Heizlast berechnen

Der Wärmeverlust eines Gebäudes: Heizlast berechnen

Jeder Heizungsfachmann kennt diesen Lehrsatz: „Je mehr Wärme aus dem Gebäude verloren geht, desto mehr Energie muss ihm zugeführt werden, um den Verlust wieder wettzumachen. Nur das Gleichgewicht zwischen Energiezufuhr und Wärmeverlust gewährleistet, dass die Raumtemperatur im Gebäude auf dem gewünschten Niveau gehalten wird.“ Auf dieser Grundlage wird die Heizungsanlage berechnet. Dazu muss die Heizlast des Gebäudes bestimmt werden. Die Heizlast eines Gebäudes gibt nämlich an, wieviel Wärme ein Gebäude verliert.

Die Heizlastberechnung erfolgt nach der Norm DIN EN 12831 „Heizungsanlagen in Gebäuden – Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast“ vorgegeben wird. In die Berechnung der Heizlast fließen zahlreiche Faktoren ein. Sie alle nehmen Einfluss darauf, wieviel Energie dem Gebäude zugeführt werden muss, um dessen spezifische Wärmeverluste auszugleichen.

Formel zur Berechnung der Heizlast

ΦHL = ΦT + ΦV + ΦRH

Die Heizlast ΦHL wird aus der Summe der Transmissionswärmeverluste ΦT und Lüftungswärmeverluste ΦV plus der zusätzlichen Aufheizleistung ΦRH errechnet. Die Einheit ist Watt (W).

Bei der Ermittlung der Heizlast ist es jedoch üblich, in einem Gebäude Raum für Raum vorzugehen. Die raumweise Heizlast ΦHL,i wird mit der Formel

ΦHL,i = ΦT,i + ΦV,i + ΦRH,i

berechnet. Dann summiert man die einzelnen Heizlastwerte der Räume zur Gesamtheizlast des Gebäudes auf.

ΦHL = ΣΦT,i + ΣΦV,i + ΣΦRH,i

Der Transmissionswärmeverlust

Der Transmissionswärmeverlust ΦT beschreibt den Wärmeverlust über sämtliche Bauteile der Gebäudehülle. Hierbei werden alle Flächen, die entweder nach außen, an weniger beheizte oder an unbeheizte Räume grenzen, bewertet. Der Transmissionswärmeverlust ΦT,i wird ebenfalls pro Raum berechnet. Die Formel lautet:

Der Transmissionswärmeverlust ΦT,i eines Raums wird dabei durch die Multiplikation der Summe der einzelnen Transmissionswärmeverlustkoeffizienten mit der Differenz der Innen- und Außentemperatur ermittelt. Bei den Transmissionswärmeverlustkoeffizienten handelt es sich im Einzelnen um:

HT,ie

Transmissionswärmeverlustkoeffizient zwischen dem beheizten Raum (i) und der äußeren Umgebung (e) durch die Gebäudehülle.

HT,iue

Transmissionswärmeverlustkoeffizient vom beheizten Raum (i) an die äußere Umgebung (e) durch den unbeheizten Raum (u).

HT,ig

Transmissionswärmeverlustkoeffizient des Erdreichs vom beheizten Raum (i) an das Erdreich (g).

HT,ij

Transmissionswärmeverlustkoeffizient eines beheizten Raumes (i) an einen benachbarten beheizten Raum (j), der ein abweichendes Temperaturniveau hat.

Θint,i bezeichnet die Norm-Innentemperatur Θ des beheizten Raumes (i).

Θe bezeichnet die Norm-Außentemperatur.

Die Norm-Außentemperatur beschreibt die tiefste Außentemperatur, die an zwei aufeinanderfolgenden Tagen zehnmal in 20 Jahren gemessen wurden. Sie ist abhängig von der jeweiligen Region und kann über die Norm DIN EN 12831 Beiblatt 1 ermittelt werden.

Die Innentemperaturen können je nach Wärmeempfingen gewählt werden. Die DIN EN 12831 gibt jedoch Empfehlungen:

• Küchen, Kinderzimmer, Wohn- und Schlafräume 20°C
• Bäder 24°C
• Nebenräume und Flure 15°C

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Der Lüftungswärmeverlust

Der Lüftungswärmeverlust ΦV beschreibt den Wärmeverlust, der durch das Lüftungsverhalten auftritt. Um diesen sogenannten Lüftungswärmeverlust bei der Heizlastberechnung ermitteln zu können, muss bekannt sein, wie stark ein Raum durchlüftet wird. Während sich der Wert in modernen Häusern in der Regel nach dem hygienisch notwendigen Mindestluftwechsel (Lüften) richtet, wird er in alten Gebäuden mit undichten Fenstern häufig von der freien und unfreiwilligen Durchströmung bestimmt.

Der Lüftungswärmeverlust ΦV,i wird raumweise ermittelt und hängt vom Lüftungsvolumenstrom über Undichtigkeiten oder Lüften sowie der Temperaturdifferenz von Innen nach Außen ab.

ΦV,i = HV,i x (Θint,i – Θe)

Der Lüftungswärmeverlust ΦV,i eines Raums ergibt sich somit aus:

HV,i

Lüftungswärmeverlustkoeffizient

Θint,i

Innentemperatur des beheizten Raumes (i)

Θe

Außentemperatur

Die zusätzliche Aufheizleistung

Die zusätzliche Aufheizleistung der Heizlastberechnung beschreibt die Leistung, die eine Heizungsanlage zum Wiederaufheizen nach einer Heizpause kurzzeitig bereitstellen muss. Viele Heizungsanlagen werden mit sogenannte Absenkzeiten geplant. In diesem Fall müssen Heizungen eine Leistungsreserve bereithalten. Diese ist nötig, um die Raumtemperaturen nach der Heizpause schnell wieder auf den gewünschten Wert zu bringen. Wie groß die sogenannte Wiederaufheizleistung bei der Heizlastberechnung sein muss, hängt neben der Dauer der Heizpause vor allem von der Bauweise des Gebäudes ab.

Die zusätzliche Aufheizleistung ΦRH,i wird wie alle anderen Werte auch raumweise ermittelt und anschließend auf die im Auslegungsfall nötige Heizlast aufgeschlagen.

ΦRH,i = Ai x fRH

Diese vereinfachte Methode zur Bestimmung der zusätzlichen Aufheizleistung für einen beheizten Raum setzt sich aus den folgenden Werten zusammen:

Ai

Fußbodenfläche des beheizten Raumes (i).

fRH

Korrekturfaktor in Abhängigkeit der Aufheizzeit und der angenommenen Absenkung der Raumtemperatur während der Absenkperiode.

Weitere Einflussgrößen auf die Heizlast eines Gebäudes

Bei der Heizlastberechnung geht es darum, alle Wärmeverluste eines Gebäudes zu addieren. Wie hoch die Verluste über Hülle und Lüftung sind, hängt auch von zahlreichen gebäudespezifischen Faktoren ab. Die Wichtigsten sind:

• die U-Werte der Gebäudehülle
• die Speichermasse des Gebäudes

Der U-Wert ist Grundlage für die Berechnung des Transmissionswärmeverlusts und gibt an, wie viel Wärme bei einer Temperaturdifferenz von einem Grad Celsius über einen Quadratmeter eines Bauteils strömt. Der U-Wert muss für alle Flächen ermittelt werden, die in die Berechnung eingehen. Das sind unter anderem:

• Außenwände an Luft und Erdreich
• Fenster
• Außentüren
• Dachflächen
• Decken oder Böden zu weniger oder unbeheizten Räumen
• Innentüren zu weniger oder unbeheizten Räumen

Um auch konstruktionsbedingte Verluste (sogenannte Wärmebrücken) berücksichtigen zu können, werden die U-Werte der Bauteile daher mit einem Zuschlag versehen. Der U-Wert ist im Energieausweis unter „Energetische Qualität der Gebäudehülle“ angegeben. Liegt kein Energieausweis vor, werden für ein überschlägiges Verfahren beispielsweise die U-Werte der verbauten Materialien herangezogen, aus denen die Gebäudehülle besteht, sowie die sogenannten Abkühlungsflächen, die sich aus der Größe und Bauart des Gebäudes ergeben.

Für Neubauten ist die Heizlastberechnung ein Muss! Sie ist seitens der Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen – Teil C (VOB/C) unbedingt erforderlich. Wer eine Förderung seiner Heizungsanlage durch die KfW möchte, muss nachweisen können, dass die Heizlastberechnung mit hydraulischem Abgleich durchgeführt wurde. Auch das Gebäudeenergiegesetz (GEG) verlangt in §16 indirekt eine Heizlastberechnung.

Wird die Heizlastberechnung nicht oder nur überschlägig ausgeführt, kann dies negative Folgen für Haus und Hausbesitzer haben. Die gesamte Heizungsanlage kann infolge zu groß oder zu klein ausgelegt werden. Eine zu geringe Auslegung führt zu hohen Einbußen im Komfort und im schlimmsten Fall zu Feuchteschäden. Eine zu groß dimensionierte Heizung führt zu hohen Heizkosten. Im schlimmsten Fall arbeitet der Brennwertkessel nicht korrekt.

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