Hydraulischen Abgleich selber machen – Schritt 2: Heizlastberechnung

Im zweiten Schritt der Serie „Hydraulischen Abgleich selber machen“ werden wir die Heizlast für das Gebäude und die jeweiligen Räume berechnen. Wie so oft gibt es dabei mehrere Möglichkeiten zur Bestimmung der Raumheizlast. Ich werde euch dazu drei vereinfachte Rechenverfahren vorstellen, welche für die Ermittlung der Heizlast in Bestandsgebäuden Anwendung finden:

• Ermittlung der Heizlast nach DIN EN 12831 mit der Heizlastapp von Honeywell
• Ermittlung der Heizlast nach DIN EN 12831 mit dem Datenschieber von Honeywell
• Ermittlung der Heizlast über die energetischen Klassen von Gebäuden

Vorbereitung zur Heizlastberechnung

Bevor wir mit der Ermittlung der Heizlast beginnen, stellen wir die Gebäudedaten zusammen, schauen uns die Grundrisse des Gebäudes an und erstellen eine Raumliste. Bei der Betrachtung der Grundrisse für das Beispielgebäude fiel auf, dass es im Zuge der Sanierung viele Umbauten gab. Die Raumflächen sind daher in diesem Beispiel teilweise geschätzt.

Gebäudedaten

Gegeben:

• Einfamilienhaus,
• Baujahr 1935,
• saniert 2005 (Fassade, Dach, Fenster, Heizung)

Klimazone:

• -14 °C (Normaußentemperatur)
• Gesamtfläche (beheizt): 99 m² 
• Raumhöhe mit Decke EG: 2,5 m
• Raumhöhe mit Decke OG: 2,5 m

Raumliste

Erdgeschoss (EG)

• Raum 1: Vorraum, 2 Außenwände, 1 Fenster, 1 Außentür, Raumfläche: 6 m²
• Raum 2: Gäste WC, 1 Außenwand, 1 Fenster, Raumfläche: 1 m²
• Raum 3: Waschraum, 1 Außenwand, 1 Fenster, Raumfläche: 3,2 m²
• Raum 4: Küche, 1 Außenwand, 1 Fenster, Raumfläche: 10,2 m²
• Raum 5: Wohnzimmer, 3 Außenwände, 3 Fenster, 1 Außentür, Raumfläche: 26,5 m²
• Raum 6: Flur und Treppenhaus, 1 Außenwand, 1 Fenster, Raumfläche: 6,5 m²

Obergeschoss (OG)

• Raum 7: Schlafzimmer, 2 Außenwände, 1 Fenster, Raumfläche: 7,9 m²
• Raum 8: Bad, 2 Außenwände, 1 Fenster, Raumfläche: 5,7 m ²
• Raum 9: Büro, 2 Außenwände, 1 Fenster, Raumfläche: 13,2 m²
• Raum 10: Gästezimmer, 2 Außenwände, 1 Fenster, Raumfläche: 8,6 m²
• Raum 11: Flur und Treppenhaus, 2 Außenwände, 2 Fenster, Raumfläche: 10,2 m²

Mit den vorhandenen Gebäudedaten können wir nun mit der Ermittlung der Heizlast beginnen.

Ermittlung der Heizlast nach DIN EN 12831 mit der Heizlast App von Honeywell

UPDATE 07.04.2017: Da der Datenschieber von Honeywell leider nicht mehr produziert wird, möchte ich euch zeigen, wie ihr mit dem Heizlastkalkulator von Honeywell – einer Smartphone App – die Heizlast überschlägig nach DIN EN 12831 berechnen könnt. Dazu findet ihr hier ein kleines Video und eine schriftliche Anleitung für die App. Die Heizlast App kann kostenlos im Google Playstore für Android und auf Apple Apps Store für iOS heruntergeladen werden.

UPDATE: 12. Juni 2017: Danke an Stefan T. für seinen Hinweis: In der App werden nicht die Nettoflächen der Wände eingegeben, sondern die Bruttoflächen. Fenster und Türen werden durch die App von der Bruttofläche abgezogen.

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Im Folgenden möchte ich euch anhand eines Beispielraums zeigen, wie ihr die Heizlast per App ermitteln könnt. Zunächst werden in der App ein neues Projekt angelegt und die Projektdaten eingegeben. Abgefragt werden der Projektname, der Bauherr, die Auftragsnummer, die Auslegungstemperatur (Normaußentempratur) und die Temperaturspreizung zwischen Vor- und Rücklauf. Anschließend kann der erste Raum angelegt werden.

Beispielrechnung mit Heizlast App – Raum 1: Vorraum

Die von mir hinterlegten Werte könnt ihr in dieser PDF Datei nachlesen. Im ersten Schritt gebt ihr die Raumdaten an:

• Raumname: Vorraum
• Raumhöhe: 2,5 m
• Raumtemperatur: 20 °C

Wir beginnen mit dem Luftwechsel des Raumes und haben hier verschiedene Auswahlmöglichkeiten. Ich habe mich für „normale Raumnutzung, dichte Fenster“ entschieden und die Grundfläche von  angegeben. Das Ergebnis sind 86,7W.

Als nächstes habe ich die Fläche für den Boden des Raumes mit angegeben hinterlegt. Es handelt sich hierbei um einen Boden „angrenzend an einen unbeheizten Raum“ welcher dem Aufbau „Holzbalken-/ Stahlbetondecke, geschlossener Luftraum oder Schlackeschüttung, mit Trittschall“ entspricht. Das Ergebnis sind 127,5W.

Die Fläche zur Decke/ Dach kann für den Beispielraum vernachlässigt werden, da diese an einen beheizten Raum angrenzt.

UPDATE: 12. Juni 2017: Danke an Stefan T. für seinen Hinweis: In der App werden nicht die Nettoflächen der Wände eingegeben, sondern die Bruttoflächen. Fenster und Türen werden durch die App von der Bruttofläche abgezogen.

Im nächsten Schritt habe ich die Nettofläche der Außenwand eingegeben. Diese beträgt abzüglich der Fenster- und Türflächen:
Fläche abzüglich Fenster und Tür:
Für die Außenwand habe ich „Ziegelstein, Kalksandstein, ca. 6 – 10cm Wärmedämmung“ gewählt. Das Ergebnis sind 137,6 W.

Das Fenster hat eine „Doppelverglasung“ und eine Fläche von . Das Ergebnis sind: 98,2 W.

Für die Tür habe ich eine „schwere Holztür“ gewählt, welche eine Fläche von  besitzt. Das Ergebnis sind 164,6 W.

Addiert man die einzelnen Werte kommen man auf die Raumheizlast = 614 W. Daraus ergibt sich für den 6 m² großen Vorraum ein spezifischer Wert von 102,6 W/m² entspricht.

Auch wenn dieser Wert auf den ersten Blick vergleichsweise hoch erscheint, muss erinnert werden, dass wir mit ca. 50 % einen vergleichsweise hohen Anteil von Außenflächen haben und der Wert somit durchaus plausibel ist.

Zusammenfassung der Raumlasten ermittelt per App:

Erdgeschoss (EG)

• Raum 1: Vorraum, 2 Außenwände, 1 Fenster, 1 Außentür, Raumlast: 614 W
• Raum 2: Gäste WC, 1 Außenwand, 1 Fenster, Raumlast: 102 W
• Raum 3: Waschraum, 1 Außenwand, 1 Fenster, Raumlast: 172 W
• Raum 4: Küche, 1 Außenwand, 1 Fenster, Raumlast: 539 W
• Raum 5: Wohnzimmer, 3 Außenwände, 3 Fenster, 1 Außentür, Raumlast: 1882 W
• Raum 6: Flur und Treppenhaus, 1 Außenwand, 1 Fenster, Raumlast: 371 W

Obergeschoss (OG)

• Raum 7: Schlafzimmer, 2 Außenwände, 1 Fenster, Raumlast: 728 W
• Raum 8: Bad, 2 Außenwände, 1 Fenster, Raumlast: 652 W
• Raum 9: Büro, 2 Außenwände, 1 Fenster, Raumlast: 583W
• Raum 10: Gästezimmer, 2 Außenwände, 1 Fenster, Raumlast: 781W
• Raum 11: Flur und Treppenhaus, 2 Außenwände, 2 Fenster, Raumlast: 922 W

Gesamtheizlast

Gesamtheizlast = 7351W

Mit Hilfe der Heizlast App von Honeywell ist die Summe aller Räume recht einfach zu ermitteln. In der App werden die Raumlasten immer abgerundet, sodass die Gesamtheizlast durch addieren der Einzelwerte 7346 W ergibt.

Im Gesamtergebnis werden jedoch die Kommazahlen berücksichtigt, sodass wir eine Gesamtheizlast von 7351 W haben. Bei einer beheizten Gesamtfläche von 99 m² entspricht dies einem spezifischen Wärmebedarf von 74,25 W/m². Die hinterlegten Daten für das Beispielgebäude könnt ihr in dieser PDF Datei noch einmal nachlesen. 

Ermittlung der Heizlast nach DIN EN 12831 mit dem Datenschieber von Honeywell

Der Heizlast-Datenschieber von Honeywell (Abbildung 3) wurde für die vereinfachte Ermittlung der Heizlast in Bestandsgebäuden entwickelt. Er basiert auf den Vorgaben der DIN EN 12831 und einem vereinfachten Rechenverfahren, welches an der Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften entwickelt wurde.

Herr Prof. Dr.-Ing. Dieter Wolff begleitete mit seinen Mitarbeitern die Entwicklung des Heizlast-Datenschiebers, welcher kostenlos bei Honeywell bezogen werden kann. Inhalt des Paketes sind der Datenschieber, eine Anleitung, ein Stift zum Einstellen der Werte (siehe Abbildung 4) sowie eine Tabelle zum Eintragen der Werte.

Mit Hilfe des Datenschiebers zeige ich folgend, wie man die Heizlast eines Raumes berechnen kann. Die Skala gibt dabei jeweils den Bereich des Rechenschiebers an, aus dem die Heizlast ermittelt wird. Die Übersicht der weiteren Berechnungen ist in dem ausgefüllten Datenblatt (Abbildung 5) zu sehen.

Beispielrechnung Raum 1: Vorraum

• Luftwechsel: normale Raumnutzung, dichte Fenster Fläche: Skala 3 = 110 W
• Tür: an Außenluft, schwere Tür Fläche: Skala 6a = 110 W
• Fenster: an Außenluft, doppeltes Wärmeschutzglas Fläche: Skala 7a = 100 W
• Boden: an unbeheiztem Keller, Stahlbeton mit Trittschall und Estrich Fläche: Skala 10b = 110 W
• Wand: an Außenluft, Außenwand mit 6…12 cm dicken Dämmschichten Fläche: Fläche abzüglich Fenster und Tür: Skala 11a = 200 W

Raumheizlast = 630 W Daraus ergibt sich für den 6 m² großen Vorraum eine Raumlast von 630 W, was einem spezifischen Wert von 105 W/m² entspricht.

Dieser Wert erscheint für einen sanierten Altbau auf den ersten Blick ziemlich hoch. Es muss jedoch gesagt werden, dass wir einerseits einen großen Anteil an Flächen mit direktem Kontakt zur Außenluft haben (ca. 50 %) und andererseits der Heizlast-Datenschieber für kleine Flächen etwas ungenau ist.

Dennoch ist die Ermittlung der Heizlast mit dem Datenschieber eine echte Alternative zum Schätzen nach Baualtersklassen. Die weiteren Raumlasten für das Gebäude sind in Abbildung 5 dargestellt.

Zusammenfassung der Raumlasten ermittelt per Datenschieber:

Erdgeschoss (EG)

• Raum 1: Vorraum, 2 Außenwände, 1 Fenster, 1 Außentür, Raumlast: 630 W
• Raum 2: Gäste WC, 1 Außenwand, 1 Fenster, Raumlast: 90 W
• Raum 3: Waschraum, 1 Außenwand, 1 Fenster, Raumlast: 130 W
• Raum 4: Küche, 1 Außenwand, 1 Fenster, Raumlast: 610 W
• Raum 5: Wohnzimmer, 3 Außenwände, 3 Fenster, 1 Außentür, Raumlast: 1830 W
• Raum 6: Flur und Treppenhaus, 1 Außenwand, 1 Fenster, Raumlast: 380 W

Obergeschoss (OG)

• Raum 7: Schlafzimmer, 2 Außenwände, 1 Fenster, Raumlast: 550 W
• Raum 8: Bad, 2 Außenwände, 1 Fenster, Raumlast: 410 W
• Raum 9: Büro, 2 Außenwände, 1 Fenster, Raumlast: 990 W
• Raum 10: Gästezimmer, 2 Außenwände, 1 Fenster, Raumlast: 670 W
• Raum 11: Flur und Treppenhaus, 2 Außenwände, 2 Fenster, Raumlast: 680 W

Gesamtheizlast

Gesamtheizlast = 6970 W

Mit Hilfe des Datenschiebers von Honeywell war es nun relativ einfach die Heizlast der einzelnen Räume zu ermitteln. Die Summe aller Raumlasten ergibt eine Gesamtheizlast von 6970 W, was bei einer beheizten Gesamtfläche von 99 m² einen spezifischen Wärmebedarf von 70,40 W/m² entspricht.

Ermittlung der Heizlast über die energetischen Klassen von Gebäuden

Die zweite Möglichkeit zur Ermittlung der Raumheizlast erfolgt über den spezifischen Wärmebedarf nach energetischer Gebäudeklasse (siehe DeltaQ – Energetische Klassen von Gebäuden). Diese staffeln sich wie folgt:

• 130 – >200 W/m² Gebäude ohne Wärmeschutz von vor 1977
• 70 – 130 W/m² Gebäude nach Wärmeschutzverordnung von 1977
• 60 – 100 W/m² Gebäude nach Wärmeschutzverordnung von 1982
• 40 – 60 W/m² Gebäude nach Wärmeschutzverordnung von 1995
• 30 – 50 W/m² Gebäude nach EnEV 2002
• 25 – 40 W/m² Niedrigenergiehaus
• 15 – 30 W/m² Ultra–Niedrigenergiehaus (Drei-Liter-Haus)

Die Gebäudeklassen können auch wie nachfolgend dargestellt weiter vereinfacht werden:

• 120 W/m² Altbau, ohne besondere Wärmedämmung
• 60 – 100 W/m² Gebäude mit normaler Wärmedämmung
• 40 – 60 W/m² Neubau nach Wärmeschutzverordnung 1995
• 30 – 50 W/m² Neubau nach Wärmeschutz/ EnEV 2002

Ermittlung des spezifischen Wärmebedarfs

Das Beispielgebäude wurde 1935 erbaut und 2005 saniert. Dabei wurden die Fassade und das Dach gedämmt, es wurden neue Fenster eingebaut und die Heizungsanlage wurde erneuert. Auch wenn das Gebäude 2005 energetisch saniert wurde, sind weiterhin erhöhte Wärmeverluste über die nicht energetisch sanierten Bereiche wie Keller und Türen zu verzeichnen.

Um den spezifischen Wärmebedarf für einen sanierten Altbau abschätzen zu können, bedarf es etwas Erfahrung. Daher sollte bei Unsicherheit der Rat eines Fachhandwerkers oder eines Fachingenieurs herangezogen werden. Meine Annahme für das Beispielgebäude ist ein spezifischer Wärmebedarf von . Räume mit einem großen Anteil an Außenbauteilen werden dabei schlechter bewertet als Räume mit einem geringen Anteil an Außenbauteilen.

Mit der genannten Annahme von ergeben sich folgende spezifische Raumheizlasten:

Erdgeschoss (EG)

• Raum 1: Vorraum, 2 Außenwände, 1 Fenster, 1 Außentür, Raumfläche: 6 m²  spezifische Raumheizlast:
• Raum 2: Gäste WC, 1 Außenwand, 1 Fenster, Raumfläche: 1 m² spezifische Raumheizlast:
• Raum 3: Waschraum, 1 Außenwand, 1 Fenster, Raumfläche: 3,2 m² spezifische Raumheizlast:
• Raum 4: Küche, 1 Außenwand, 1 Fenster, Raumfläche: 10,2 m² spezifische Raumheizlast:
• Raum 5: Wohnzimmer, 3 Außenwände, 3 Fenster, 1 Außentür, Raumfläche: 26,5 m² spezifische Raumheizlast:
• Raum 6: Flur und Treppenhaus, 1 Außenwand, 1 Fenster, Raumfläche: 6,5 m³ spezifische Raumheizlast:

Obergeschoss (OG)

• Raum 7: Schlafzimmer, 2 Außenwände, 1 Fenster, Raumfläche: 7,9 m² spezifische Raumheizlast:
• Raum 8: Bad, 2 Außenwände, 1 Fenster, Raumfläche: 5,7 m² spezifische Raumheizlast:
• Raum 9: Büro, 2 Außenwände, 1 Fenster, Raumfläche: 13,2 m² spezifische Raumheizlast:
• Raum 10: Gästezimmer, 2 Außenwände, 1 Fenster, Raumfläche: 8,6 m² spezifische Raumheizlast:
• Raum 11: Flur und Treppenhaus, 2 Außenwände, 2 Fenster, Raumfläche: 10,2 m² spezifische Raumheizlast:

Gesamtheizlast

spezifische Gesamtheizlast = 7329 W

Mit der Hilfe von spezifischen Werten ist es uns gelungen die spezifische Heizlast der einzelnen Räume zu ermitteln. Die Summe aller Raumlasten ergibt eine spezifische Gesamtheizlast von 7329 W, was bei einer beheizten Gesamtfläche von 99 m² einen spezifischen Wärmebedarf von 74,03 W/m² entspricht.

Fazit

Vorangehend wurden drei Möglichkeiten gezeigt, welche die vereinfachte Ermittlung der Heizlast in Bestandsgebäuden zeigen. Interessanterweise liegt die Abweichung der Gesamtheizlasten bei knapp 5 %. Schauen wir uns jedoch die Raumheizlasten der einzelnen Räume genauer an, ergeben sich Abweichungen von bis zu 30 % (z.Bsp.: Raum 1: Vorraum – 630 W zu 480 W). Diese raumweisen Abweichungen werden in allen Verfahren über alle Räume ausgeglichen, sodass die Gesamtheizlasten am Ende nur eine geringe Abweichung aufweisen. Da wir jedoch versuchen eine Heizungsanlage zu optimieren, sind die einzelnen Raumheizlasten zum Vergleich mit den vorhandenen Bestandsheizkörpern relativ wichtig.

Aus meiner Sicht ist daher die Heizlastermittlung mit der Heizlast App bzw. dem Heizlast-Datenschieber von Honeywell dem Rechnen mit spezifischen Werten vorzuziehen.

Anfangs ist zwar ein geringerer Mehraufwand für die Datenaufnahme nötig, dieser kann sich jedoch im Nachhinein als Zeitvorteil herausstellen. In den nächsten Schritten der Serie „Hydraulischen Abgleich selber machen“ werde ich die Raumheizlasten aus der Ermittlung mit dem Datenschieber von Honeywell nutzen, da ich die Funktion der App erst zu einem späteren Zeitpunkt erklärt habe.

Mit den nun gewonnenen Daten ist es uns möglich den nächsten Schritt des hydraulischen Abgleichs anzugehen und mit der Datenaufnahme der Heizkörper zu beginnen. Falls ihr Fragen, Anregungen oder Kritik habt, nutzt die Kommentarfunktion. Übersicht zur Serie “Hydraulischen Abgleich selber machen”:

• Hydraulischen Abgleich selber machen – Beispiel an einem Einfamilienhaus
• Hydraulischen Abgleich selber machen – Schritt 1: Grundlagen
• Hydraulischen Abgleich selber machen – Schritt 2: Heizlastberechnung
• Hydraulischen Abgleich selber machen – Schritt 3: Datenaufnahme
• Hydraulischen Abgleich selber machen – Schritt 4: Berechnen der Heizkörperleistung
• Hydraulischen Abgleich selber machen – Korrektur: Fußbodenheizung oder Fußbodenerwärmung?
• Hydraulischen Abgleich selber machen – Schritt 5: Volumenstrom berechnen
• Hydraulischen Abgleich selber machen – Schritt 6: Voreinstellung der Heizkörperventile
• Hydraulischen Abgleich selber machen – Schritt 7: Heizungspumpe berechnen

Zugehörige Beiträge außerhalb der Beispielserie:

• Was ist ein hydraulischer Abgleich?
• Wie funktioniert ein Thermostatventil?
• Berechnung von alten Heizkörpern im Bestand
• Kosten für einen hydraulischen Abgleich berechnen

WICHTIG: Bevor ihr mit der Durchführung des hydraulischen Abgleichs beginnt, weise ich euch darauf hin, dass die hier geschilderten Arbeitsweisen auf meinen persönlichen Erfahrungen und  Gedankengängen basieren. Das Ausprobieren und das Implementieren der beschriebenen Vorgehensweisen erfolgt ausschließlich auf eigene Verantwortung und Gefahr. Ich übernehme keine Verantwortung. Weiterhin empfehle ich euch die berechneten Werte immer von einem Fachhandwerker oder einem Ingenieurbüro prüfen zu lassen. Denn auch wenn der hier beschriebene Weg einfach erscheint, können sich immer wieder Rechenfehler einschleichen.

Liebe Grüße, Martin

Weiterführend Links und Quellen:

Honeywell Heizlastapp – Google Play
Honeywell Heizlastapp – Itunes
Honeywell – Heizlast-Datenschieber
TGA Fachplaner – Heizlast-Datenschieber
DeltaQ – Energetische Klassen von Gebäuden
DeltaQ – Heizlastberechnung
TU Cottbus – Berechnung der Normheizlast nach DIN EN 12831-Grundlagen der Berechnung

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