 m) begrenzt. Verankerungsgrund und Brandschutzanforderungen sind beim Verdübeln zu berücksichtigen.

Die Durchbiegung der Unterkonstruktion darf max. 1/500 der Stützweite (Abhängerabstand), dabei höchstens 4 mm, betragen.

Die wichtigsten Regeln für den Trockenbau sind in DIN 18168, DIN 18202 sowie in der Schriftenreihe (InfoTechnik) des Bundesarbeitskreises Trockenbau (BAKT) enthalten.

 

Gipsplatten (früherer Begriff Gipskartonplatten) sind normativ in DIN 18180 bzw. ÖNORM B 3410 in Verbindung mit DIN 18181 bzw. ÖNORM B 3415 abgebildet. Grundsätzlich sind sämtliche Gipsplatten geeignet, die nach DIN EN 520 (früher DIN 18180) gefertigt und für die Anwendung in Verbindung mit Kühl-/Heizdecken vom Hersteller zugelassen sind. Bei der Wahl sollte auf eine gute Wärmeleitfähigkeit der Gipsplatte geachtet werden. Hinsichtlich der ein- oder zweilagigen Montage der Gipsplatten sind brandschutztechnische Erfordernisse maßgebend. Die vereinbarte Oberflächenqualität (Q2 bis Q4) ist zu kontrollieren.

Bei dem System handelt es sich um eine thermisch aktive Unterdecke. Bevor eine Unterkonstruktion zur Montage der Gipsplatten genutzt wird, sind die Vorleistungen nach DIN EN 13964 zu prüfen.

Die Trockenbau-Konstruktionen sind nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik zu planen und auszuführen. Das Normenwerk ist umfangreich, zur detaillierten Recherche wird das Baunormenlexikon (Internet) empfohlen. Als Deskriptoren sollten „Decke/Unterdecke; Trockenbau; Gipsplatten; Brand-, Schall- und Wärmeschutz; Trockenbauarbeiten/VOB“ genutzt werden.

Die Unterkonstruktion besteht aus CD/UD- oder CW/UD-Profilen, die gerade oder gebogen montiert werden. Außerdem befestigt der Trockenbauer sog. Abhänger und Verbinder für UA/CD, das T-Tragprofil und Klemmprofil. Die Konstruktion wird verschraubt.
Planungstechnisch zu berücksichtigen sind dabei vor allem die Lastklassen, denen das Bemessungsgewicht und Gewichte aus Zusatzlasten zugeordnet sind.

Prinzipiell variieren die Abhängehöhen von Unterdecken zwischen 70 mm und 200 mm. In Ausnahmefällen wie z.B. in hohen Seminarräumen kann die Abhängehöhe zwischen 400 mm und 700 mm betragen.
Die Unterkonstruktion soll bei Kühl-/Heizdecken in einem Abstand von mindestens 130 mm zur Decke montiert werden. Das erfordert die Montagefreiheit für das Verbinden und Anschließen der Rohrregister am Verteiler/Sammler) sowie das Integrieren weiterer Installationen wie Beleuchtung und ggfs. Lüftung.

Es sind die allgemein anerkannten Regeln der Technik hinsichtlich des Brand-, Schall- und Wärmeschutzes zu berücksichtigen. Dabei haften die Gewerke Rohbau, Heizungsbau und Trockenbau für ihre Lösungen, die vom Bauwerksplaner zu koordinieren sind.
Neben einem Brandschutzkonzept bedarf es Lösungen des Wärmeschutzes von Bauteilen und Einbauten nach EnEV/GEG. Die Tauwassersicherheit erfordert für den Kühlbetrieb spezielle Fachplanungen der Dämmung von Rohrleitungen und Einbauten.
Schallschutztechnische Aspekte müssen sich der Geräuschübertragung durch Körperschall durch Decken und Flanken und durch Luftschall sowie der Raumakustik widmen.

Prinzipiell spielt hierfür die Bauart der Kühl-/Heizdecke eine Rolle. Im Besonderen erfordern raumakustische Anforderungen deckenintegrierte Dämm-Maßnahmen, was sich am Beispiel einer Mineralwolldämmung der Dicke zwischen 20 mm und 50 mm zeigt. Aber auch die Wärmetransportvorgänge zu benachbarten Räumen sind zu berücksichtigen.

Eine nicht gedämmte Decke kann eine höhere Gesamtleistung gegenüber einer gedämmten Decke aufweisen, insbesondere, wenn diese als offene Ausführung (Konvektionskühl-/-heizdecke) ausgeführt wird. Einerseits wird die Betondecke durch den Strahlungswärmeaustausch thermisch angekoppelt bzw. aktiviert, andererseits können Luftströmungen die Konvektion, auch durch eine Lochung oder offene Fugen, begünstigen.
Bei Untersuchungen an der Fachhochschule Köln fiel die Leistung einer abgehängten, geschlossenen Kühldecke ohne Wärmedämmung gegenüber der gedämmten Variante an der Deckenoberfläche deshalb um ca. 7 % höher aus.

Verdeckt die auf die Rohrregister aufgelegte Wärmedämmung oder ein Faservlies eine raumakustisch geforderte Lochung, verringert sich die Leistung jedoch infolge der geringeren Konvektion.

Für die Leistung der Kühldecke ist zunächst nur die raumzugewandte Seite relevant, sodass eine Wärmedämmung sinnvoll sein kann. Dämmdicken liegen, je nach Wärmeleitfähigkeit des Materials, zwischen 20 mm und 50 mm. Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen sollten dazu führen, über geeignete Wärmedämmmaßnahmen zu befinden.
Für die hydraulische Berechnung ist relevant, ob eine Kühlleistung der Rückseite einer Kühldecke zum Beton einbezogen werden muss, wenn auf eine Wärmedämmung verzichtet wird. Ebenso hat die Konstruktion Auswirkungen auf die Kühllast nach VDI 2078.

Für den Heizfall ist hinsichtlich des Wärmeschutzes DIN EN 1264 oder DIN EN ISO 11855 nicht heranzuziehen, da es sich bei den dort besprochenen Systemen um bauwerksintegrierte Heizflächen handelt. Für den Heizfall ist DIN EN 14037 die Grundlage. Außerdem ist ISO 18566 zu berücksichtigen.

Grundsätzliches regelt ATV DIN 18340 „Trockenbauarbeiten“. Dehnungs- und Bewegungsfugen werden für Gipsplatten meist in einem Abstand von 15 Metern empfohlen. Für Heizdecken wird eine maximale Kantenlänge von 7,5 m angeraten, was durch größere Temperaturunterschiede zwischen Wärmeträger und Raum gegenüber dem Kühlbetrieb zu begründen ist.
Hinzu kommen Fugen, die aus dem Bauwerk übernommen werden müssen. Außerdem erfordern Einbauten eine detaillierte Fugenplanung.

In jedem Fall ist die thermische bedingte Ausdehnung der Tragkonstruktion und die der Beplankung zu kontrollieren, sodass Verwölbungen und Risse der Beplankung sicher vermieden werden können.

Detaillierte Empfehlungen für Fugen und Anschlüsse bei Gipsplatten- und Gipsfaserplattenkonstruktionen enthält das Merkblatt 13 des Bundesverbandes der Gipsindustrie e.V. Industriegruppe Gipsplatten.

Deckenausschnitte und Einbauten sind möglich, dazu sind jedoch die jeweils gültigen Normen und regionalen Bauvorschriften sowie die Hersteller-Richtlinien des gewählten Gipsplatten-Herstellers sowie die Einbaurichtlinien für die Einbauten zu berücksichtigen.

Revisionsöffnungen sind bei abgehängten Kühl-/Heizdecken im eigentlichen Sinne nicht erforderlich, können aber notwendig werden, wenn weitere Komponenten im Deckenhohlraum wie z.B. Beleuchtung und RLT-Luftleitungen verlegt sind.

Prinzipiell ist es Aufgabe des Architekten*innen als Bauwerksplaner, die Gewerke zu koordinieren. Jedoch sollte diese Koordination mit den beteiligten Fachplaner*innen und Ausführenden besprochen werden. Experten wie TGA-Fachplaner*innen und –Ausführende können ihre Leistungen am besten überblicken und die Voraussetzungen zum Erbringen ihrer mangelfreien Werkleistung schaffen. Gleiches gilt für die Mitarbeiter*innen des Rohbaus und Trockenbaus.
Es bestehen also Prüfpflichten, die im Zweifelsfall zum Anmelden von Bedenken führen können. Dann entscheidet der Bauherr mit dem Architekten, wie zu verfahren ist.

Für die Abnahme einer Kühl-/Heizdecke gilt VDI 6031. Demnach wird zwischen Vollständigkeitsprüfung, Funktionsprüfung und Funktionsmessung unterschieden. Das Einbeziehen von DIN EN 12599 ist angeraten.

Bei der Vollständigkeitsprüfung gilt die Kontrolle folgenden Bestandteilen der Decke: Rohrmaterial/Rohrdimension, Anzahl, Fläche und Position der Kreise (Übereinstimmung mit Zeichnungen), Fixierung der Rohrregister, Lage der Kupplungsstellen und optische Kontrolle auf Rohrbeschädigungen. Eine letzte Kontrolle ist insbesondere vor der eventuellen Beplanken der Kühl-/Heizdecke erforderlich.
Die Funktionsprüfung umfasst u. a. folgendes: Dichtheitsprüfung/Druckprobe gemäß VOB, Probebetrieb der Gesamtanlage (besonders im Sommer zwecks Kontrolle der vereinbarten Regelungsstrategie), Einregulierung der Wassermasseströme, Prüfung der Sicherheitseinrichtung, Versorgung mit Wasser für Kühl- oder Heizzwecke. Eine Thermografie kann zum Nachweis der Durchströmung vorgenommen werden.
Die Funktionsmessung besteht aus der Aufnahme des Volumenstromes und der Temperaturen des Wärmeträgers (wenn eine Messung vertraglich vereinbart ist), der Messung der Lufttemperatur bzw. der operativen Temperatur und evtl. der mittleren Oberflächentemperatur der Decke.

Die Wartung einer Kühl-/Heizdecke sollte einmal jährlich vorgenommen werden. Dabei geht es um die Dichtheitskontrolle und die Überprüfung der Funktionsfähigkeit von Ventilen und der Regelungstechnik.

Die Haftung und Gewährleistung übernimmt derjenige Hersteller, Lieferant und Handwerker, der für das Erbringen der ausgeschriebenen und vergebenen Leistung verantwortlich ist.

Zur Rechtsprechung heißt es beispielsweise wie folgt:
Ein Architekt darf in seiner Planung nur eine Konstruktion vorsehen, von der er völlig sicher ist, dass sie den an sie zu stellenden Anforderungen genügt. Das gilt für die ursprüngliche Planung, aber auch für spätere Planungsänderungen. (OLG München, Beschluss vom 20.02.2013 - 13 U 3128/12 Bau)

Führen Mängel an der Leistung des Auftragnehmers (hier: Mängel an der Aufhängung einer Heiz-/Kühldecke) zu Schäden an einem anderen Gewerk (hier: einer Gipskartondecke), liegt ein Mangelfolgeschaden vor, den der Auftragnehmer nach § 4 Nr. 7 Satz 2 VOB/B zu ersetzen hat. (OLG Köln, Urteil vom 18.03.2011 - 19 U 5/10)

Normativ wird zwischen dem Kühl- (DIN EN 14240) und dem Heizbetrieb (DIN EN 14037) unterschieden. Die Unterschiede in den Normen für die Flächenheizung und –kühlung bestehen im Wesentlichen im Hinblick auf die Bauarten der Systeme (abgebildet in VDI 6034). Dabei wird prinzipiell zwischen bauwerksintegrierten und vom Bauwerk entkoppelten Varianten unterschieden. ISO 18566 behandelt die Kühl- und Heizdecken aus internationaler Sicht, während sich DIN EN ISO 11855 als Pendant zu DIN EN 1264 vorrangig mit bauteilintegrierten Systemen einschließlich TABS auseinandersetzt.

Obwohl die Wärmetransportvorgänge einheitlich durch die Physik beschrieben werden können, müssen baukonstruktiv bedingte Unterschiede, Prüfbedingungen, Berechnungs- und Messmethoden differenziert werden.

DIN EN 14240 und DIN EN 14037 sind Produktnormen. Das Ziel des Bewertens von Kühl-/ Heizdecken besteht darin, auf der Grundlage gleicher messtechnischer Randbedingungen verschiedene Konstruktionen wärmetechnisch vergleichbar zu machen. Die in der Praxis hinzukommenden, leistungssteigernden Einflüsse, wie beispielsweise Mischluft-Strömung und direkte Sonneneinstrahlung, sind für sämtliche Systeme gleich.

Die Richtlinie VDI 6034 gilt für die Kühlung von Räumen mithilfe von temperierten Flächen. Es werden Hinweise für die Planung, den Bau und den Betrieb von flüssigkeitsgekühlten Raumkühlflächen - integriert in Decken, Wänden und Böden oder von Systemen mit Kühlung von Massivbauteilen- gegeben.
Systeme, die mit Oberflächentemperaturen unterhalb des Taupunkts arbeiten, werden hier nicht betrachtet. Die Systeme werden vielfach auch wechselweise zum Heizen genutzt. Die Richtlinie gilt jedoch nicht für den Heizfall.
Ein Schwerpunkt der VDI 6034 ist das Beschreiben notwendiger Berechnungen realer Kühl- und Heizleistungen in situ, sofern Wärmetransportvorgänge innerhalb der Deckenkonstruktionen das erfordern. Diese Notwendigkeit des Umrechnens der Produktwerte besteht in erster Linie bei (geschlossenen) Metallkassettendecken.

VDI 2078 berücksichtigt die Wechselwirkung zwischen Baukörper und TGA hinsichtlich der Kühllast, wobei die Wärmetransportvorgänge präzisiert worden sind. In diesem Zusammenhang werden auch Speichervorgänge einbezogen, die sowohl den Baukörper als auch das Kühl-/Heizdecke betreffen.

Die konvektiven und strahlungsseitigen Leistungsanteile differieren je nach Bauart und der Betriebsweise als Kühl- oder Heizdecke.

Bei Uponor Thermatop M beträgt der konvektive Leistungsanteil 50 Prozent an der Gesamtleistung im Kühlbetrieb, im Heizbetrieb lediglich 10 Prozent.

Das Berechnen der Druckverluste gerader und gekrümmter Rohre ist anhand der Gesetzmäßigkeiten nach Colebrook und Nikuradse möglich. Die Wirkung von Einzelwiderständen („Zeta-Wert“) auf den Druckverlust von Rohrleitungen kann mittels der Theorie nach IDELCIK bestimmt werden.
Seriöse Abbildungen in den Herstellerunterlagen basieren auf diesen theoretischen Ansätzen. Die Kühl-/Heizdecken werden im Labor hinsichtlich der real vorhandenen, System bezogenen Gesamtdruckverluste messtechnisch validiert.

Die Unterscheidung nach aktiver und passiver Fläche einer Kühldecke ist in DIN EN 14240 beschrieben. Zu den passiven resp. wärmetechnisch unwirksamen Flächen gehören Deckenabschnitte ohne wasserführende Rohre. Diese Bereiche sind Einbauten und Trassen anderer Anwendungen vorbehalten.
Es bedarf weitere wissenschaftlicher Untersuchungen zu den Wärmetransportvorgängen im Luftraum zwischen Beton- und Unterdecke, um Aussagen zur resultierenden Kühllast und den Kühl-/Heizleistungen in situ präzisieren zu können.

Die Wahl des Anschlusses der Kühl-/Heizdecken an das Verteilungsrohrnetz richtet sich einerseits nach den nutzerspezifischen Anforderungen wie z.B. das Kühlen/Heizen einzelner Räume oder Gebäudezonen. Andererseits beeinflussen hydraulische Randbedingungen wie z.B. der zur Verfügung stehende Differenzdruck und die Montagesituation an der Decke die zu wählende Anschlussart.
Die Systeme sind hydraulisch abzugleichen, wobei eine Unternehmererklärung über die durchgeführte Maßnahme abzugeben ist. Eine Norm zur Wirkweise eines temperaturbasierten hydraulischen Abgleichs im Sinne eines regelungstechnisch gestützten, automatischen Abgleichs befindet sich in Vorbereitung.

Die Funktionskontrolle der Kühl-/Heizdecke bezieht sich auf den Nachweis der Durchströmung und sollte mittels qualitativer Thermografie vorgenommen werden. Neben dem Nachweis der Durchströmung ist eine Abschätzung des vorgenommenen hydraulischen Abgleichs möglich.

Quantitative Thermogramme mit dem Ziel des Leistungsnachweises sind aufgrund von Einflüssen wie beispielsweise Strahlungsreflexion und Nichtkenntnis der Reflexionseigenschaften der Oberflächen fehlerhaft. Für die technische, quantitative Thermografie bedarf es erfahrener Experten mit profunden Fach-kenntnissen. – Hinzu kommen permanente Veränderungen relevanter Randbedingungen wie Raum- und Raumlufttemperatur.