DE10049230A1 - Graphithaltiger Estrich für Fußbodenheizungen - Google Patents

Graphithaltiger Estrich für Fußbodenheizungen

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Abstract

Nach der Erfindung werden Fußbodenheizungen durch Verwendung eines graphithaltigen Estrichs verbessert.

Description

Gegenstand der Erfindung ist der Estrich für Fußbodenheizungen.
Der übliche Fußbodenaufbau für eine Fußbodenheizung geht von einer Betondecke bzw. einem Betonboden und einer darauf verlegten Isolierung aus.
Die Betondecke bzw. der Betonboden ist immer mit Betonstahl bewehrt. Die Bewehrung und die Dicke hängen von der Belastung und der Art des Betons ab. In der Regel liegen die Betondeckendicken zwischen 12 und 24 cm.
Die Isolierung kann unterschiedliche Beschaffenheit haben, z. B. aus einem Kunststoffschaum oder aus Schaumglas bestehen. Die Isolierung hat zwei Aufgaben, die Wärmeisolierung und die Schallisolierung. Die übliche Dicke der Isolierung beträgt 6 cm im Deckenbereich. Bei nicht unterkellertem Fußboden kommen dagegen häufig Isolierungsdicken von 10 cm und mehr zur Anwendung.
Auf der Isolierung werden die Heizungsrohre oder Heizungsschläuche der Fußbodenheizung in Schlangenform unmittelbar oder mit geringem Abstand zur Isolierung verlegt. Der geringe Abstand ergibt sich bei der Anwendung von Rohren durch Abstandshalter für die Rohre, die auf der Isolierung als L-Profile oder T-Profile oder U-Profile verlegt werden und quer zur Längsachse an den nach oben weisenden freien Schenkeln mit Ausnehmungen versehen sind, in welche die Rohre eingelegt werden.
Die Heizungsrohre und Heizungsschläuche der Fußbodenheizung bestehen vorwiegend aus Kunststoff, auch aus Verbundmaterial.
Der Rohrabstand bzw. Schlauchabstand beträgt je nach Bauart der Fußbodenheizung bis 30 cm.
Nach der Verlegung der Heizungsrohre bzw. Heizungsschläuche wird der Estrich aufgebracht. Der Estrich hat ohne Fußbodenheizung eine übliche Dicke von 4 bis 6 cm und mit Fußbodenheizung wegen der Rohr- bzw. Schlauchleitung eine von dem Durchmesser der Rohre abhängige größere Dicke. Der Estrich umschließt die Rohre bzw. Schläuche und bildet eine Tragschicht. Er hat die zusätzliche Aufgabe, die Wärme von den Heizungsrohren zur Fußbodenoberseite zu leiten. Der Estrich kann als Fließestrich oder quasi trocken aufgebracht werden. Der Fließestrich ist soweit flüssig, daß er selbsttätig ein genau horizontales Niveau bildet. Dadurch kommt es nicht mehr auf die handwerklichen Fähigkeiten zur genau horizontalen Verlegung des Estrichs an. Auf der anderen Seite benötigt der Fließestrich extreme Wassermengen, die weitgehend wieder im Wege der Trocknung abgegeben werden. Auch die Erzeugung eines Gefälles in Naßräumen bereitet Schwierigkeiten.
Die Trocknung des Estrichs erfolgt über 4 Wochen und mehr, manchmal über Monate. Fußbodenbeläge, die vor ausreichender Trocknung eingebracht werden, nehmen dadurch Schaden.
Der quasi trocken eingebrachte Estrich wir nur mit geringen Wassermengen hergestellt und ist in der Regel ein Zementestrich. Auch der Fließestrich kann ein Zementestrich sein. Zumeist hat der Fließestrich aber eine andere Zusammensetzung als quasi trocken eingebrachter Estrich. Er besteht zu wesentlichen Teilen aus Gips/Anhydrit.
Der Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Wärmeleitfähigkeit des Estrichs maßgebenden Einfluß auf Leistung der Fußbodenheizung hat. Die Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, die Wärmeleitfähigkeit von Estrich zu verbessern.
Das Estrichmaterial besteht im Groben aus hydraulischem Bindemittel (z. B. Zement, Kalk, Gips, Anhydrid) und Quarzsand und/oder anderen Zuschlägen. Die Zusammensetzung dieser Mischung bewirkt im abgebundenen Zustand im wesentlichen die mechanische und chemische Estricheigenschaften. Der Quarzsand dient als Füllstoff. Die Sandkörnchen werden nach dem Abbinden der Bindemittelmischung mehr oder weniger von dem Bindemittel eingehüllt. Durch leichte Schrumpfung des Bindemittels beim Aushärteprozeß und unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten von Bindemittel und Quarzsand ist eine vollständige Anlagerung des Bindemittels an die Oberfläche des Sandkorns nicht immer gegeben. Es treten damit thermische Kontaktwiderstände an den Grenzen zwischen Kornoberfläche und Bindemittel auf.
Umgebender Quarzsand besitzt eine Festkörperwärmeleitfähigkeit von etwa 1,5 W/(mK). Das abgebundene Estrich hat jedoch wegen der oben genannten Probleme bei der thermischen Ankopplung, sowie wegen der geringen Wärmeleitfähigkeit der bindenden Komponenten Bentonit und Zement eine effektive Gesamtwärmeleitfähigkeit von etwa nur 1 W/(mK). Diese relativ niedrige Wärmeleitfähigkeit vermindert die Leitungsfähigkeit von Estrich, d. h. die Fähigkeit, große Wärmeleistungen zu übertragen.
Als Lösung des Problems wird die Zumischung von Graphit vorgeschlagen.
Der erfindungsgemäße Anteil von Graphit beträgt bis 50 Gew.-% (bezogen auf die Estrichmischung, trocken). Darüber hinausgehende Zumischungsanteile sind zwar möglich, aber unwirtschaftlich.
Vorzugsweise ist der Graphitanteil 5 bis 35 Gew.-%. Andere Formen von Kohlenstoff wie Kohle und Ruß bringen keine nennenswerte Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit. Graphit besitzt in reiner Form eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 170 W/(mK). Um die mechanischen Eigenschaften des Estrichs nicht zu verändern, kommt bevorzugt Graphitpulver bzw. Graphitgranulat zum Einsatz, deren Partikelgröße etwa 0,001 bis 1 mm beträgt. Graphitpulver in grober Fraktion ist auch billiger erhältlich als feinkörniger Graphit.
Um gegebenenfalls eine besonders homogene Estrichmaterialmischung zu erreichen, insbesondere wenn auf die Zumischung von Sand verzichtet wird, können Graphitpulver mit Partikelgrößen zwischen 0,001 mm und 0,5 mm verwendet werden.
Um eine noch bessere thermische Anbindung der Graphitpartikel an das umgebende Bindemittelmaterial zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, als Graphit Blähgraphit zu verwenden. Blähgraphit besitzt zwar durch die offenporige schaumartige Struktur eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit als das massive Graphitkorn, verbindet sich aber aufgrund seiner elastischen Eigenschaften und seiner Oberflächenstruktur inniger mit dem umgebenden Bindemittel.
Das Bindemittel dringt zum Teil in das Blähgraphitteilchen ein. Die elastischen Eigenschaften des Blähgraphits kompensieren das Problem der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Bindemittel und Graphitteilchen und reduzieren damit den Effekt der thermischen Kontaktwiderstände an den Korngrenzen.
Die typische Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Estrichmaterials ist im Ausführungsbeispiel angegeben. Dabei erreicht man eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 2 W/(mK), d. h. durch den Einsatz des Graphits im Estrichmaterial wird die Wärmeleitfähigkeit verdoppelt. Die im Ausführungsbeispiel angegebene Zumischungsgrenze von Graphit ist nur als wirtschaftliche Grenze anzusehen. Auch Zumischungsanteile bis 50 Gew.% und mehr sind deshalb denkbar.
Je nach Bedarf kann die Estrichmischung mit Additiven, insbesondere zur Verflüssigung, Verzögerung oder Beschleunigung des Abbindevorganges oder als Stabilisierer oder als Quellmittel versetzt sein.
Der Graphit kann - vereinfacht gesehen - für die genaue Festlegung der Mischungsanteile als neutral angesehen werden. Im Versuchen ist feines Graphit mit einer Korngröße kleiner 0,05 mm (Fabrikat EDM von Graphit Kropfmühl AG) zur Anwendung gekommen.
Eine erfindungsgemäße Estrichmischung besitzt vorzugsweise folgende Zusammensetzung:
Fließestrich auf Basis Gips/Anhydrit
Einsatz für Festigkeitsklassen bis ZE 30
Dichte 2,0 t pro Kubikmeter
Anhydrit/Halbhydrat 400 bis 800 kg pro Kubikmeter
Zuschläge 0/4 (Korngrößen Null bis 4 mm der Zuschläge) 1200 bis 1600 kg pro Kubikmeter
Wassergehalt wird nach Möglichkeit so bemessen, daß aus Anhydrit oder Halbhydrat exakt das Dihydrat wird, ohne daß Überschußwasser entsteht.
Ebenfalls nötig der Einsatz geeigneter Zusatzmittel wie Gipsverzögerer/-anreger und Fließmittel
Graphitzusatz in den oben beschriebenen Grenzen.
Zementestrich
Einsatz auch für hohe Festigkeitsklassen bis ZE 60
Dichte 2,2 t pro Kubikmeter
Zementgehalt 200 bis 450 kg pro Kubikmeter
Zuschläge 0/8 (Korngrößen der Zuschläge 0 bis 8 mm) 1750 bis 2000 kg pro Kubikmeter
Wasserzementwert W/Z 0,3 bis 0,7
Graphitzusatz in den oben beschriebenen Grenzen.
Mit der erfindungsgemäßen Estrichmischung für Zementestrich läßt sich ohne weiteres eine Wärmeleitfähigkeit von 2 W/(mK) und mehr erreichen.
Alternativ oder zusätzlich zur Graphitzumischung in den Estrich ist nach der Erfindung vorgesehen, den Abstand der Leitungen den örtlichen Verhältnissen anzupassen. Zu den örtlichen Verhältnissen gehören die an den Wärmebedarf angepaßte Heizleistung des der Fußbodenheizung vorgeschalteten Heizkessels, der Fußbodenaufbau, d. h. die Dicke der darunter liegenden Dämmschicht, die Lage der Heizungsrohre/Schläuche, die Dicke des Estrichs, der Durchmesser der Heizungsrohre bzw. Heizungschläuche und das Vorhandensein eines Fußbodenbelages sowie die Verfügbarkeit zusätzlicher Raumheizsysteme.
Nach der Erfindung wird der Abstand so eingestellt, daß bei der höchsten Heizleistung die Differenz der Temperatur zwischen zwei Oberflächenpunkten A und B vorzugsweise 0,7 K und maximal 1 K nicht überschreitet. A ist der Oberflächenpunkt auf der Mittelsenkrechten über dem Heizrohr/Schlauch. B ist der Oberflächenpunkt auf der Mittelsenkrechten genau zwischen benachbarten Rohren/Schläuchen. Durch die erfindungsgemäße Temperaturbegrenzung entsteht eine vorteilhafte Abflachung des Temperaturprofiles im Estrich. Die Temperaturbegrenzung einschließlich der Abstandsregelung kann auch unabhängig von dem Graphiteinsatz von Vorteil sein. Dabei geht dieses vergleichweise glatte Temperaturprofil einher mit einer besseren Wärmeübertragung als bei einem stark gewellten Temperaturprofil.
Zwar läßt sich jede gewünschte Raumtemperatur mit Hilfe eines üblichen Ein/Aus- Temperaturreglers einhalten. Die Temperatur stellt sich dann als mittlere Raumtemperatur ein. Der Temperaturverlauf ist dabei ungleichmäßig. Durch eng beieinander liegende Ein- Auschalttemperaturen kann der Temperaturverlauf zwar geglättet werden. Die Heizung arbeitet jedoch mit zunehmender Schaltfrequenz unwirtschaftlicher. Nach der Erfindung wird die Heizleistung über die Vorlauftemtemperatur so ausgelegt, daß die Schaltfrequenz gering ist und eine relativ lange Einschaltdauer der Heizung gegeben ist, wobei die Oberflächentemperatur des Bodens maximal 29 Grad Celsius nicht überschreitet.
Wahlweise soll die einmal eingestellte Temperatur gehalten werden und ist für das Anheizen ein anderer Heizbetrieb mit höheren Temperaturen vorgesehen. Vorteilhaft für das Regelverhalten ist die bessere Dynamik des Fußbodenheizungs-Systems bei Verwendung des Estrichs mit erhöhter Wärmeleitfähigkeit wegen der kürzeren Aufheizzeiten.
Die geringe Vorlauftemperatur eröffnet sehr viel weitere Anwendungsmöglichkeiten für Wärmepumpen.
Basis für die erfindungsgemäße Heizungssteuerung ist dabei ein Rohrabstand bzw. Schlauchabstand, der in Abhängigkeit von der durch ihre Wärmeleitfähigkeit λ charakterisierte Estrichmischung und der Estrichdicke beispielhaft folgende Werte hat.
Untersuchungen zu der erfindungsgemäßen Fußbodenheizung sind zu folgendem Ergebnis gekommen:
Als typische Einbausituation einer nassverlegten Fußbodenheizung wurde die in Abb. 1 ge­ zeigte Anordnung angenommen1. Als typische und konstant angenommene Temperaturen wurde für den zu beheizenden Raum 20°C, für das Heizfluid 35° und für den darunter liegenden Raum 15°C angenommen. Es wurde ein variabler Abstand A zwischen benachbarten Heizrohren, ein variabler Wert λE der Wärmeleitfähigkeit des Estrichs und das Vorhandensein eines Fußbodenbe­ lages vorgesehen. Diese Einbausituation wurde in das Softwarepaket HEAT2 abgebildet und die sich ausbildenden Temperaturfelder unter Berücksichtigung von Wärmeverlusten (qv) an den dar­ unter liegenden Raum berechnet. Dabei wird stets von einer 2-dimensionalen Situation ausgegan­ gen, d. h. Randverluste bei Rohrbögen oder angrenzenden Raumtrennwänden werden vernachläs­ sigt. Die an den zu beheizenden Raum übertragene Wärmestromdichte qR gewinnt man durch Summation über die Oberfläche; diese Größe wird als Kriterium zur Beurteilung des Verbesse­ rungspotenzials durch Verwendung eines hochwärmeleitenden Estrichs herangezogen.
Abb. 1
Schematische Skizze der untersuchten Anordnung und der gewählten Randbedin­ gungen für Temperatur und Wärmeübergangskoeffizienten α. qR und qV bezeichnet die an den zu beheizenden Raum bzw. als Verlust an den darunter liegenden Raum abfließende Wärmestrom­ dichte.
Die zugrundegelegten thermischen Daten (Wärmeleitfähigkeit λ und vol.-spez. Wärmekapazität ρcp) lehnen sich an DIN 4108 T4 (Wärmeschutz für den Hochbau, Wärme- und feuchteschutztech­ nische Kennwerte) an. Sie sind zusammen mit den geometrischen Daten und den Randbedingun­ gen im folgenden zusammenfasst (siehe auch Abb. 1):
  • - Stahlbetonplatte als tragende Konstruktion: Dicke 12 cm, λ = 2,1 W/(m.K), ρcp = 2,4 MJ/(m3.K). Diese grenzt unmittelbar an den darunter liegenden Raum, der bei einem thermischen Über­ gangswiderstand von 1/α = 0,17 m2K/W eine Lufttemperatur von 15° besitzt.
  • - Fußboden-Isolierung: Dicke 6 cm, λ = 0,04 W/(m.K), ρcp = 0,07 MJ/(m3.K).
  • - Estrich: Dicke 7 cm. Als Referenz wird ein Zementestrich mit λE = 1,4 W/(m.K), ρcp = 2,0 MJ/(m3.K) angenommen, andere Estriche haben z. T. geringere Wärmeleitfähigkeit. Bei gleicher Wärmekapazität wurde λE bis um Faktor 2 (noch oben) variiert.
  • - Kunststoff-Rohre, eingebettet im Estrich: Rohrinnendurchmesser ca. 16 mm, Rohrwandung 2 mm mit für Kunststoffrohre typischen Werten von λ = 0,3 W/(m.K), ρcp = 2,0 MJ/(m3.K). Für die Simulation (im rechtwinkligen Netzgitter) wird das Rohr durch einen quadratischen Querschnitt mit der Kantenlänge 14 mm angenähert; diese Vereinfachung hat auf die Wärmeübertragung an der (entfernten) Fußbodenoberfläche keinen Einfluss. Das als Rechteck approximierte Flu­ id-Rohr liegt 2 mm über der Isolation und hat einen Abstand A zum Nachbarrohr, für welchen als typischer Variationsbereich Werte von 15 cm und 30 cm angenommen wurden. Das Fluid in den Rohren besitzt aus Gründen der direkten Vergleichbarkeit eine konstante Temperatur von TF = 35°C; der kleine und von der Durchflussmenge abhängige thermische Übergangswider­ stand zwischen Fluid und Rohr wird vernachlässigt.
  • - Belag: als Vergleich zu einem fehlendem Belag (typischerweise Industriebereich) wurde auch ein 1 cm dicker Belag mit einem thermischen Widerstand von 0,1 m2K/W angenommen, der nach allgemeinen Empfehlungen nicht wesentlich überschritten werden sollte. Der gewählte Wert entspricht etwa Teppichbelag (mit λ ≈ 0,1 W/(m.K)) oder 2 cm dickem Parkettbelag (mit λ ≈ 0,2 W/(m.K)). Zwischen der Oberfläche und dem konstant 20°C warmen Raum herrscht ein Wärmeübergangswiderstand von 1/α = 0,11 m2K/W.
Das stationär sich ausbildende Temperaturfeld ist für einen Rohrabstand von A = 30 cm und zwei verschiedene Estrichleitfähigkeiten in Abb. 2 gezeigt. Der Anschaulichkeit halber wird der Raumbereich zweier Zellen simuliert und gezeigt, obwohl aus Symmetriegründen die Simulation einer Halbzelle ausgereicht hätte. Man findet bei erhöhter Wärmeleitfähigkeit einen vergrößerten Abstand der Isothermen, d. h. einen reduzierten Temperaturgradienten im Estrich, die zu einer höheren und gleichmäßigeren Oberflächentemperatur führen.
Abb. 2
Stationäres Temperaturfeld für die in Abb. 1 gezeigte Anordnung bei A = 30 cm und zwei Estrich-Wärmeleitfähigkeifen: oben λE = 1,4 W/(m.K), unten λE = 2,8 W/(m.K).
Abb. 3
Minimale Oberflächentemperatur (farbige Balken) und Temperatur Welligkeit (als "Fehlerbalken" aufgesetzt) an der Oberfläche für die drei untersuchten Estrichleitfähigkeiten, Rohrabstände A und Belag. Die angegebenen Werte beziehen sich auf die Minimaltemperatur, die in der Mitte zwischen den Rohren anzutreffen ist, während die Maximaltemperatur unmittelbar über den Rohren vorkiegt.
Die in Abb. 3 zusammengefassten Oberflächentemperaturen zeigen die sich wegen der Konstanz der vorgegebenen Fluidtemperatur ergebenden Unterschiede im Temperaturniveau und in der Welligkeit ΔT (= Differenz zwischen minimaler Oberflächentemperatur zwischen den Rohren und maximalem Wert unmittelbar über den Rohren): Das Vorhandensein eines Belages behindert die Wärmeabfuhr in vertikaler Richtung merklich und führt damit zu einer reduzierten Oberflächentemperatur; da mit Belag der vertikale Wärmefluss an Gewicht zunimmt, ist die Wel­ ligkeit kleiner.
Reduzierte Oberflächentemperaturen liegen auch bei größerem Rohrabstand A aufgrund vergrö­ ßerter wärmeabgebender Fläche (pro Rohr). Da bei A = 30 cm die Oberflächentemperatur zwi­ schen den Rohren merklich abfällt, stellt sich eine merkliche Welligkeit der Temperaturverteilung ein. Diese wird bei erhöhter Estrichleitfähigkeit trotz erhöhten Temperaturniveaus absolut redu­ ziert.
Im wärmetechnisch idealen Fall hoher Estrichleitfähigkeit von λE = 2,8 W/(m.K) ohne Belag und geringem Rohrabstand von A = 15 cm stellen sich Übertemperaturen von über 29°C ein. Da diese in den meisten Anwendungsfällen physiologisch bedenklich sind, wäre hier eins Reduzierung der Fluidtemperatur, d. h. der Vorlauftemperatur möglich und angezeigt.
Die tendenziellen Aussagen für die Oberflächentemperatur gelten ebenso für die damit unmittel­ bar verknüpften und in Abb. 4 analog dargestellten (mittleren) Wärmestromdichten qR, die an den zu beheizenden Raum übertragen werden. Die gezeigten Werte liegen in dem für Fußbo­ denheizungen typischen Auslegungsbereich und spiegeln damit das Verbesserungspotenzial wieder. Der Anteil der Verluste qV an den darunterliegenden Raum liegt bei ca. 12% ohne Belag und bei ca. 20% mit Belag.
Bei Fehlen des Belags und kleinem Rohrabstand (A = 15 cm) erbringt die Verdoppelung der Est­ richleitfähigkeit auf λE = 2,8 W/(m.K) eine Steigerung in qR von 20%. Alternativ wäre die mit λE =2,8 W/(m.K) erzielte Übertragungsleistung von 76,8 W/m2 bei ansonsten gleichen Parametern auch erzielbar, wenn im verbesserten Estrich mit einem Rohrabstand von 24 cm anstatt 145 cm verlegt würde. Dies verdeutlicht die mögliche Material- und Zeitersparnis bei der Rohrverlegung durch Verbesserung der thermischen Eigenschaften des Estrichs.
Am deutlichsten kommt der Einfluss von λE bei großem Rohrabstand (A = 30 cm) und Fehlen des Belags zum Tragen. Die Unterschiede der Wärmestromdichte betragen hier 31%. Strebt man alternativ die Verringerung der Fluidtemperatur an, so ergibt sich bei gleichbleibender Leistungs­ übertragung (qR = 51,8 W/m2) eine mögliche Reduzierung der Fluidtemperatur TF von 35°C auf 31,5°C, sodass der Temperaturunterschied zwischen Raum und Vorlauf von 15°C auf 11,5°C gesenkt werden kann. Diese geringeren Vorlauftemperaturen können wirtschaftlicher und primär­ energetisch besser zur Verfügung gestellt werden und verursachen weniger Verluste. Das Ver­ besserungspotenzial hängt dann letztendlich davon ab, mit welcher Technik die Warmwasserbe­ reitstellung erfolgt und wie das Energieverteilungssystem beschaffen ist.
In den ungünstigeren Fällen mit Fußbodenbelag beträgt das Verbesserungspoterizial für die Leistungsübertragung (qR) immerhin noch 13% für A = 15 cm und 22% für A = 30 cm bei Verdop­ pelung der Estrichleitfähigkeit von λE = 1,4 W/(m.K) auf λE = 2,8 W/(m.K).
Abb. 4
Mittlere, zur Beheizung verfügbare Wärmestromdichte qR unter Betrachtung der Va­ riationsparameter Estrich-Wärmeleitfähigkeit, Rohrabstand A und Vorhandensein eines Belags
Wegen der vergleichsweise großen thermischen Masse der Fußbodenheizung ist für die Rege­ lung die thermische Trägheit des Heizsystems zu beachten. Zu dessen quantitativer Beurteilung wird oft die Sprungantwort untersucht, d. h. die Reaktion des Heizungssystems auf eine sprungar­ tige Änderung der Regelvorgabe2. Dies wurde simuliert, indem ausgehend von einer gleichmäßi­ gen Ausgangssituation eine Änderung der Fluid-Temperatur von TF = 20° auf TF = 35° zum Zeit­ punkt t = 0 vorgegeben wurde. Die sich zeitlich entwickelnde Übertragungsleistung q(t) wird dabei aufgezeichnet; Abb. 5 zeigt die Ergebnisse für den engen Rohrabstand von A = 15 cm, der wegen der besseren Aufheizreserve am ehesten ohne zusätzliches, kurzfristig verfügbares Heiz­ system auskäme. Sowohl mit als auch ohne Belag zeigt sich eine deutlich schnellere Reaktion der Wärmestromdichte für den hochwärmeleitenden Estrich mit λE = 2,8 W/(m.K).
Abb. 5
Zeitliche Entwicklung der Übertragungsleistung, bezogen auf den stationären End­ wert qR bei einem Rohrabstand von A = 15 cm. Durchgezogen sind die Ergebnisse ohne Belag, gestrichelt diejenigen mit Belag. Der verbesserte Estrich mit λE = 2,8 W/(m.K) ist rot, der Standard- Zementestrich mit, λE = 1,4 W/(m.K) ist blau eingezeichnet.
Um die verbesserte Dynamik der Sprungantwort zu quantifizieren, wurde jeweils die Aufheizzeit t90% bestimmt, nach der 90% der stationären, d. h. maximalen Übertragungsleistung qR erreicht sind. Wie Abb. 6 verdeutlicht, lässt sich die Aufheizzeit um ca. ein Viertel verkürzen. Ob dies ausreicht, um ein eventuell nötiges, kurzfristig arbeitendes zusätzliches Heizsystem überflüssig zu machen, hängt vom Wärmebedarf, der Heizungs-Auslegung und der Regelungsstrategie ab.
Jedenfalls schlägt sich die Verwendung eines hochwärmedämmenden Estrichs für die Fußbo­ denheizung positiv auf das Regelverhalten nieder.
Abb. 6
Vergleich der Aufheizzeiten t90% bei verschiedener Estrich-Leitfähigkeit und Belag
In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Abstandseinstellung für die Fußbodenheizungsrohre/Schläuche dargestellt. Danach sind auf der Dämmung 1 in regelmäßigen Abständen Kunststoffschienen 2 parallel zueinander verlegt. Auf den Kunststoffschienen 2 werden Rohrhalterungen aufgeklebt. Die Rohrhalterungen besitzen einen Fuß 3 und Klammern 4. Der Abstand zwischen den Rohrhalterungen wird in der oben beschriebenen Weise bestimmt. Die Positionierung der Rohrhalterungen wird durch Markierungen auf den Kunststoffschienen erleichtert. Nach der Positionierung der Rohrhalterungen können die nicht dargestellten Rohre in die Klammern gedrückt werden.
Die Verwendung von Schläuchen erleichtert die Verlegung der Fußbodenheizung. Mit den Schläuchen lassen sich die Bögen der leichter als mit Rohren darstellen.

Claims (10)

1. Fußbodenheizung mit Rohren und/oder Schläuchen, die im Estrich verlegt sind und mit Heizungsmedium gespeist werden, insbesondere mit Rohren oder Schläuchen aus Kunststoff oder Verbundmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß der Estrich einen Graphit- Zusatz besitzt.
2. Fußbodenheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Graphitanteil bis 50 Gew.-% bezogen auf die Estrichmischung.
3. Fußbodenheizung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Graphitanteil 5 bis 35 Gew.-% beträgt.
4. Fußbodenheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Graphitzusatz ein Pulver ist.
5. Fußbodenheizung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Korngröße des Pulvers von 0,001 bis 1 mm, vorzugsweise bis 0,5 mm.
6. Fußbodenheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Verwendung von Bllähgraphit.
7. Fußbodenheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekenzeichnet durch die Anwendung auf Fließestrich auf Basis Gips/Anhydrit für den Einsatz für Festigkeitsklassen bis ZE 30, Dichte von 1,9 bis 2,1 to pro Kubikmeter, einem Anhydrit/Halbhydratanteil von 400 bis 800 kg pro Kubikmeter.
8. Fußbodenheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Anwendung auf Zementestrich, auch für hohe Festigkeitsklassen bis ZE 60, Dichte von 2,1 bis 2,2 to pro Kubikmeter.
9. Fußbodenheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch Anpassung der Rohrabstände bzw. Schlauchleitungsabstände zur Abflachung des Temperaturprofils.
10. Fußbodenheizung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturdifferenz zwischen zwei Punkten A und B vorzugsweise 0,7 K, maximal 1 K nicht überschreitet, wobei der Punkt A der Oberflächenpunkt des Estrichs auf der Mittelsenkrechten liegt und wobei der Punkt B der Oberflächenpunkt auf der Mittelsenkrechten zwischen zwei benachtbarten Rohren bzw. Schläuch liegt.
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