Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Schnell reagierende textile Flächenheizsysteme zur instationären Temperierung von Innenräumen

Selbst moderne, gut gedämmte Gebäude benötigen Energie in der Heizperiode, um behagliche Raumtemperaturen herzustellen und damit den Wärmebedarf in Wohn- und Arbeitsräumen zu decken. Steigende Anforderungen an den Wärmeschutz von Gebäuden führen dazu, dass die Wärmeleistung zur Beheizung stetig abnimmt. Hierbei sinkt die benötigte Leistung für die Beheizung stärker als der Energieanteil, der für die Bereitstellung und Verteilung aufgewendet werden muss. Infolge sinkt insbesondere bei klassischen Heizungssystemen der Wirkungsgrad.

Ein weiterer Aspekt, der für die energiesparende Beheizung von Wohn- und Arbeitsräumen in Zukunft von großer Bedeutung ist, ist die Einbindung von natürlichen Wärmequellen (Sonneneinstrahlung) und die Abwärme von technischen Geräten (PCs, Bildschirme etc.) in das Wärmemanagement eines Gebäudes. Wenn dieser Ansatz zur Energieeinsparung genutzt werden soll, wird ein Heizsystem mit extrem kurzen Reaktionszeiten und geringer Speichermasse benötigt.

Das Ziel des Projektes ist es, das Heizelement im textilen Bodenbelag in unmittelbarer Nähe zum Raum anzuordnen, so dass der Rücken bzw. die Unterlage als thermische Trennung zum Boden fungiert. Des Weiteren soll die Funktion von Heizelement und Elektroinstallation voneinander getrennt werden, um Kosten und Aufwand bei einer Renovierung so gering wie möglich zu halten.

Im Falle zusätzlicher Wärmeenergie durch Sonneneinstrahlung wird bei trägen Heizsystemen ein Überheizen durch Abschatten verhindert. Hierdurch wird kostenlose Energie verschenkt. Vorsichtigen Schätzungen zufolge liegt die Höhe der passiven Solarnutzung jährlich bei 83 Milliarden Kilowattstunden (KWh). Dies entspricht einem Heizöläquivalent von 8 Mio. m³.

Für die Hersteller textiler Bodenbeläge (überwiegend kmU), bieten die integrierten Heizelemente eine neue Funktionalität ihrer Produkte. Würden nur 0,1 % der in Deutschland gefertigten Bodenbeläge mit einer Zusatzfunktion ausgestattet, entspricht das 50.000 m².

Ergebniszusammenfassung:

Das Ziel dieses Projektes war es, ein textiles Bodensystem mit einer integrierten Flächenheizung zu entwickeln, welches schnell auf die instationären Klimabedingungen in Innenräumen reagiert und die Behaglichkeit der Nutzer so energieeffizient steigert.

Die Integration von Heizelementen in einen textilen Bodenbelag erfolgte in Form von Stehfäden direkt beim Tuftingprozess. Als Heizelemente wurden ein Edelstahlspinnfasergarn und ein Karbonfilament untersucht. Beide Garne ließen sich ohne Störungen auf bis zu einem Meter Arbeitsbreite verarbeiten. Damit wird die Integration der Heizelemente auf der Tuftingmaschine als reproduzierbar und prozesssicher eingestuft. Das Karbonfilament bot den Vorteil, dass es nach dem Abbinden mit den Polgarnen flach auf dem Trägermaterial aufliegt und daher keinen Höhenunterschied verursacht. Hierdurch wird eine negative Beeinflussung des Warenbilds auf der Polseite ausgeschlossen.

Die Integration zusätzlicher Elemente für die Heizfunktion hat keinen negativen Einfluss auf die Gebrauchseigenschaften eines textilen Bodenbelags im Vergleich zu einem marktüblichen Produkt. Der Demonstrator mit integrierter Heizfunktion ist für den Einsatz im normalen gewerblichen Bereich geeignet und kann damit in dieser Beanspruchungsklasse eine Lebensdauer von bis zu zehn Jahren erreichen.

Für die Tuftingindustrie ergibt sich damit eine neue Zusatzfunktion für ihre Produkte, für den Maschinenbau ein Potenzial für Maschinen, die mit der neuen Technik ausgestattet sind und für den Bausektor ein neues effizientes Heizsystem.