Wie funktioniert eigentlich eine Heizlast im Bestand?
SHK-ler werden häufig aufgefordert, die Haustechnik im Gebäudebestand zu optimieren. Sei es, dass die alte Heizungsanlage einer neuen weicht oder das andere Komponenten ausgetauscht werden.
Der hydraulische Abgleich des Heizungssystems oder die Erneuerung bestehender Heizkörper ist an die Gegebenheiten anzupassen. Und natürlich könnte man für diese Maßnahmen immer die Ideallösung anvisieren, also das punktgenaue Rechnen nach DIN EN 12831.
Dabei würde man aber auch häufig mit den berühmten Kanonen auf Spatzen schießen. Der Spatz wäre zwar am Ende erlegt, aber ein kleineres Kaliber hätte das auch geschafft.
Es stellt sich letztlich die Frage: In welchen Fällen ist es ausreichend eine Abschätzung vorzunehmen und unter welchen Bedingungen rechnet man nach dem aufwendigen Verfahren zur Heizlastberechnung nach DIN EN 12831?
Gründe für eine angepasste Auslegung
Beim Wärmeerzeuger
Ganz sicher sind nicht ohne Grund eine Palette von Wärmeerzeugern mit unterschiedlichen Leistungen oder Leistungsbereichen auf dem Markt. Das hat nicht nur preisliche Gründe. Ein 12-kW-Kessel ist natürlich auch günstiger als ein 120-kW-Kessel.
Aber neben der angepassten Summe für die Investition gilt es natürlich auch eine Überdimensionierung zu vermeiden, um die Effizienz und damit die Wirtschaftlichkeit über den gesamten Betriebszeitraum zu optimieren.
Eine geforderte Heizleistung von 12 kW mit 120 kW zu beantworten, würde ganz sicher zu einem ständigen Takten des Wärmeerzeugers führen. Dieser könnte nach dem Einschalten von seinen 120 kW nur 12 kW loswerden und würde nach kurzer Zeit wieder abschalten, um dann, wiederum nach kurzer Zeit, neu zu starten.
Der angepasste 12-kW-Kessel würde bei gleicher Anforderung nur einmal starten und dann vor sich hinbrennen. Nebenbei hat jeder Wärmeerzeuger in der Startphase ein echtes Handicap mit dem Wirkungsgrad und damit auch im Zusammenhang mit den resultierenden schädlichen Emissionen.
Es wird also pro erzeugter Kilowattstunde in der Startphase mehr Kohlendioxid produziert als im laufenden, am besten kontinuierlichen Betrieb. Das gilt auch für eine Wärmepumpe, wobei das Kohlendioxid nicht direkt an der Wärmepumpe ausgestoßen wird, sondern in irgendeinem Kraftwerk zur Stromerzeugung.
Bei einer Heizfläche
Egal ob Fußbodenheizung oder Heizkörper, diese Heizflächen arbeiten nur dann, wenn diese wärmer sind als der Raum, den diese beheizen sollen. Liegt eine angepasste Größe der Heizfläche vor, kann in der Regel die entstandene Heizlast entsprechend abgegeben werden.
Ist die Heizfläche jedoch unterdimensioniert, wird die Wunschtemperatur im Raum nicht erreicht. Man könnte zwar die Vorlauftemperatur anheben, um vielleicht doch noch ein befriedigendes Ergebnis zu erzielen, aber das kostet wieder Effizienzpunkte.
Muss der Wärmeerzeuger auch nur für eine Heizfläche im Hause eine höhere Temperatur bereitstellen, so erhöht sich letztlich der Energieverbrauch des gesamten Systems. Es ist also absolut sinnvoll und notwendig, eine Heizfläche den Anforderungen anzupassen.
In der Regel muss also zur korrekten Funktion einer Heizfläche das Verhältnis von angebotener Vorlauftemperatur und Temperaturspreizung des umlaufenden Heizwassers zu der geforderten Leistung im Raum passen. Das bedingt natürlich auch wieder, dass der bereitgestellte Volumenstrom dieser Heizfläche passt.
Die gesamte Anlage funktioniert also, wenn die Leistungsanforderung an eine Heizfläche bekannt ist und das Zusammenspiel von Volumenstrom und Vorlauftemperatur passt. Das bedeutet, und jetzt sind wir klar zurück beim Thema, dass man die angestrebte Leistung einer Heizfläche kennen sollte, wenn man diese optimal einbeziehen möchte.
So wurde früher gerechnet
Früher spukten noch 100 Watt pro Quadratmeter [W/m²] durch die Köpfe der Heizungsbauer. Ein Raum mit 10 Quadratmeter [m²] Grundfläche erforderte daher und nach einfachster Lehrmeinung einen Heizkörper von 1.000 Watt (denn 10 m² x 100 W/m² = 1.000 W).
Ein Wohnhaus mit 100 m² Grundfläche rief einen Wärmeerzeuger auf den Plan mit 10.000 W (denn 100 m² x 100 W/m² = 10.000 W). Das war einfach im Kopf zu rechnen und immer präsent, ist allerdings Geschichte des letzten Jahrtausends.
Aber so einfach wie damals, kann man auch heute die Heizlast eines Raumes oder eines Gebäudes abchecken. Allerdings wird der Leistungsfaktor in Abhängigkeit vom Baujahr des Hauses und von der beheizbaren Fläche des Gebäudes unterschieden.
Der korrekte Spruch für die abgekürzte Fassung zur Bestimmung einer notwendigen Wärmeleistung für Heizflächen oder Wärmeerzeuger lautet daher:
Wenn man die vereinfachte Formel zur Überprüfung heranzieht, stellt sich als Ablesebeispiel heraus, dass man von 1984 bis 1994 die Wohnhäuser bis 100 m² Nutzfläche tatsächlich mit 99 W/m², also annähernd 100 W/m² beheizen konnte.
In der Realität wird diese schnelle Art der Berechnung als Verfahren A bezeichnet. Das Verfahren B sieht entsprechend die Berechnung nach DIN EN 12831 vor und ist aufwendiger.
Vereinfacht zur Heizlast
Über Fläche des zu beheizenden Raumes, das Baujahr des Hauses sowie dessen Gesamtfläche und erhält man die Leistung, die zur Beheizung benötigt wird.
Erklärung zur Differenzierung
Man kann erkennen, dass in der Tabelle die Dämmstandards der jeweiligen Baujahre berücksichtigt werden. Ein Haus aus dem Jahre 2009 ist nach EnEV besser gegen Wärmeverluste gedämmt als ein Haus aus den Siebzigern des letzten Jahrhunderts.
Daher leuchtet es ein, dass sich diese bessere Dämmung und auch Gebäudedichtheit jeweils auf die notwendige Heizleistung des Wärmeerzeugers niederschlagen.
Aber warum hat die Größe eines Gebäudes einen Einfluss auf die aufzuwendende Leistung eines Heizkörpers? Dass die Leistung eines Wärmeerzeugers sich abhängig von der Größe und damit von der Wohnfläche ändert, hängt von dem Verhältnis der Außenfläche zum eingeschlossenen Volumen, dem sogenannten A/V-Verhältnis, ab (sprich: A zu V-Verhältnis).
Sie können hierzu auch die Skizze von einem Bungalow untersuchen. Der Quader der Skizze hat die Längen 5 × 10 × 20 m und ist damit ein großzügiges Haus mit 200 m² Wohnfläche. Würde man den Bungalow vervielfältigen und sechsmal zu einem Mehrfamilienhaus verschachteln, hätte man 1200 m² Wohnfläche.
Aber die Wohnungen im Mehrfamilienhaus hätten zusammen deutlich weniger Außenflächenanteile. Betrachten Sie mal den Quader mit Wohnung 5b. Er hat oben, unten sowie rechts und links keine Außenwand, sondern nur Nachbarn mit beheizten Räumen.
Es ist also nachvollziehbar, dass der spezifische Wert für die Heizleistung, bezogen auf den Quadratmeter der beheizten Fläche, für ein „großes“ Wohngebäude geringer ausfällt als für ein „kleines“ Gebäude.
Raumnummer Bezeichnung Wohnfläche in m² Heizlast nach DIN Heizlast nach Tabelle
0.1 HWR 10,2 377 349
0.2 Wohnen 24,7 914 627
0.3 Essen 18,1 670 762
0.4 Küche 10,1 374 411
0.5 Flur/Eing. 18,3 677 842
0.6 Garderobe 2,7 100 56
0.7 WC-Gast 2,7 100 145
0.8 Arbeit 11,6 429 597
1.1 Zimmer 1 16,3 603 626
1.2 Bad 8,3 307 690
1.3 Zimmer 2 15,4 570 591
1.4 Zimmer 3 15,8 585 588
1.5 Galerie 9,3 344 468
Zimmer 4 17 629 633
Summe 180,5 6679 7385
Ergebnis zur Heizlast der obenstehenden Grundrisse
Grenzen der Vereinfachung
In den Klassen der Berufsschulen und zur Meisterausbildung sowie in den Hörsälen der Hochschulen wird man aber von nun an nicht die Bücher und DIN-Normen zur Heizlast zuschlagen oder wegschmeißen. Die Vereinfachungen in dem beschriebenen Umfeld haben natürlich Grenzen.
Die vorgestellte Tabelle kommt für drei Arten von Wärmeerzeugern infrage. Werden andere Wärmeerzeuger ausgelegt, sollte grundsätzlich eine Heizlast nach DIN EN 12831 berechnet werden.
Man sollte auch bei einer Totalsanierung eines Gebäudes nach Möglichkeit die ausführliche Heizlast errechnen. Bei Neubauten stellt sich die Frage nach einer Abkürzung gar nicht, es wird nach DIN EN 12831 ausführlich ermittelt.
Will man einen Wärmeerzeuger für eine zu beheizende Wohnfläche oberhalb von 500 m² auslegen, sollte das Kurz-Verfahren ebenfalls nicht angewandt werden. Hier wird die ausführliche Heizlast auf den Plan gerufen.
Beide Verfahren im Vergleich
Um den Vergleich anstellen zu können, wird eine Heizlast nach DIN EN 12831 dem Tabellenverfahren gegenübergestellt. Allerdings sind hier die Daten eines modernen Gebäudes als sogenannte Referenz angesetzt.
Der Vergleich von abgekürztem und ausführlichem Rechnen gilt allerdings nur für diesen Neubau und nicht zwingend für alle alten Häuser.
Abkürzung gemäß Tabelle Heizlast nach DIN EN 12831
Öl/Gas x x
Pellet x x
Scheitholz x x
Wärmepumpe x
BHKW x
Solare Heizungsunterstützung x
Alternative Methoden
Um beispielsweise einen hydraulischen Abgleich durchführen zu können, ist es, wie bereits beschrieben, notwendig die entsprechende Leistung der Heizfläche zu kennen. Daher kann man natürlich auch rückwärts rechnen.
Das bedeutet, dass man sich einen Heizkörper anschaut und Rückschlüsse anhand der Bauart, Maße und angenommener Vor- und Rücklauftemperatur zieht. Ein zweilagiger Flachheizkörper in einem Wohnhaus aus dem Jahre 1980 kann durchaus in seiner damals geplanten Wärmeleistung ermittelt werden.
Hat man sich also auf ein Gebäude eingestellt und entsprechende Listen von Heizkörpern zur Hand, dokumentiert man die Zusammenhänge und findet einen Weg zum Abgleich. Hierzu sind natürlich bereits Apps am Markt, die eine solche Vorgehensweise unterstützen und die im SBZ Monteur bereits vorgestellt wurden. Das entspricht natürlich auch einer enormen Abkürzung.
Diese Abkürzung will ich hier nicht zerlegen und unnötig infrage stellen. Klar dürfte aber auch sein, dass eine solche Vorgehensweise nicht berücksichtigt, ob ein Heizkörper pumpennah oder weit entfernt von der Pumpe installiert ist. Der Heizkörper aus dem Beispiel der App könnte für ein kleines Einfamilienhaus ausreichend genau bestimmt sein.
Ein Mehrfamilienhaus mit großer Ausdehnung wird aber mit diesem Trick nicht sauber abgebildet. Zwei Heizkörper gleichen Typs könnten an unterschiedlichen Positionen im Strangverlauf installiert sein. Einmal unmittelbar in der Nähe der Pumpe und damit hydraulisch günstig. Der andere, sonst gleiche Heizkörper, könnte im entferntesten Winkel eines siebenstöckigen Wohnblocks nach 200 Meter Leitungslänge installiert sein. Würde man beide Heizkörper auf den gleichen Einstellwert bringen, wäre das Ergebnis nicht unbedingt zufriedenstellend.
Also, auch diese Abkürzung hat Einschränkungen bezüglich der Anwendbarkeit bei der Größe eines Gebäudes.
Fazit
Abkürzungen in Sachen Heizlast sollten gut überlegt werden und nur innerhalb der angegebenen Grenzen erfolgen. Aber immer den aufwendigen Königsweg zu gehen, ist nicht erforderlich.
Will der Kunde den Königsweg nicht bezahlen und führt die Abkürzung bereits zu einem akzeptablen Ergebnis, dann kann man sich auch darauf einlassen. Wird die Maßnahme auch noch gefördert, etwa durch KfW oder BAFA, richtet sich die Vorgehensweise natürlich auch nach den vorgeschriebenen Förderbedingungen.
Eine Zusammenstellung der dargestellten Vorgehensweisen finden Sie in den Fachregeln des VDZ unter dem Titel: „Optimierung von Heizungsanlagen im Bestand“
Dieser Artikel von Elmar Held ist zuerst erschienen in: SBZ Monteur 4-2018.
