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Die richtige Wintergarten Heizung – Behaglichkeit und Kondensatvermeidung

Grundsätzliches zur Wintergarten Heizung

Die Wintergarten Heizung ist ausgehend von den Nutzungszielen zu planen. Wenn er das ganze Jahr als Aufenthaltsraum genutzt werden soll, ist die Heizleistung auch für Spitzenzeiten des Bedarfs auszulegen (keine solaren Gewinne, niedrige Außentemperaturen). Diese hohe Heizleistung wird nur kurze Zeit benötigt und wirkt sich deshalb nur geringfügig auf den Heizenergie Verbrauch in der Heizperiode aus. Trotzdem kann Behaglichkeit unter allen gewöhnlich zu erwartenden Heizungsbedingungen ohne diese hohe Leistungsreserve nicht gesichert werden.

Auch wenn der Wintergarten vor allem in den kühlen Monaten als solarer Energie-Kollektor geschätzt wird, reichen die Strahlungsgewinne bei einer Strahlungsdichte von 50 W/m² (Streulicht / Dezember, Januar) und einer wirksamen Fläche von beispielsweise 40 m² mit einem Energiegewinn von 2 kW nicht für einen komfortablen Daueraufenthalt, so willkommen dies auch ist. An sonnigen Tagen kann das für eine kurze Zeit leicht das Dreifache werden. Geht man einmal von einem nach Süden ausgerichteten Wintergarten mit Wärmeschutzverglasung aus, würde dieser ohne Heizung etwa 220 bis 270 Tage als vollwertige Wohnraumerweiterung nutzbar sein. Die enormen solaren Gewinne von 2-8 kW und darüber ermöglichen es, im Frühjahr und im Herbst – je nach konkreter Lage jeweils rund 2 Monaten länger ohne Wintergarten Heizung auszukommen als bei Kompaktbauten, ja sogar die dahinterliegenden Räume teilweise mitzuheizen.

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Ein Wintergarten verbraucht in Summe weniger Heizenergie (in kWh/a*m²) im Jahr als ein kompakter Raum,
die Heizung
muß jedoch für Spitzenzeiten des Bedarfs zeitweilig höhere Heizleistung (in kW) pro m² Nutzfläche bereitstellen können.

Die Aufgabe der Heizung besteht nicht nur darin im Aufenthaltsbereich Behaglichkeitstemperaturen zu erzeugen, sondern auch die Oberflächen aller Außenbauteile innen so aufzuheizen, dass an möglichst keiner Stelle der Taupunkt bzw. der Grenzwert für Schimmelbildung erreicht wird. Weil dass im Allgemeinen nicht zu jedem Zeitpunkt im Wintergarten möglich ist, dürfen an diesen kritischen Punkten keine Materialien angeordnet sein, die feuchteempfindlich sind, kurzzeitige nicht vermeidbare Kondensatbildung darf also nicht zu Schäden führen.

In einbautechnischer Hinsicht ist es sicher am einfachsten, die Wintergarten Heizung an das bestehende Heizsystem anzuschließen. Bei der Berechnung der Heizleistung ist allerdings unbedingt darauf zu achten, dass die spezifischen Bedingungen eines Wintergartens ausreichend berücksichtigt werden. In der Praxis ist gelegentlich zu beobachten, dass die für normale Wohnräume geltenden Richtwerte vom Heizungsbauer einfach auf den Wintergarten übertragen werden.

Da die Wärmedämmung eines Mauerwerks aber deutlich besser ist als die einer verglasten Fläche reicht die berechnete Heizleistung in diesem Fall nicht aus, um an trüben Wintertagen und in kalten Nächten ein behagliches Raumklima zu erzeugen. Legt man für eine Außenwand bei einem Mauerwerk mit Wärmedämmung beispielsweise einen Wärmedurchgangskoeffizienten von 0,15 – 0,45 W/m²K zugrunde und vergleicht ihn mit dem eines nach dem heutigen Stand der Technik mit sehr guten Isoliergläsern ausgerüsteten Außenfläche eines Wintergartens, die oberhalb 1,0 W/m²K liegen und berücksichtigt weiterhin, dass ein Wintergarten drei Außenwände und ein Glasdach als Außenfläche hat, so sind zeitweise die Transmissionswärmeverluste, also die im Gegenzug bereitzustellende Heizleistung gegenüber einem „normalen“ Innenraum mehr als 3-5 mal so hoch. Sobald solare Gewinne mitwirken, sehen die Wärmebilanzen ganz anders aus. Selbst wenn nur Streustrahlung mitwirkt, die schnell (bereits ab Anfang März mehr als 100 W/m² erreicht, was bei einer verglasten Außenfläche von nur 30 m² bereits 3 kW sind!

Unterschied Heizleistung – Heizenergie

Auf diesen Spitzenbedarf, der bei gewöhnlichen Nutzung des Wintergartens nur an einem Bruchteil der Gesamtnutzungszeit auftritt und der sich in der Jahresbilanz des Energieverbrauchs nur gering niederschlägt, muss jedoch die Wintergarten Heizung reagieren können. Die Beanstandungen wegen Kondensat und unbehaglicher Innentemperaturen bei niedriger Außentemperatur und zu geringer Auslegung der Wintergarten Heizung belegen das.

Es ergibt sich für Wohn-Wintergärten im Vergleich zu unbeheizten Glasvorbauten

– eine hohe Spitzenleistung im Form einer höheren Heizlast
– bei moderatem „Dauerlauf” in Form eines geringeren nutzflächenbezogenen Jahres- Energiebedarfs (=Gas/Heizöl)
(Prof. Dr.-Ing. Helmut Marquardt, Hochschule 21, Buxtehude)

Tipp:

Der Heizkörper sollte an den kältesten Stellen des Wintergartens stehen:
unterhalb der Glasflächen.

Wintergarten Heizung: Konvektions- oder Strahlungswärme?

Auch bei der Wintergarten Heizung sind die Hauptkomponenten Konvektions- und Strahlungswärme. Die Beheizung durch Konvektionswärme ist sicher als die „klassische“ Methode zu bezeichnen. In diesem Fall wird die Luft des Innenraums an einem Heizkörper erwärmt. Die erwärmte Luft steigt an den Heizkörpern nach oben und erwärmt Innenraum und Außenhülle.

Durch die an die Außenhülle abgegebene Wärme kühlt die Luft wieder ab und sinkt an den der Wintergarten Heizung gegenüberliegenden Wänden abgekühlt nach unten, strömt in Richtung Heizkörper nach und wird dort erneut aufgeheizt. So entsteht eine Luftzirkulation. Man nennt sie auch Konvektion. Wichtig ist deshalb, dass die Heizkörper an den kältesten Stellen des Wintergartens platziert werden: entlang der Glasflächen. Nur so kann die gewünschte Luftzirkulation entstehen und ein unangenehmes Kältezuggefühl von den Scheiben her vermieden werden. Sind die Glasflächen kalt, dann wird man auch bei einer relativ hohen Raumtemperatur das Gefühl haben, dass es „zieht“.

Nicht vergessen sollte man in diesem Zusammenhang auch den Einfluss warmer Scheiben und ausreichender Luftzirkulation in Scheibennähe auf die Verhinderung von Kondenswasserbildung und Behaglichkeitsempfinden der Nutzer. Heizkörper entlang der Glasflächen werden von den Bewohnern oft als optisch störend empfunden: sie beeinträchtigen die Transparenz des Wintergartens oder nehmen zuviel Platz für eine vorgesehene Bepflanzung weg. Abhilfe schaffen in diesem Fall Konvektoren mit niedriger Bauhöhe, die in den Fußboden des Wintergartens integriert werden können (Unterflurheizung). Durch Gitterroste entlang der Glasflächen kann dann die erwärmte Luft in den Wintergarten einströmen.

Andere verfügbare Wintergarten Heizungen, die auf dem Prinzip der Strahlungswärme basieren, sind zum Beispiel Infrarot-Strahler, Strahlungsheizkörper, in die Wand oder in die Verglasungen integrierte Heizungen. Zweifelsohne ist eine Kombination beider Systeme im Wintergarten eine optimale Lösung in Bezug auf rationellen Energieeinsatz (Betriebskosten) und Wohlbefinden. Die Investitionskosten können damit allerdings höher liegen, was am konkreten Objekt zu prüfen ist. Die Auswahl hängt von den konkreten Bedingungen des Wintergartens, der vorgesehenen Nutzung, den ästhetischen Vorstellungen der Bauherren und letztendlich auch dem finanziellen Rahmen ab. Hier bedarf es einer genauen Beratung, bei der Wintergartenplaner und Heizungsbauer zum Vorteil des Kunden eng zusammenarbeiten sollten.

 ipatherm – Interpane

Vorsicht vor Illusionen: Infrarot- oder andere Strahlungsheizungen, die konzentriert zur Behaglichkeit im Aufenthaltsbereich beitragen, können die notwendige Hauptheizung in geschlossenen Wintergärten unterstützen, aber nicht ersetzen. Bauschäden durch Kondensat oder Schimmelbildung können sie nur dann vermeiden helfen, wenn sie auch in allen dafür gefährdeten Stellen wirksam werden! Das ist aber in der Praxis, also mit technisch und wirtschaftlich vernünftigem Aufwand nur durch eine ausreichende Warmluftzirkulation erreichbar.

Natürlich gibt es noch andere Heizmöglichkeiten. Man denke zum Beispiel an den Wohnkomfort, den ein Kaminofen in einem Wintergarten spendet.

Seit einigen Jahren werden auf dem Markt auch Scheiben angeboten, die über die (unsichtbar) beschichtete Oberfläche beheizt werden können und in Kombination mit einer Fußbodenheizung deren Defizite ausgleichen können.

Heizglas

Eine weitere besonders elegante Variante ist Heizglas, das für eine hervorragende Behaglichkeit sorgt, allerdings wegen des direkten Elektroenergieeinsatzes für Heizung nur dann als umweltfreundlich einzuordnen ist, wenn Strom aus regenerativen Energiequellen zur Verfügung steht. Seit einigen Jahren werden auf dem Markt auch Scheiben angeboten, die über die (unsichtbare) beschichtete Oberfläche beheizt werden können und in Kombination mit einer Fußbodenheizung deren Defizite ausgleichen können.

Die Wintergarten Heizung mit Wärmepumpe

Als talentierte Mehrfunktionssystem kann man die heute auf dem Markt angebotenen Wärmepumpen bezeichnen. Diese „pumpen“ Energie von einem niedrigen Energieniveau auf das höhere Temperaturniveau, das zur Heizung benötigt wird. Je nach Bedarf können diese Wärmepumpen als Wintergarten Heizung oder Kühlung an heißen Tagen geschaltet werden. Zusätzlich arbeiten sie auch als Entfeuchtungsgeräte oder dienen der Luftreinigung. Da diese Geräte mit einem Gebläse arbeiten, kann ihr Standort sehr variabel gewählt werden. Günstig wirken sich ihre Reaktionsschnelligkeit und gute elektronische Regelbarkeit aus. Erweiterungsmöglichkeiten bietet die Wärmepumpe durch den Einsatz verschiedener Filter, die für eine luftreinigende und geruchsbindende Wirkung eingesetzt werden können. Diese Variante ist besonders dann bedenkenswert, wenn die Hausheizung bereits in ihrer Kapazität ausgeschöpft ist, weitere Heizkörper nicht mehr angeschlossen werden können und der Wintergarten nicht täglich von morgens bis abends Behaglichkeitstemperaturen erreichen muss.

Die Anlagen basieren auf dem Prinzip der Luft-Wärmepumpe, die recht einfach funktioniert: Ein Innen- und ein Außengerät tauschen Wärme und Kälte aus. Dieses Prinzip ist allgemein vom Kühlschrank her bekannt: Ein Kältemittel wird verdampft und entzieht als Gas im Innern des Kühlschranks der Luft Wärme. Am Kondensator außen wird das Kühlmittel wieder flüssig und gibt die Wärme an die Umgebung ab.Selbst bei Außentemperaturen unter 0°C kann die Luft-Wärmepumpe noch Wärme aus der Außenluft gewinnen. Unter – 5°C Außentemperatur kann es allerdings – abhängig vom jeweils eingestzten konkreten System – technische Schwierigkeiten geben (Vereisung des Wärmetauschers).

Der energetische Wirkungsgrad der Wärmepumpe liegt bei 300 – 400 % bezogen auf die eingesetzte Gebrauchsenergie (Elektroenergie), so dass bezogen auf Primärenergie etwa der Wirkungsgrad 1 herauskommt. Bei umwelt freundlicher Elektroenergieerzeugung kann das den Anforderungen der Energieeinsparung und des Umweltschutzes entsprechen. Natürlich nicht, wenn die eingesetzte Elektroenergie aus Kohlekraftwerken mit einem Wirkungsgrad von 30% stammt.

Fußbodenheizung

Die in kompakten Bauten mit geringem Fensterflächenanteil weit verbreitete und energetisch günstige Fußbodenheizung kann bei Räumen mit großen Fensterflächenanteilen,  als Grundlastheizung auf keinen Fall empfohlen werden, auch wenn die Hersteller und Lieferanten von Flächenheizungen anderes behaupten. Sie kann als Zusatzheizung in den besonders genutzten Aufenthaltsbereichen die Behaglichkeit erhöhen. Das gilt besonders für Wintergärten. Sie reicht aber im Wintergarten oder anderen Glasanbauten einfach nicht aus, wenn Sie auch bei Außentemperaturen unterhalb 0°C auf behagliche Innentemperaturen nicht verzichten wollen. Außerdem reagiert sie zu träge auf Schwankungen in der Sonneneinstrahlung und führt zu einer für Glasfronten und Glasdächern ungeeigneten Temperaturverteilung (an den Außenbauteilen zu geringe Oberflächentemperatur mit starker Kondensatbildung).

Über die Fußbodenheizung eingebrachte Heizleistung von ca. 90 W/m² bei einer Fußbodentemperatur von maximal möglichen 29 °C im Verkehrsbereich ist bei niedrigen Außentemperaturen nicht ausreichend. In Spitzenzeiten des Bedarfs werden je nach Verglasung etwa 250-350 W/m² im Wintergarten benötigt. Bei modernen Verglasungs- und Konstruktionssystemen kann man mit etwa 200-220 W/m² Grundfläche in Bedarfsspitzen eventuell gerade noch auskommen.

Bei Fußbodenheizung stellt sich nicht die notwendige Luftzirkulation ein, um die erforderlichen Oberflächentemperaturen an den Profilen/Glas auch in Eck- und Kantenbereichen (Traufenträger, Eckpfosten, Dachsparren,…) zu erreichen. Eventuell entstandenes Kondensat trocknet nicht zügig ab.

Außerdem reagiert eine in den Estrich eingebrachte Fußbodenheizung zu langsam (erst nach Stunden) z. B. auf die sich meist schneller verändernde Sonneneinstrahlung und damit auf die Heizerfordernisse. Das kann zu erhöhtem Heizenergieverbrauch und Einschränkung der Behaglichkeit führen.

Der Heizleistungsbedarf in großzügig verglasten Räumen weist eine viel höhere Dynamik aus, als bei Kompakt- bauten mit großen wärmespeichernden Massen und geringer Nutzung der Solarenergie durch transparente Außenbauteile. Der höhere Heizleistungsbedarf in Nutzungszeiten ohne solare Gewinne wird bei günstiger Lage bereits in den ersten Monaten des Jahres schon bei relativ geringer Sonneneinstrahlung mehr als ausgeglichen.

Bodenkanalheizung (Unterflurheizung)

Die Defizite einer Fußbodenheizung bezüglich Kondensatfreiheit der transparenten Außenwände können  im Wintergarten oder bei bodentiefen Verglasungen von Räumen besonders effektiv ausgeglichen werden
durch eine Bodenkanalheizung, also durch zusätzliche Konvektoren mit höherer Vorlauftemperatur an den kältesten Stellen unterhalb der Fenster.

Damit können etwa 100 bis 400 W/lfd. Meter Heizungwärme in den Raum gebracht werden. Je nach verfügbarer Länge können das also gut 1,5 – 6 kW sein.

Gehr gar nicht:

Wintergarten Heizung über Raumverbund!
Folge: Übermäßige Kondensatbildung!
siehe auch “Häufige Fragen

Offen gebliebene Fragen bitte im Wintergarten Forum stellen.

 

Weiterführende Quellen:

Prof. Dr.-Ing. Helmut Marquardt, Hohe Spitzenleistung – moderater Dauerlauf

Guido Straßer, Behagliches Klima auch im Winter-Richtiges Heizen im Glashau

Bun­des­ver­band Win­ter­gar­ten e.V. Geschäftsstelle

Dr. Steffen Spenke

1. Vorsitzender und Geschäftsführer

Kohlisstr. 44, 12623 Berlin

info@bundesverband-wintergarten.de

Tel.: 030 56591933

Fax: 030 5665291

Pressestelle und Öffentlichkeitsarbeit

Dr. Uwe Arndt,

Vorstand Marketing und Öffentlichkeitsarbeit

Adelungstraße 32, 64283 Darmstadt

dr.arndt@bundesverband-wintergarten.de

Tel.: 06151 62 77710

Fax: 06151 6277752

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