Heizlastberechnung

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In meinem heutigen Beitrag stelle ich euch die Heizlast vor. Die Heizlast spielt in der Heizungstechnik eine wichtige Rolle, denn sie ist die Grundlage für die Dimensionierung einer Heizungsanlage. Die Heizlast wird nach der DIN EN 12831 berechnet.

In meiner Artikelserie zum hydraulischen Abgleich habe ich zwei vereinfachte Verfahren zur Ermittlung der Heizlast in Bestandsgebäuden vorgestellt. Darin zeige ich anhand einer Beispielrechnung die überschlägige Ermittlung der Heizlast.

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Was ist die Heizlast?

Heizlastberechnung

Abbildung 1: Heizlastwaage

Die Heizlast eines Gebäudes gibt den Wärmeverlust (auch Verlustleistung genannt) eines Gebäudes an, der infolge eines Temperaturunterschiedes zur Umwelt entsteht. Es gibt viele Faktoren (siehe Abbildung 1), die dafür sorgen, dass Wärme aus einem Gebäude verloren geht. Dazu gehören Wärmeverluste über Lüftung, Dach, Wände, Gebäudegrund, Fenster, Türen, Abgasverluste oder über die Warmwasserbereitung. Um diese Verluste ausgleichen zu können und ein behagliches Raumklima beizubehalten, muss dem Gebäude Energie zugeführt werden. Diese Energie ist die notwendige Leistung, die zur Verfügung stehen muss, um die gewünschte Raumtemperatur in den jeweiligen Räumen zu halten. Es ist also wichtig ein Gleichgewicht zwischen Energiezufuhr und Wärmeverlust zu haben

Berechnet wird die Heizlast für eine bestimmte Norm-Außentemperatur und eine vereinbarte Norm-Innentemperatur. Die Norm-Außentemperatur ist die tiefste Temperatur einer Kälteperiode, welche sich 10 Mal innerhalb von 20 Jahren über einen Zeitraum von mindestens zwei aufeinanderfolgenden Tagen gehalten haben muss. Während dieser Außentemperatur muss der Wärmeerzeuger eines Gebäudes in der Lage sein, das Gebäude auf eine vereinbarte Norm-Innentemperatur (ergibt sich aus der Nutzungsart eines Raumes) von beispielsweise 20 °C zu erwärmen. Die Norm-Außentemperaturen und die jeweilige Zuordnung für windstarke Gegenden sind für über 500 Orte in Deutschland im Beiblatt 1 der DIN EN 12831 hinterlegt (Beispiel: Berlin -14 °C, Stuttgart -12 °C).

Die Norm-Heizlast  \Phi_{HL}

Die Norm-Heizlast \Phi_{HL} [sprich: Norm-Heizlast Phi HL] kann für ein gesamtes Gebäude zur Dimensionierung des Wärmeerzeugers und Raumweise zur Dimensionierung der einzelnen Heizflächen bestimmt werden. Die Normheizlast setzt sich aus den Norm-Transmissionswärmeverlusten \Phi_{T} [sprich: Norm-Transmissionswärmeverlust Phi T], den Norm-Lüftungswärmeverluste\Phi_{V} [sprich: Norm-Lüftungswärmeverlust Phi V] und der zusätzlichen Aufheizleistung \Phi_{RH} [sprich: Aufheizleistung Phi RH] zusammen.

Normalerweise wird die Heizlast raum- oder zonenweise \Phi_{HL,i} [sprich: Heizlast Phi HL für einen beheizten Raum i] berechnet und anschließend zur Gesamtheizlast eines Gebäudes zusammenaddiert. Somit ist es möglich, die Anzahl und Leistung der einzelnen Heizkörper zu bestimmen und anschließend den Wärmeerzeuger auszulegen. Mit der folgenden Formel kann die raumweise Heizlast ermittelt werden.

    \[ \boxed{\Phi_{HL,i}=(\Phi_{T,i} + \Phi_{V,i}) + \Phi_{RH,i}  \quad [W]} \]

Der Norm-Transmissionswärmeverlust  \Phi_{T,i}

Der Norm-Transmissionswärmeverlust \Phi_{T,i} für einen beheizten Raum (i) setzt sich aus folgenden Teilen zusammen:

  • H_{T,ie} : Transmissionswärmeverlustkoeffizient zwischen dem beheizten Raum (i) und der äußeren Umgebung (e) durch die Gebäudehülle in Watt pro Kelvin [W/K] (nach DIN EN 12831)
  • H_{T,iue} : Transmissionswärmeverlustkoeffizient vom beheizten Raum (i) an die äußere Umgebung (e) durch den unbeheizten Raum (u) in Watt pro Kelvin [W/K] (nach DIN EN 12831)
  • H_{T,ig} : stationärer Transmissionswärmeverlustkoeffizient des Erdreichs vom beheizten Raum (i) an das Erdreich (g) in Watt pro Kelvin [W/K] (nach DIN EN 12831)
  • H_{T,ij} : Transmissionswärmeverlustkoeffizient eines beheizten Raumes (i) an einen benachbarten beheizten Raum (j), welcher durch Beheizung auf einem deutlich unterschiedlichen Temperaturniveau gehalten wird; dies kann ein benachbarter beheizter Raum innerhalb einer Gebäudeeinheit oder ein beheizter Raum einer angrenzenden Gebäudeeinheit sein, in Watt pro Kelvin [W/K] (nach DIN EN 12831)
  • \Theta_{int,i} : Norm-Innentemperatur des beheizten Raumes (i) in Grad Celsius [°C] (nach DIN EN 12831)
  • \Theta_{e} : Norm-Außentemperatur in Grad Celsius [°C] (nach DIN EN 12831)

Berechnet wird der Norm-Transmissionswärmeverlust \Phi_{T,i} mit folgender Formel:

    \[ \boxed{\Phi_{T,i}=(H_{T,ie} + H_{T,iue} + H_{T,ig} + H_{T,ij}) \cdot (\Theta_{int,i} - \Theta_{e})} \]

Die Norm-Lüftungswärmeverluste  \Phi_{V,i}

Die Norm-Lüftungswärmeverluste \Phi_{V,i} für einen beheizten Raum (i) setzen sich aus folgenden Teilen zusammen:

  • H_{V,i} : Norm-Lüftungswärmeverlustkoeffizient in Watt pro Kelvin [W/K] (nach DIN EN 12831)
  • \Theta_{int,i} : Norm-Innentemperatur des beheizten Raumes (i) in Grad Celsius [°C] (nach DIN EN 12831)
  • \Theta_{e} : Norm-Außentemperatur in Grad Celsius [°C] (nach DIN EN 12831)

Berechnet werden die Norm-Lüftungswärmeverluste \Phi_{V,i} mit folgender Formel:

    \[ \boxed{\Phi_{V,i}=H_{V,i} \cdot (\Theta_{int,i} - \Theta_{e})} \]

Die zusätzliche Aufheizleistung  \Phi_{RH,i}

Die vereinfachte Methode zur Bestimmung der zusätzlichen Aufheizleistung für einen beheizten Raum setzt sich aus folgenden Teilen zusammen:

  • A_i : Fußbodenfläche des beheizten Raumes (i) in Quadratmetern [m²]
  • f_{RH} : Korrekturfaktor in Abhängigkeit der Aufheizzeit und der angenommenen Absenkung der Raumtemperatur während der Absenkperiode in Watt pro Quadratmeter [W/m²] (nach DIN EN 12831)

Berechnet wird die zusätzliche Aufheizleistung \Phi_{RH,i} mit der folgenden Formel

    \[ \boxed{\Phi_{RH,i}=A_i \cdot f_{RH}} \]

Beispiele für die Heizlastberechnung

In meiner Serie „Hydraulischen Abgleich selber machen“ habe ich zwei vereinfachte Verfahren zur Ermittlung der Heizlast in Bestandsgebäuden vorgestellt und anhand eines Beispiels durchgerechnet. Darunter einmal mit dem Heizlast-Datenschieber von Honeywell und einmal nach energetischen Baualtersklassen von Gebäuden. Wer mag kann sich den Beitrag unter folgendem Link anschauen: Hydraulischen Abgleich selber machen – Schritt 2: Heizlastberechnung

Ich hoffe ich konnte euch mit dieser kleinen Darstellung einen ersten Einblick in die Heizlastberechnung verschaffen. Wer sich intensiver mit dem Thema Heizlast auseinandersetzten möchte, sollte sich unbedingt die Präsentation der TU-Cottbus zur Berechnung der Norm-Heizlast nach DIN EN 12831 – Grundlagen der Berechnung durchlesen oder sich die Erweiterung dieser Präsentation von Hans Dönges – Beratende Ingenieure anschauen. Weiterhin ist die Anleitung zur Heizlastberechnung von DeltaQ sehr zu empfehlen.

Ich kann jedem, der das Verfahren zur Heizlastberechnung in seiner Gänze verstehen möchte, das Durcharbeiten der DIN EN 12831 ans Herz legen. Mir hat es viel Spaß bereitet und weitreichende Erkenntnisse gebracht. Wenn ihr euch eine Beispielrechnung zur Heizlast nach dem vereinfachten Verfahren anschauen möchtet, empfehle ich euch die Beispielheizlastberechnung von Bruno Bosy (sehr interessant, auch wenn das vereinfachte Verfahren seit dem 01.06.2008 nicht mehr gültig ist).

Falls ihr noch Erweiterungsvorschläge, Fragen oder Kritik zur Heizlast habt, könnt ihr gerne die Kommentarfunktion nutzen.

Liebe Grüße! Euer Martin

Weiterführend Links und Quellen:
TU Cottbus – Berechnung der Normheizlast nach DIN EN 12831-Grundlagen der Berechnung
Hans Dönges – Beratende Ingenieure – Berechnung der Normheizlast
Bruno Bosy – Beispielheizlastberechnung
Delta Q – Heizlastberechnung
DIN EN 12831 – Heizungsanlagen in Gebäuden – Verfahren zur Berechnug der Normheizlast


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9 Kommentare/Fügen deinen eigenen Kommentar hinzu

  1. Thomas Auner / Antworten ¬

    Hallo Martin,

    herzlichen Dank für diesen Spitzen Beitrag über die Heizlastberechnung. Ich bin kein Ingenieur aber in meiner täglichen Arbeit auf Euch als Planer angewiesen.

    Wir arbeiten in einer Branche, in welcher denkt, er ist in der Lage den Heizwert eines Gebäudes anhand einer Schätzung errechnet zu haben, das wirklich schlimme dabei ist, das jedes Jahr hunderte Kunden darauf hereinfallen, und dann mit schlechten Systemen dastehen. Besonders Verkäufer von Infrarotheizung machen den Markt mit pseudo energetischen Aussagen dermassen kaputt das die Menschen so verunsichert sind, das Sie dem Produkte nicht mehr vertrauen. Wir gehen einen neuen anderen Weg, arbeiten mit Planungsunternehmen zusammen, sorgen für ein Projektmanagement unserer Projekte und kümmern uns um einen reibungslosen Ablauf.

    Dieser Mehrwert den wir den Kunden damit bieten, liefert ein befriedigendes Ergebnis für alle an einem Projekt beteiligten.

    Worüber ich mich sehr freuen würde, wenn Du mal auf einzelne Produktgruppen eingehen könntest, weshalb nicht jede Lösung für jede Anforderung die optimale ist, ich denke dies könnte viele Leser interessieren.

    Danke nochmals für diesen Beitrag welchen ich gerne verlinken würde, mit deinem Einverständniss.

    Lg
    Thomas

    1. Martin Schlobach / Antworten ¬

      Hallo Thomas,

      vielen Dank für deine lobenden Worte! 🙂 Gerne darfst du diesen Beitrag verlinken!

      Ich gebe dir natürlich Recht, im Neubau ist eine Heizlastberechnung zwingend erforderlich. Im Bestand, wenn meist wenig oder keine Unterlagen zum Gebäude zur Verfügung stehen, würde eine detaillierte Heizlastberechnung den Kostenrahmen jedoch sprengen und viele Maßnahmen unwirtschaftlich machen.

      Auch wenn die Schätzung der Heizlast nicht den besten Ruf hat, gibt es heute schon sehr gute Werkzeuge, welche eine Näherung mir relativ guter Genauigkeit bestimmen lassen. Hier gibt es zum Beispiel den kostenlosen Heizlastdatenschieber von Honeywell: http://www.tga-fachplaner.de/TGA-2010-11/Heizlast-Datenschieber,QUlEPTI5ODAyNyZNSUQ9MTAwMjQ4.html.

      Ansonsten kann ich dir noch die Übersicht von DeltaQ zu Energetischen Klassen von Gebäuden empfehlen: http://www.delta-q.de/export/sites/default/de/downloads/energetische_gebaeudeklassen.pdf .

      Was meinst du genau mit Produktgruppen, Lösungen und Anforderungen?

      Liebe Grüße! Martin

  2. Gorbusch / Antworten ¬

    Kann man die DIN EN 12831 irgendwo einsehen/ausborgen oder muss man die kaufen, wenn ja wo bekommt man sie?

    1. Martin Schlobach / Antworten ¬

      Hallo,
      falls du eine technische Hochschule oder Universität in deiner Nähe hast, würde ich dir empfehlen es in deren Bibliothek zu versuchen.
      Ansonsten kannst die DIN EN 12831 beim Beuth Verlag bestellen: http://www.beuth.de/de/norm/din-en-12831/49076901 .
      Liebe Grüße! Martin

  3. Andy / Antworten ¬

    Hallo, eine Laien-Frage: Wie wird der Warmwasserbedarf bei der Heizlast-Berechnung mit berücksichtigt? Danke. Andy

    1. Martin Schlobach / Antworten ¬

      Hallo Andy, nein in der Heizlastberechnung wird der Warmwasserbedarf nicht berücksichtigt. Hier werden nur die Wärmeverluste über die Gebäudehülle betrachtet. Berücksichtigung findet der Warmwasserbedarf bei der Auslegung des Wärmeerzeugers.
      Liebe Grüße, Martin

  4. Dennis Gansel / Antworten ¬

    Hallo Herr Schlobach,

    Beim Transmissionswärmeverlustkoeffizient eines beheizten Raumes (i) an einen benachbarten beheizten Raum (j), muss der Index ij statt ig lauten.

    Ansonsten ein sehr hilfreicher und verständlich geschriebener Artikel zur Heizlastberechnung!

    LG Dennis Gansel

    1. Martin Schlobach / Antworten ¬

      Hallo Dennis,
      vielen Dank für den Hinweis. Ich habe es berichtigt.
      Liebe Grüße, Martin

  5. Martin Kowallik / Antworten ¬

    Hallo Namensvetter,

    bei der Recherche zur Berechnung der Heizlast bin ich auf Deine informative Seite gestoßen.
    Ich bin als Energieberater auf der Suche nach einem zulässigen Verfahren, die Heizlast für jeden Raum individuell zu berechnen. Dieses Verfahren muss als Verfahren B für den hydraulischen Abgleich zulässig sein.

    Wer kann hier einen Weg empfehlen, der Kosten-Nutzen effizient ist?!

    Vielen Dank im Voraus!

    Martin

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