Dämmvorschriften für Hallenbauten

Neue Erkenntnisse bei der energetischen Bewertung von Hallenfußbodenheizungen gewonnen

Dortmund (ABZ). – Nicht nur der Klimaschutz, sondern auch gesetzliche Vorgaben und der notwendige Verzicht auf Öl und Gas stellen das Thema Wärmedämmung im Hallenbau zunehmend in den Vordergrund. Zudem gilt es, die Anlagentechnik und hier insbesondere die Wärmepumpen exakt zu dimensionieren.

Bei großer Raumhöhe ist es auch besonders wichtig, die Verteilung der gewünschten Raumtemperatur optimal und wirtschaftlich zu gestalten sowie Wärmeverluste an das Erdreich zu minimieren. Der Bundesverband Flächenheizungen und Flächenkühlungen e. V. (BVF) möchte mit diesem Fachartikel die neuesten Erkenntnisse aus der gemeinsam mit dem BDH in Auftrag gegebenen ITG-Studie aufzeigen, um eine Überdimensionierung der Heiz- und Anlagentechnik zu vermeiden.

Industriefußbodenheizungen für Hallen fallen unter die Vorschriften des GEG Teil 2.2 Errichtung von Nichtwohngebäuden und hier insbesondere unter den § 18 Gesamtenergiebedarf. Für die Berechnung der Energiebilanz werden Nichtwohngebäude in Nutzungszonen eingeteilt.

Der berechnete Wert für die Anlagentechnik bezogen auf die Gebäudenettofläche darf nicht höher sein als 75 % des Jahres-Primärenergiebedarfs des Referenzgebäudes. Hinzu kommt, dass Neubauten einen Teil des benötigten Wärme- und Kältebedarfs über Quellen aus erneuerbaren Energien decken müssen (GEG § 34).

Somit gilt der Auslegung der Anlagentechnik besonderes Augenmerk. Bei zu errichtenden Gebäuden sind Bauteile, die gegen die Außenluft, das Erdreich oder Gebäudeteile mit wesentlich niedrigeren Innentemperaturen abgrenzen, so auszuführen, dass die Anforderungen des Mindestwärmeschutzes (GEG § 11) nach den anerkannten Regeln der Technik eingehalten werden. Hier ist im Besonderen die DIN 4108-2 zu beachten.

Gedämmte Bodenplatten

Eine Wärmedämmung der Bodenplatte ist jedoch nicht notwendig bei:

  • Industriebauten mit einer Norm-Innentemperatur ≤12 °C
  • Industriebauten mit einer Norm-Innentemperatur von mehr als 12 °C und weniger als 19 °C.

Grundsätzlich wirkt sich jedoch eine Bodendämmung positiv auf die Betriebskosten der Anlagentechnik aus. Darüber hinaus danken es auch die Beschäftigten in einer Produktionshalle, wenn das Raumklima konstant und angenehm ist. Die Mitarbeiterinnen werden durch das optimierte Klima seltener krank und die Zufriedenheit am Arbeitsplatz steigt. Nicht zuletzt erfüllen Sie zudem auch die gesetzlichen Anforderungen an die Arbeitsstättenverordnung.

Mit der ITG-Studie "Genauere Berücksichtigung teilgedämmter Bodenplatten bei Hallenfußbodenheizungen in Energiebedarfsrechnungen nach DIN V 18599" möchte der BVF auf die Vorteile der Bodendämmung insbesondere bei der Auslegung der Anlagentechnik hinweisen.

Die Ausführung der Wärmedämmung erdreichberührender Hallenbodenplatten kann wesentlichen Einfluss auf die Wärmeverluste haben. Im Rahmen von Energiebedarfsberechnungen nach DIN V 18599 für Hallen mit Fußbodenheizungen wirkt sich die Ausführung von Bodenplatten – einschließlich deren Wärmedämmung – an zwei Stellen aus, einmal in der Wärmebilanz des Gebäudes nach Teil 2 und einmal in der darauf aufbauenden Ermittlung gegebenenfalls zusätzlicher Verluste der Anlagentechnik (Teil 5). Die ITG-Studie untersucht die bestehenden Möglichkeiten des Verfahrens nach DIN V 18599:2018-09 zur Abbildung teilgedämmter Bodenplatten sowie im Vergleich das alternative Verfahren nach DIN EN 13370 "Berechnungsverfahren der Wärmeübertragung über das Erdreich".

Wärmeverluste an das Erdreich

Die Berechnung der Transmissionswärmeverluste an das Erdreich kann im Rahmen von Energiebedarfsberechnungen nach DIN V 18599 vereinfacht mit Temperaturkorrekturfaktoren erfolgen. Berücksichtigt werden hierbei folgende Einflussparameter in vergleichsweise grober Unterteilung:

  • Bodenplattengeometrie durch das charakteristische Bodenplattenmaß B (vier Abstufungen)
  • Wärmedurchlasswiderstand der Bodenplatte (vier Abstufungen)
  • Randdämmung (drei Varianten: Ohne, 5 m horizontal, 2 m vertikal)
  • Grundwasser (zwei Varianten: Fließend, nicht fließend)

Der Temperaturkorrekturfaktor kann als Minderungsfaktor der den Wärmestrom antreibenden Temperaturdifferenz verstanden werden. Gleichermaßen gibt er das Verhältnis zwischen dem indirekt über Erdreich erfolgenden Wärmestrom und demjenigen Wärmestrom an, der sich ohne Erdreichwirkung direkt an Außenluft ergäbe.

Beispielsweise bedeutet ein Faktor von 0,6 eine Verringerung des Wärmestroms durch Erdreich auf 60 % eines analogen Wärmestroms direkt an Außenluft. Deutlich wird hierbei allerdings, dass die hier angegebenen Bodenplattenmaße den in der heutigen Praxis üblichen nicht entsprechen.

Der vereinfachte Ansatz mit Temperaturkorrekturfaktoren ist aus Anwendersicht problemlos anwendbar auf folgende Fälle:

  • Alle Bauteile des unteren Gebäudeabschlusses für undifferenzierte Betrachtung. Es darf ein einheitlicher Korrekturfaktor von 0,8 für alle Bauteile des unteren Gebäudeabschlusses angenommen werden.
  • Vollflächig ungedämmte und vollflächig gedämmte Bodenplatten ohne (zusätzliche) Randdämmung
  • Vollflächig ungedämmte und vollflächig gedämmte Bodenplatten mit (zusätzlicher) Randdämmung in einer der beiden genannten Ausführungen, wobei der Wärmedurchlasswiderstand der Randdämmung R > 2 m²K/W sein muss.

Es ist zu beachten, dass vollflächig gedämmte Bodenplatten nicht automatisch auch als randgedämmte Bodenplatten gelten. Die Option Randdämmung im Sinne der Norm ist nur dann zu wählen, wenn eine Randdämmung zusätzlich zu bereits vorhandenen vollflächigen Dämmschichten vorhanden ist.

Genauere Berechnung

Gemäß DIN V 18599-2 stellt die Berechnung von Transmissionswärmeverlusten an das Erdreich mithilfe des stationären Wärmeübertragungskoeffizienten HG aus der DIN EN ISO 13370 den Standard-Rechenweg dar. Der Wärmetransferkoeffizient HT,s wird detaillierter nach DIN EN ISO 13370 ermittelt. Der hierbei heranzuziehende Wärmedurchgangskoeffizient Ufg, sog bildet die thermische Wirkung der Bodenplatte und des Erdreichs gemeinsam ab.

Der stationäre Wärmetransferkoeffizient Hg nach DIN EN ISO 13370 ist aus Anwendersicht problemlos anwendbar auf folgende Fälle:

  • Vollflächig ungedämmte und vollflächig gedämmte Bodenplatten ohne (zusätzliche) Randdämmung
  • Vollflächig ungedämmte und vollflächig gedämmte Bodenplatten mit (zusätzlicher) Randdämmung beliebiger Ausführung und Abmessungen

Der Berechnungsansatz nach DIN EN ISO 13370 liefert gute Näherungsergebnisse bei der Bewertung von Randdämmungen sowie ungedämmter Bodenplatten und bei zusätzlichen Randdämmungen an bereits flächig gedämmten Bodenplatten. Damit ist der Ansatz für beide Fälle anwendbar.

Fazit

Die Studie zeigt, dass bei der Auslegung der Heiz- und Anlagentechnik einer Halle eine genauere Ermittlung des Primärenergiebedarfs Sinn macht. Die Berechnung mittels Temperaturkorrekturfaktoren führt besonders bei mittleren und großen Bodenplatten, wie bei Lager- und Logistikhallen gängig, mit nur moderater oder gänzlich ohne Dämmung zu einer deutlichen Überschätzung von bis zu 30 % des Primarenergiebedarfes gegenüber der exakteren Betrachtung nach DIN EN ISO 13370.

Um eine Überdimensionierung der Fußbodenheizung und auch des Wärmeerzeugers wie beispielsweise einer Wärmepumpe zu verhindern und damit eine wirtschaftliche sowie CO2-reduzierte Betriebsweise zu garantieren, empfiehlt der BVF bei mittleren und großen Bodenplatten den Primärenergiebedarf nach DIN EN ISO 13370 zu berechnen.

Dies ist mit einigen marktgängigen Berechnungsprogrammen möglich. Nur so lassen sich Heizungssysteme energiearm und angesichts stetig steigender Betriebskosten auch kostensparend betreiben.

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