Die DIN EN 12831 regelt das Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast in Gebäuden und hat in Deutschland im April 2004 die bis zu diesem Zeitpunkt gültige DIN 4701 abgelöst. Länderspezifische Parameter und nationale Eingabedaten werden in den jeweilgen "nationalen Anhängen" geregelt. Der zur Zeit in Deutschland gültige nationale Anhang wurde im Juli 2008 veröffentlicht.
Die Grundzüge des Berechnungsverfahrens stellt die Berechnung der Norm-Transmissionswärmeverluste und der Norm-Lüftungswärmeverluste dar.
In den Norm-Transmissionswärmeverlusten sind die Wärmeverluste nach außen aufgrund der Wärmeleitung durch die umschließenden Flächen sowie der Wärmefluss aufgrund Wärmeleitung zwischen beheizten Räumen mit unterschiedlichen Temperaturen enthalten.
In den Norm-Lüftungswärmeverlusten sind die Wärmeverluste nach außen aufgrund der Lüftung oder Infiltration durch die Gebäudehülle enthalten
Die Heizlastberechnungen ergeben theoretische Werte. Bei der Heizflächenauslegung (z. B. Fußbodenheizung und/oder Wandflächenheizung) muss man die Fläche ermitteln, die wirklich Wärme in den Raum abgibt. Hier müssen dann Einrichtungsgegenstände (z. B. Einbauküche, Einbauschränke, Sitzmöbel), die bodengleich vorhanden sind, berücksichtigt werden. Die Flächen von einer Badewanne und/oder Duschwanne können mitgerechnet werden, wenn z. B. einer Fußbodenheizung die Rohre auch darunter verlegt werden.
Hier liegt auch der Grund, nach dem Einzug bzw. nach der Einrichtung ein Thermischer Abgleich durchgeführt werden muss, denn ein Hydraulischer Abgleich wird nach den theoretischen Einstellwerten der Heizlastberechnung (Raumheizlast) durchgeführt.
Die Praxis zeigt, dass die Ermittlung der Raumheizlast nach der normierten Heizlastberechnung DIN EN 12831 bei hocheffizienten Gebäuden (z. B. Heizlast im Passivhaus) zu extrem überdimensionierten Auslegungen führt. Mit der extrem hohen Energieeffizienz, die beim Passivhaus erreicht wird, wird der Heizwärmebedarf mit um 10 bis 20 kWh/(m²a) eigentlich völlig unbedeutend in Bezug auf die davon ausgehende Ressourcen- und Umweltbelastung. In einem funktionierenden Passivhaus ist der Verbrauch für Heizung automatisch vernachlässigbar gering (ca. ein Zehntel des sonst üblichen Verbrauches). Feldmessungen haben gezeigt, dass nicht nur in der Berechnung, sondern auch in der praktischen Baunutzung diese 90%ige Einsparung tatsächlich erreicht wird. Dies ist bei Einhaltung der baulichen und technischen Qualitäten des Passivhausstandards statistisch gesichert. Entscheidend ist dabei ausschließlich, dass ein funktionierendes Passivhaus erreicht wird. Unter diesen Umständen ist es nicht mehr wichtig, wie hoch die Jahresbedarfswerte im Einzelnen sind, weil der Passivhausstandard schon von sich aus einen extrem niedrigen Verbrauch garantiert, der eine dauerhaft ökonomisch und ökologisch vertretbare Versorgung "behagliche Räume" sicherstellt.
Ab April 2020 ist die DIN/TS 12831-1:2020-04 in Kombination mit der DIN EN 12831:2017 gültig. Ohne diesen Nationalen Anhang konnte bisher die DIN nicht angewendet werden bzw. führte zu viel zu hohen Heizlasten. Die Berechnung der Heizlast für Trinkwassererwärmungsanlagen wurde in die neue Normenreihe integriert.
Die Heizlastberechnung ist für die Auslegung des Wärmerzeugers und der Raumheizflächen notwendig. Alle Parameter müssen mit dem Bauherren festgelegt und schriftlich vereinbahrt werden. Außerdem geht die Berechnung davon aus, dass alle Räume nach den festgelegten Faktoren betrieben werden.
Der Gesamt-Normwärmeverlust eines beheizten Raumes setzt sich zusammen aus: Norm-Transmissionswärmeverluste
- Wärmeverluste an die äußere Umgebung
- Wärmeverluste durch unbeheizte Nachbarräume
- Wärmeverluste an das Erdreich
- Wärmefluss zwischen beheizten Zonen unterschiedlicher Temperatur
Norm-Lüftungswärmeverluste
Wärmezufuhr für Räume mit unterbrochenem Heizbetrieb, benötig eine zusätzliche Aufheizleistung (wird eigentlich im Wohnungsbau nicht eingeplant)
Unterlagen für die Berechnung: Lageplan mit Angaben von
- Himmelsrichtung
- Windanfall
- Höhe der Nachbargebäude
- geografische Lage zur Bestimmung der Abschirmungsklasse
Gebäudeplan Grundrisse Geschossgrundrisse
- Baubemaßung
- Nutzungsangaben
- Temperaturangaben
- Nummerierung der Räume
Gebäudeschnitt
- Lichte Raumhöhen
- Geschosshöhen
- Deckendicken
- Höhe der Brüstungen
Baubeschreibung (Schichtenaufbau der Bauelemente, Fenster, Türen)
Untersuchungen haben ergeben, dass die Wärmeerzeuger (und hier vor allen Dingen die Ölkessel) 1,8 bis 2,0mal größer dimensioniert wurden als notwendig. Hier war der Hintergrund wohl der "Angstfaktor", ein schnelleres Aufheizen bei der Trinkwassererwärmung oder bei Ölkessel die Möglichkeit einer niedrigen Einstellmöglichkeit. Auch die Raumheizlasten werden immer wieder nur "geschätzt" und nicht fachgerecht berechnet.
Die Folgen können sein,
- dass Brennwertkessel nicht im optimalen Arbeitsbereich gefahren werden
- dass Wärmepumpen zu groß ausgelegt werden
- dass die Umwälzpumpen zu groß ausgelegt werden
- dass die Rohrleitungen und Heizflächen zu groß ausgelegt werden
- dass ein hydraulischer Abgleich schwierig wird
- dass der Grundpreis von Energieversorgungsunternehmen (Gas, Fernwärme, Strom) zu hoch angesetzt wird
Außerdem wird oftmals nicht zwischen der Summe der Raumheizlasten und der Gebädeheizlast unterschieden. Wenn alle Raumheizlasten zusammengerechnet werden, dann ist am Ende der Wärmeerzeuger zu groß.
Hier muss beachtet werden, dass der Wärmefluß innerhalb der thermischen Hülle (zwischen den beheizten Räumen) für die Transmission und die Lüftung nicht berücksichtigt wird. Bei der Berechnung des Normalfalls (natürliche Lüftung, keine zusätzliche Aufheizleistung) ist die Gebäudeheizlast kleiner als die Summe der Raumheizlasten, weil nur der Transmissionswärmeverlust nach außen durch die Gebäudehülle und 50 % der Lüftungswärmeverluste berücksichtigt werden.
Mit der
DIN EN 12831 Beiblatt 2 - 2012-05 -
Heizungsanlagen in Gebäuden - Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast - Vereinfachtes Verfahren zur Ermittlung der Gebäude-Heizlast und der Wärmeerzeugerleistung - kann die Heizlast von Gebäuden im Bestand, z. B. für einen
Kesseltausch, näherungsweise ermittelt werden.
Die einfache Ermittlung der Heizlast der einzelnen Räume müssen nach dem gültigen ausführlichen Verfahren (Beiblatt 1) berechnet werden. Inhaltsverzeichnis des Beiblatts 2 der DIN EN 12831
1 Allgemeines
2 Verweisungen
3 Begriffe, Symbole und Abkürzungen
4 Darstellung der Verfahren
4.1 Allgemeines
4.2 Hüllflächenverfahren
4.3 Verbrauchsverfahren
4.3.1 Lastgangmessung
4.3.3 Auswertung der monatlichen Verbrauchsdaten
4.3.4 Vereinfachtes Verfahren mittels Jahresendenergieverbrauch
4.3.5 Vereinfachte Bestimmung der Wärmeerzeugerleistung für Heizung und Trinkwassererwärmung
- Anhang A (informativ) Vereinfachte Bestimmung der Wärmedurchgangskoeffizienten U
- Anhang B (informativ) Vereinfachte Datenaufnahme der Bauteilflächen
- Anhang C (informativ) Vereinfachte Bestimmung der Temperaturkorrekturfaktoren
- Anhang D (informativ) Vereinfachte Ermittlung des Warmwasserbedarfs in Gebäuden
- Anhang E (informativ) Beispielberechnung
Bei einer Heizkesselsanierung ist es immer wieder notwendig die aktuelle Heizlast für die Wärmeerzeugerleistung zu ermitteln. Besonders bei älteren Gebäuden gibt es in den meisten Fällen keine Unterlagen über die Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Werte [alt: k-Werte]). Erfahrungsgemäß sind die alten Heizkessel erheblich überdimensioniert und die Gebäude energetisch verbessert (Außendämmung, neue Fenster) worden. Deswegen sollte nicht die Heizleistung des alten Kessels ohne Überprüfung übernommen werden.
Für diesen Zweck stellt die DIN EN 12831 das Beiblatt 2 - 2012-05 zur Ermittlung der Heizlast ein Hüllflächenverfahren und zwei Verbrauchsverfahren zur Verfügung.
Hüllflächenverfahren
Mit dem
Hüllflächenverfahren wird durch
Vereinfachungen die
Gebäudeheizlast aus der Summe der
Transmissions- und
Lüftungswärmeverluste ermittelt. Die Ermittlung entspricht physikalisch dem Rechengang der "normalen" Heizlastberechnung.
So werden z. B.
- bei
unbekannten U-Werten anhand von Typologiewerten nach Bauteilaltersklassen entsprechende Tabellen aus
Anhang A entnommen
- ein pauschaler
Wärmebrückenzuschlag (U
WB von 0,10 W/m²·K) eingesetzt
- die
Raumtemperatur für ein Gebäude einheitlich mit
20 °C angenommen, wenn keine andere
Temperaturen vereinbart werden
- vereinfachte
Temperaturkorrekturfaktoren in Abhängigkeit der Einbausituation, für z. B. Bauteile, die an unbeheizte Nachbarräume oder an Erdreich grenzen, verwendet
- geometrische Vereinfachungen, z. B. Übermessen von Erkern oder Gauben
- Flächen mit ähnlichen
U-Werten und
Temperaturkorrekturfaktoren zusammengefasst. Es werden aber die
Norm-Außentemperaturen eingesetzt und keine Wärmequellen, z. B. solare
Wärmegewinne, berücksichtigt
Die
Temperaturkorrekturfaktoren fx sind der
Tabelle C.1 zu entnehmen. In der
Tabelle A.2 "Pauschalwerte für
Wärmedurchgangskoeffizienten" sind die
U-Werte abgestuft in
8 Baualtersklassen von 1918 bis 1995 gelistet. Im
Anhang A ist eine Methode zur Bestimmung des
U-Wertes durch
einfache Temperaturmessungen aufgeführt. Hier ist die
Genauigkeit der
Temperaturmessung besonders
wichtig, damit der
U-Wert einigermaßen genau berechnet werden kann.
Folgende
Temperaturen sind zu messen.
- Innentemperatur tint
- Außentemperatur te
- Wandinnentemperatur tsi
In der
Tabelle A.1 sind die
Übergangswiderstände R (Wandinnenflächen R
si = 0,13 m²·K/W) angegeben.
Der
Lüftungswärmebedarf wird über den
Außenluftwechsel, der sich aus der
angenommenen Dichtheit des
Gebäudes ergibt, errechnet. Dazu muss das
Volumen errechnet und die
Dichtheit des
Gebäudes (
dicht [n = 0,25 h
-1],
weniger dicht [n = 0,5 h
-1] und
undicht [n = 1,0 h
-1]) geschätzt werden. Zur
Berechnung des Lüftungswärmebedarfs wird die
Norm-Außentemperatur (
DIN EN 12831) des jeweiligen Ortes eingesetzt.
Zu diesem
Verfahren gibt es verschiedene
Computer-Rechenprogramme, aber eine
Handrechnung mit dem
Formular des Beiblattes 2 ist für kleine Objekte ohne weiteres möglich.
Im September 2017 wurde die DIN EN 12831-1 "Energetische Bewertung von Gebäuden - Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast - Teil 1: Raumheizlast" und die DIN EN 12831-3 "Energetische Bewertung von Gebäuden - Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast - Teil 3: Trinkwassererwärmungsanlagen, Heizlast und Bedarfsbestimmung" in Kraft getreten. Jetzt ist auch der Nationaler Anhang - Heizlast DIN SPEC 12831-1 veröffentlicht und wieder zurückgezogen.
Ab April 2020 ist die DIN/TS 12831-1:2020-04 in Kombination mit der DIN EN 12831:2017 gültig. Ohne diesen Nationalen Anhang konnte bisher die DIN nicht angewendet werden bzw. führte zu viel zu hohen Heizlasten. Die Berechnung der Heizlast für Trinkwassererwärmungsanlagen wurde in die neue Normenreihe integriert.
Dadurch sind viele Berechnungsgrundlagen der alten DIN ungültig.
Die
DIN/TS 12831-1 "Verfahren zur Berechnung der Raumheizlast - Teil 1: Nationale Ergänzungen" in
Kombination mit
DIN EN 12831-1 "
Energetische Bewertung von Gebäuden - Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast - Teil 1: Raumheizlast" beschreibt die Ermittlung der Heizlast eines Gebäudes oder Raumes und ist Ausgangspunkt für die Auslegung von
Heizflächen, Rohrleitungen und
Wärmeerzeugern. Dieses
Normendoppel ersetzt alle bisher bekannten Teile der
DIN EN 12831.