Kompakt informieren
- Eine korrekte Berechnung der Heizlast ist nach aktueller Norm ohne Fachsoftware nicht wirtschaftlich durchführbar.
- Fachsoftware rationalisiert mit zahlreichen Automatismen die Heizlastberechnung, erhöht die Planungssicherheit und ermöglicht über die Heizlastermittlung hinausgehende Berechnungen.
- Nicht alle angebotenen Softwarelösungen bilden den aktuellen Stand der Normen konsequent ab.
- Ein Beiblatt zur vereinfachten Berechnung der Raumheizlast für bestimmte Anwendungsfälle ist in Vorbereitung.
Die Heizlast gibt an, wie viel Wärme einem Raum (respektive einem Gebäude) zugeführt werden muss, um in ihm eine bestimmte Temperatur zu halten. Sie ist von zahlreichen Faktoren abhängig, etwa von der Lage und Dichtigkeit des Gebäudes, dem Transmissionswärmeverlust über die Gebäudehülle und der Raumnutzung. Die Heizlastberechnung Abb. 1 dient in Alt- und Neubauten der raum- oder zonenbezogenen Auslegung von Heizflächen und des Wärmeerzeugers.
Eine präzise Heizlastberechnung (ohne Angstzuschläge) ist Grundvoraussetzung für einen sicheren und wirtschaftlichen Betrieb. Werden Heizkessel, Heizkörper-, Fußboden- oder Wandflächenheizungen zu niedrig dimensioniert, kann die Anlage die Spitzenlast an kalten Tagen nicht oder nur durch ineffiziente Einstellungen abdecken. Zu groß ausgelegte Komponenten generieren neben höheren Anschaffungs- und Betriebskosten ebenfalls Effizienzeinbußen: Überdimensionierte Umwälzpumpen verbrauchen unnötig viel Hilfsenergie, die Regelgenauigkeit verschlechtert sich und der Nutzungsgrad von Wärmeerzeugern sinkt durch unnötiges Takten.
Eine Norm im Wandel
Berechnet wird die Heizlast auf Grundlage von DIN EN 12831 [1]. Sie hat im Zuge der europäischen Vereinheitlichung und Harmonisierung von Rechenverfahren nach einer Übergangsfrist am 1. April 2004 in Deutschland die über viele Jahrzehnte angewendete DIN 4701 Teil 1 bis 3 ersetzt [2]. Mit dem Beiblatt 1 [3] als „Nationalen Anhang“ erhielt DIN EN 12831 eine auf Deutschland zugeschnittene Anpassung an hierzulande übliche Heiz- und Lüftungsgewohnheiten, Wetterdaten etc.
Aufgrund teilweise erheblicher Abweichungen der Rechenergebnisse gegenüber der alten Norm und daraus folgenden Überdimensionierungen der Heizungsanlage, wurde das Beiblatt 1 überarbeitet und im Juli 2008 neu herausgegeben. Durch Anpassungen der Randbedingungen wurde erreicht, dass die Rechenergebnisse nun mit DIN 4701 innerhalb eines Toleranzbandes von ±5 % vergleichbar sind.
Neben anderen Änderungen wurde auch das vereinfachte Berechnungsverfahren gestrichen. Quasi als Ersatz wurde im Mai 2012 ein neues nationales Beiblatt 2 [4] für „Vereinfachte Verfahren zur Ermittlung der Gebäude-Heizlast und der Wärmeerzeugerleistung“ veröffentlicht. Darin hat der Normenausschuss Heiz- und Raumlufttechnik (NHRS) Empfehlungen für die vereinfachte Gebäude-Heizlastberechnung nach dem Hüllflächenverfahren erarbeitet (Webcode 363594). Ein weiteres Beiblatt zur vereinfachten Berechnung der Raumheizlast ist in Vorbereitung.
Datenbasis und Berechnungsprinzip
Obwohl die Heizlastberechnung bei Vereinbarung der VOB Teil C zwingend vorgeschrieben ist und sie unter anderem von der KfW für die Vergabe von Fördermitteln vorausgesetzt wird (beim Hydraulischen Abgleich im Bestand lässt die KfW auch alternative Näherungsverfahren zu), wird längst nicht bei jeder Auslegung einer heizungstechnischen Anlage eine normgerechte Berechnung durchgeführt. Das mag an dem vermeintlich hohen Aufwand, dem Umfang und der Verfügbarkeit der erforderlichen Daten, an der Vertrautheit mit der alten Norm und auch an den genannten Unzulänglichkeiten der Norm nach der ersten Veröffentlichung liegen – in Fachkreisen hatten sie für viel Diskussionsstoff gesorgt. Die Rechtsprechung verlangt die Heizlastberechnung nach DIN EN 12831 jedoch ausdrücklich, was aus mehreren Urteilen hervorgeht.
Unter die Berechnungspflicht fallen Gebäude mit einer begrenzten Raumhöhe nicht über 5 m sowie Gebäude, die unter Norm-Bedingungen auf einen stationären Zustand beheizt werden. Dazu gehören Wohngebäude, Büro- und Verwaltungsgebäude, Schulen, Bibliotheken, Krankenhäuser, Hotels und Gaststätten, Warenhäuser, Gewerbehallen oder Industriegebäude. Zu den für eine Berechnung erforderlichen Unterlagen zählen der Lageplan, inklusive Angabe der Himmelsrichtung, Angaben zur Gebäudeart (Einfamilienhaus, Mehrfamilienhaus oder Nichtwohngebäude), der Nachbargebäudehöhe, zur geographischen Lage des Objekts und der örtlichen Grundwassertiefe.
Für die Beschreibung der Raum-/Gebäudegeometrien sind Baueingabe-, besser noch Werkpläne (Grundrisse, Schnitte, Ansichten, ggf. als CAD-Datei) erforderlich. Darin sollten neben allen Gebäude-, Raum-, Fenster- und Türmaßen auch alle Raumbezeichnungen (und -nummern) sowie die Raumnutzungen enthalten sein. Des Weiteren ist eine ausführliche Baubeschreibung erforderlich, die Angaben zum Wand-, Decken- und Dachaufbau, zu Fenstern und Türen (Verglasungsart, Rahmenmaterial etc.) enthalten. Zusätzlich müssen mit dem Bauherren/Nutzer von den Norm-Innentemperaturen abweichende Sollwerte abgestimmt werden.
Die Berechnung erfolgt in mehreren Schritten: Nachdem über den Standort die NormAußentemperatur ermittelt wurde, werden die Raumdaten (Abmessungen, beheizt/unbeheizt, Norm-Innentemperatur) und Gebäudedaten (Abmessungen, wärmetechnische Eigenschaften) definiert Abb. 2. Nach Eingabe der Raum- und Gebäudedaten kann die Heizlast, die sich aus dem Transmissions- und Lüftungswärmeverlust zusammensetzt, raumweise berechnet werden.
Die Transmissionswärmeverluste werden über die Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Werte) nach DIN EN ISO 6946 [5] aller raumumschließenden Flächen berechnet. Zusätzlich werden mehrere Transmissionsarten unterschieden: Wärmeverluste nach außen, über unbeheizte Räume nach außen, über das Erdreich und an benachbarte beheizte Räume.
Bei der Berechnung der Lüftungswärmeverluste werden sowohl durch undichte Bauteile wie Fenster oder Türen bedingte als auch beim manuellen oder mechanischen Belüften eines Raumes entstehende Wärmeverluste berücksichtigt. Dabei wird in Abhängigkeit von der Art des Gebäudes (Einfamilienhaus, Mehrfamilienhaus, Nichtwohngebäude), der Luftdichtheit der Gebäudehülle, der Abschirmung des Gebäudes gegen Wind sowie der Anzahl der Öffnungen ein bestimmter Luftvolumenstrom ermittelt, wobei aus hygienischen Gründen für jeden Raum ein Mindest-Volumenstrom zugrunde gelegt wird.
Ob eine zusätzliche Aufheizleistung berücksichtigt werden soll, um Räume mit unterbrochenem Heizbetrieb über Nacht oder das Wochenende innerhalb einer bestimmten Zeit auf die Norm-Innentemperatur zu bringen, kann zusätzlich individuell mit dem Bauherren/Nutzer vereinbart werden. Diese Wiederaufheizleistung wird getrennt von der Normheizlast ausgewiesen. Die Norm-Heizlast eines Raumes ergibt sich aus der Summe aller Transmissions- und Lüftungswärmeverluste sowie einer eventuellen Zusatz-Aufheizleistung.
Rechnergestützte Heizlastberechnung
Wurde der Wärmebedarf nach DIN 4701 häufig auch noch mit Taschenrechner, Stift und Formblatt oder Tabellenkalkulationsprogrammen berechnet, ist eine korrekte Heizlastberechnung nach aktueller Norm ohne Berechnungssoftware heute nicht mehr wirtschaftlich durchführbar. Aktuelle Fachsoftware rationalisiert dank zahlreicher Automatismen die Heizlastberechnung nicht nur, sie erhöht auch die Planungssicherheit und ermöglicht mit den Eingabedaten weitere Berechnungen.
Schrittweise führt sie den Anwender durch die Norm, integrierten Tabellen kann er die jeweils passenden Daten entnehmen, verknüpfte Vorgabewerte beschleunigen zusätzlich die Eingabe (z.B. Raumtemperatur und Luftwechsel entsprechend Raumnutzung). Dort, wo Plausibilitätsprüfungen möglich sind, werden fehlerhafte Dateneingaben erkannt und angezeigt.
Bei vielen Heizlastprogrammen können über Schnittstellen Gebäudedaten aus beliebigen CAD-Programmen übernommen werden. Reibungsloser funktioniert der Datenaustausch über eine direkte Anbindung an ein bestimmtes CAD-Programm, wie etwa C.A.T.S. oder DDS-CAD. Eine bidirektionale Datenschnittstelle ermöglicht zusätzlich beispielsweise die grafische Visualisierung von Raumtemperaturen oder Heizlasten im CAD-Grundriss.
Liegen keine Pläne vor, erfolgt die Eingabe tabellarisch oder grafisch mithilfe eines integrierten Gebäudemodellierers. Teilweise können über eine parametrische Raumerfassung häufig wiederkehrende Räume, z.B. Patientenzimmer in einem Krankenhaus, vordefiniert werden, was die Erfassung enorm beschleunigt. Variable Daten, wie Gebäudehöhen, lassen sich jeweils individuell anpassen.
Bauteilrechner helfen bei der Ermittlung des U-Werts, wobei dieser auch direkt eingegeben werden kann. Integrierte Baustoff- und Bauteilkataloge Abb. 3, die auch um Bauteile mit individuellem Schichtaufbau erweitert werden können, rationalisieren die Projekteingabe. Besonders effizient ist Heizlast-Berechnungssoftware bei Änderungen: Ändert sich der U-Wert und wurde er über einen Katalog zugeordnet, lässt sich die Heizlast mit geringem Aufwand aktualisieren.
Da Bauteilabmessungen über Außenmaße angegeben werden, können mit den eingegebenen Raum-/Gebäudegeometrien unmittelbar weitere Berechnungen durchgeführt werden – etwa für energetische Bewertungen nach EnEV 2009, DIN V 18599 oder die Kühllastberechnung nach VDI 2078 (Gegen die Last mit der Kühllast, TGA 2-2011, Webcode 306087). Umgekehrt können Daten aus der Kühllast- in die Heizlastberechnung einfließen, weshalb einige Software-Anbieter auch eine kombinierte Heizlast-/Kühllastermittlung offerieren.
Über eine Anbindung an entsprechende Auslegungsprogramme können mit den berechneten Heizlastdaten Heizkörper und Heizkörperventile ermittelt, die Wand-/Fußbodenheizung ausgelegt werden und anderes mehr. Auswertungen und Reportfunktionen (Flächenanteile, Transmissionsverluste, Gebäude-Heizlastanteile etc.) geben einen schnellen Überblick über das Projekt. Varianten ermöglichen die Optimierung von Projekten. Alle relevanten Informationen können auf Drucker oder als Datei ausgegeben werden, bei manchen Programmen wahlweise für alle, markierte, gruppierte, gefilterte oder einzelne Räume.
Was bietet der Software-Markt?
Eine beachtliche Vielzahl an Anbietern von Heizlast-Berechnungsprogrammen (siehe: Programme/Anbieter) konkurriert um die Gunst potenzieller Anwender. Die meisten Programme sind in umfassende Lösungen zur energetischen und/oder haustechnischen Berechnung eingebunden (z.B. bei Hottgenroth/ETU Software, mh-Software, Solar-Computer Abb. 5, Willms etc.). Ebenso gibt es in CAD-Programme integrierte Berechnungsmodule, die den Vorteil haben, dass die Gebäude- und Bauteildaten in die Heizlastberechnung übernommen werden und damit die Erfassung weniger Aufwand erfordert Abb. 6 (z.B. bei C.A.T.S., Data Design System Abb. 1, Tacos etc.).
Heizlastrechner gibt es inzwischen auch als (teilweise kostenlose) Apps Abb. 7. Allerdings handelt es sich dabei um eine näherungsweise Abschätzung der Raum-/Gebäudeheizlast für den Sanierungsfall in Anlehnung an DIN EN 12831, teilweise auch an die zurückgezogene DIN 4701-03. Die Ergebnisse ersetzen also nicht die Heizlastberechnung nach DIN EN 12831 und erst recht nicht die professionelle Auslegung durch einen TGA-Planer. Für bestimmte Anwendungsfälle, beispielsweise die Ermittlung von Einstellwerten zum Hydraulischen Abgleich im Bestand bei weitgehend unbekannten Bauteilinformationen, wird jedoch eine ausreichende Genauigkeit erreicht. Wann das DIN-EN-12831-Beiblatt zur vereinfachten Berechnung der Raumheizlast zur Verfügung stehen wird, ist noch nicht bekanntgemacht worden. Der Bedarf an einem praxistauglichen offiziellen Näherungsverfahren ist jedoch groß.
Die neueste, vom Normenausschuss Heiz- und Raumlufttechnik (NHRS) empfohlene vereinfachte Gebäude-Heizlastberechnung nach dem Hüllflächenverfahren bzw. auf Basis des gemessenen Energieverbrauchs [4] ist in den meisten Softwarelösungen noch nicht integriert, teilweise aber in Vorbereitung. Von CAD-basierenden Programmen, wie etwa DDS-CAD, wird das Hüllflächenverfahren dagegen teilweise schon unterstützt, da die Gebäudehülle ohnehin Bestandteil der CAD-Planung ist.
Da die der Heizlastberechnung zugrunde liegenden Normen noch immer in Bewegung sind, befindet sich auch die Software im Fluss. Nicht alle am Markt verfügbaren Lösungen sind schon konsequent an den aktuellen Stand der Normen angepasst worden. Deshalb sollte man bei der Anschaffung und Anwendung einer Heizlast-Berechnungssoftware darauf achten, welches Datum die aktuelle Versionsnummer trägt, welchen Normenstand sie zur Grundlage hat und ob die Software regelmäßig durch Updates aktualisiert wird. Wichtig ist bei dieser relativ komplexen Software auch ein guter Support (Telefon, Fax, E-Mail, FAQ-/Online-Forum, Fernwartung etc.). Im Hinblick auf die Softwarekosten, die sich zwischen 0 Euro (App) und 5000 Euro (TGA-CAD mit integrierter Heizlast-Berechnung) bewegen, sollten bei einer Anschaffung auch die Folgekosten für Schulung, Einarbeitung, Updates/Upgrades bzw. Wartungsverträge sowie die Arbeitsgeschwindigkeit und die Nutzungshäufigkeit berücksichtigt werden. Marian Behaneck
Literatur
[1] DIN EN 12831 Heizungsanlagen in Gebäuden – Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast. Berlin: Beuth Verlag, August 2003
[2] DIN 4701 Regeln für die Berechnung des Wärmebedarfs von Gebäuden, Teil 1: Grundlagen der Berechnung; Teil 2: Tabellen, Bilder, Algorithmen; Teil 3: Auslegung der Raumheizeinrichtungen. Berlin: Beuth Verlag, März 1983 und August 1989; die Normen wurden durch DIN EN 12831 ersetzt
[3] DIN EN 12831 Beiblatt 1: Heizungsanlagen in Gebäuden – Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast – Nationaler Anhang NA. Berlin: Beuth Verlag, April 2004; Berichtigungen im Juli 2008 und im November 2010
[4] DIN EN 12831 Beiblatt 2 Heizungsanlagen in Gebäuden – Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast – Beiblatt 2: Vereinfachtes Verfahren zur Ermittlung der Gebäude-Heizlast und der Wärmeerzeugerleistung. Berlin: Beuth Verlag, Mai 2012
[5] DIN EN ISO 6946: Wärmedurchlasswiderstand und Wärmedurchgangskoeffizient – Berechnungsverfahren. Berlin: Beuth Verlag, April 2008
[6] DIN EN ISO 13370: Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden – Wärmeübertragung über das Erdreich – Berechnungsverfahren. Berlin: Beuth Verlag, April 2008
[7] BHKS, DIN, ZVSHK (Hrsg.): Heizungsanlagen in Gebäuden, Planung von Warmwasser-Heizungsanlagen – Kommentar zu DIN EN 12828. Berlin: Beuth Verlag, 2005
[8] Sommer, K.: Heizlastberechnung nach DIN EN 12831 – Auslegungskriterien für TGA-Planer. Köln: FH Köln, 2004
[9] Holzschuh, M.: Keine Angst vor der neuen Heizlast EN 12831. Karlsruhe, mh-Software, 2004
[10] N.N.: Heizlast-Berechnung einfach gemacht. Stuttgart: Gentner Verlag, SBZ Monteur 2-2009
Programme/Anbieter (Auswahl)
C.A.T.S. Heizlastberechnung http://www.cats-software.com
Dämmwerk 2013 http://www.bauphysik-software.de
DanBasic (vereinfachtes Verfahren) http://www.danfoss.de
DDS-CAD, Modul Heizlastberechnung http://www.ddsv.de
Dendrit-Heizlast (DIN EN 12831) http://www.dendrit.de
HEA Heizlastrechner (App) https://www.hea.de/
Heizlast DIN EN 12831 http://www.sss2000.de
Heizlast H7500 (ÖNORM und EN 12831) http://www.heizlast.at
Heizlastberechnung DIN EN 12831 http://www.numax.de
Heizlastberechnung DIN EN 12831 http://www.solar-computer.de
Heizlastberechnung nach DIN EN 12831 (App) http://www.honeywell-haustechnik.de
Heizlastberechnung nach DIN EN 12831 http://www.linearweb.de
Heizleistung APP/ Raumheizlast APP sites.google.com/ site/androidenergie
HSE (CAD-Modul) http://www.uponor.de
HT 2000 Heizlast EN 12831 http://www.willms.de
IWA Heizlastrechner (App) http://www.iwa.de
mh-EN 12831 http://www.mh-software.de
Nova Heizlastberechnung http://www.plancal.de
Rauwin Profi http://www.rehau.de
Rukon-HSR (CAD-Modul) http://www.tacos-gmbh.de
SHK Heizung / TGA Heizung http://www.hottgenroth.de
ThermoQuick IV https://www.dimplex.eu/de-de
Vaillant winSOFT http://www.vaillant.de
Viptool Building https://www.viega.de/de/homepage.html
Vitodesk https://www.viessmann.de/
Zvplan, Modul Heizlast EN 12831 http://www.consoft.de
