Dimensionierung der Wärmepumpe: Darum ist die Heizlast so wichtig

Heizlast - Was ist das eigentlich?

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Die sogenannte Heizlast beschreibt die maximale Wärmemenge, die erforderlich ist, um ein Gebäude auch bei den tiefsten zu erwartenden Außentemperaturen auf eine angenehme Raumtemperatur zu bringen. Sie wird in Kilowatt (kW) angegeben und von Experten nach DIN EN 12831 berechnet.

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Um die Heizlast eines Gebäudes zu bestimmen, wird in der Regel eine detaillierte Wärmebedarfsanalyse durchgeführt. Dabei werden zahlreiche Faktoren berücksichtigt, wie beispielsweise die Größe und der Grundriss des Gebäudes, die Qualität der Dämmung, die Art und Anzahl der Fenster, die geografische Lage und die klimatischen Bedingungen sowie das gewünschte Komfortniveau in den Innenräumen. Mithilfe spezieller Berechnungssoftware oder Tabellenwerke können Experten, wie Energieberater oder auch Architekten und Ingenieure die erforderliche Heizlast präzise ermitteln, um die optimale Leistung der Wärmepumpe festzulegen.

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Ein genaues Verständnis der Gebäudeheizlast ist entscheidend, um eine Wärmepumpe effizient und wirtschaftlich zu betreiben. Ist die Wärmepumpe zu groß dimensioniert, führt dies zu einem ineffizienten Energieverbrauch und möglicherweise zu höheren Betriebskosten. Eine zu klein dimensionierte Wärmepumpe hingegen kann die Räume nicht ausreichend beheizen, was den Wohnkomfort erheblich beeinträchtigen kann. Durch eine sorgfältige Berechnung der Heizlast lassen sich unnötige Kosten vermeiden und der Energieverbrauch optimieren.

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Raumweise Heizlastberechnung:

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Die raumweise Heizlastberechnung geht einen Schritt weiter als die allgemeine Berechnung für das gesamte Gebäude. Hierbei wird jeder Raum individuell betrachtet. Das heißt, dass die speziellen Anforderungen und Bedingungen jedes Raumes – wie beispielsweise Größe, Isolierung, Anzahl der Fenster – in die Berechnung einbezogen werden. Das Resultat ist eine passgenaue Heizlösung für jeden Raum, die sowohl Komfort als auch Effizienz sicherstellt. Dadurch können alle Heizflächen so dimensioniert werden, dass jeder Raum entsprechend seinem tatsächlichen Wärmebedarf beheizt wird.

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Wie wird die Heizlast berechnet?

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In der DIN EN 12831 ist das Verfahren zur Heizlastberechnung beschrieben. Dabei handelt es sich um eine europäische Norm. Die Norm-Heizlast wird als jene Wärmeleistung beschrieben, die erforderlich ist, um die als Norm definierte Innentemperatur unter festgelegten Norm-Außenbedingungen zu erreichen.

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1. Bestimmung der klimatischen Bedingungen

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Der erste Schritt bei der Berechnung der Heizlast ist die Berücksichtigung der klimatischen Bedingungen am Standort des Gebäudes. Dazu gehört die Ermittlung der sogenannten Norm-Außentemperatur, also der tiefsten Temperatur, die in einem bestimmten Zeitraum (z. B. über 20 Jahre) im Durchschnitt erreicht wird. Diese Temperatur ist für die Auslegung der Heizlast entscheidend.

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2. Ermittlung der gewünschten Raumtemperatur

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Anschließend wird die gewünschte Raumtemperatur festgelegt, die in den einzelnen Räumen des Gebäudes aufrechterhalten werden soll. Üblicherweise liegt diese Temperatur in Wohnräumen bei etwa 20–22 °C, in Badezimmern bei 24 °C und in Schlafzimmern bei etwa 18 °C. Individuelle Wünsche und Forderungen werden hier natürlich berücksichtigt.

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3. Berechnung der Wärmeverluste

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Ein zentraler Bestandteil der Heizlastberechnung ist die Ermittlung der Wärmeverluste des Gebäudes. Diese treten hauptsächlich durch Transmission (Wärmeverlust durch Wände, Fenster, Dach, Boden) und Lüftung (Verluste durch das Lüften und durch Undichtigkeiten) auf. Die Wärmeverluste durch Transmission werden durch die U-Werte der Bauteile und deren Flächen bestimmt. Unter dem U-Wert, auch Wärmedurchgangskoeffizient genannt, versteht man den Wärmedurchgang durch Materie aufgrund des räumlichen Temperaturunterschieds. Die Lüftungsverluste hängen von der Luftwechselrate und dem Volumen des Gebäudes ab.

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4. Zusätzliche Wärmequellen berücksichtigen

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In einem weiteren Schritt werden interne Wärmequellen wie Beleuchtung, elektrische Geräte und Personen sowie solare Gewinne durch Sonneneinstrahlung berücksichtigt. Diese können die benötigte Heizleistung verringern.

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5. Berechnung der Gesamt-Heizlast

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Die Gesamt-Heizlast wird berechnet, indem man die einzelnen Wärmeverluste summiert und dann von diesen die internen und solaren Wärmegewinne abzieht. Dies ergibt die Netto-Heizlast, die durch die Wärmepumpe gedeckt werden muss.

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6. Dimensionierung der Wärmepumpe

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Nach der Ermittlung der Heizlast kann die Wärmepumpe entsprechend dimensioniert werden. Dabei sollte berücksichtigt werden, dass die Wärmepumpe im Dauerbetrieb wirtschaftlich und effizient arbeitet. Es kann auch sinnvoll sein, eine etwas höhere Leistung zu wählen, um zusätzliche Kapazitäten für besonders kalte Tage oder zur Abdeckung von Warmwasserbedarf zu haben.

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7. Dynamische Berechnung

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Zusätzlich zur statischen Heizlastberechnung, die sich auf die niedrigste Außentemperatur bezieht, kann auch eine dynamische Berechnung sinnvoll sein. Diese berücksichtigt die tageszeitabhängigen Temperaturschwankungen und das unterschiedliche Heizverhalten in den einzelnen Räumen. So kann die Wärmepumpe noch genauer auf den tatsächlichen Bedarf ausgelegt werden.

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Die genaue Berechnung der Heizlast ist essenziell, um eine Wärmepumpe optimal auszulegen und einen effizienten, wirtschaftlichen Betrieb zu gewährleisten. Es ist ratsam, diese Berechnung von einem Fachmann durchführen zu lassen, da viele Faktoren zu berücksichtigen sind und eine falsche Dimensionierung zu höheren Betriebskosten und einem unzureichenden Heizkomfort führen kann.

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Wärmepumpe richtig dimensionieren

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Um festzustellen, welche Größe Ihre Wärmepumpe haben sollte, können Sie einen Online-Konfigurator verwenden. Da die korrekte Dimensionierung jedoch von vielen verschiedenen Faktoren abhängt, ist eine Beratung durch einen Fachmann ratsam.

Ein Energieberater oder Heizungsexperte kann die optimale Größe der Wärmepumpe mithilfe spezieller Software ermitteln. Dabei trägt er relevante Daten ein oder nutzt vereinfachte Schätzmethoden. Ob die Berechnungsergebnisse realistisch sind, bewertet er durch seine Erfahrung.

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Heizwärmebedarf

Der Heizwärmebedarf des Gebäudes kann durch den Fachmann auf verschiedene Weise ermittelt werden. Bei Neubauten ist dieser Wert in den Bauunterlagen enthalten. Alternativ lässt sich der Heizwärmebedarf aus dem Energie- oder Bedarfsausweis entnehmen.

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Falls der Heizwärmebedarf nicht aus den Dokumenten hervorgeht, wird der Heizungsbauer eine detaillierte Berechnung der Heizlast durchführen und die sogenannte Norm-Heizlast bestimmen. Diese beschreibt den Wärmestrom, der benötigt wird, um an den kältesten Tagen des Jahres eine Raumtemperatur von 20°C zu erreichen. Die Norm-Heizlast entspricht der maximalen Heizleistung, die das Gebäude benötigt, während die Norm-Außentemperatur die tiefste Temperatur darstellt, die an zwei aufeinanderfolgenden Tagen zehnmal in 20 Jahren gemessen wurde. Für Berlin beträgt die Norm-Außentemperatur beispielsweise -16°C.. Der Fachmann sollte jedoch berücksichtigen, dass kurzfristige Temperaturabfälle auftreten können, die durch einen Pufferspeicher für einige Stunden überbrückt werden können.

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• Oft reicht es aus, die Heizlast auf Basis von Richtwerten zu ermitteln.
• Bei Gebäuden, die vor 1977 erbaut wurden, kann man von einem spezifischen Wärmebedarf von 130 bis 200 Watt pro Quadratmeter ausgehen.
• Häuser, die nach 1995 gebaut wurden, haben hingegen nur einen spezifischen Wärmebedarf von 40 bis 60 Watt pro Quadratmeter.
• Moderne Niedrigenergiehäuser kommen sogar mit 15 bis 40 Watt pro Quadratmeter aus.
• Die Faustregel lautet: Spezifischer Wärmebedarf x Quadratmeterzahl des Hauses = Heizlast.
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Vorlauftemperatur

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Die Leistung einer Wärmepumpe verringert sich leicht, wenn sie eine Vorlauftemperatur von 55°C erreichen muss, verglichen mit einer Vorlauftemperatur von nur 35°C. Deshalb spielt die Vorlauftemperatur eine entscheidende Rolle bei der Dimensionierung der Wärmepumpe.

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Warmwasserbedarf

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Eine Wärmepumpe kann nicht gleichzeitig den Warmwasserspeicher füllen und Heizwärme bereitstellen. Der Heizungsbauer muss daher diese Zeit von der Betriebsdauer der Wärmepumpe abziehen und die Leistung entsprechend höher ansetzen, damit in der verbleibenden Zeit ausreichend Heizwärme produziert werden kann. Die benötigte Laufzeit für die Warmwassererzeugung hängt von der Anzahl der Personen im Haushalt und ihrem Nutzungsverhalten ab:

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• Experten gehen von einem täglichen Verbrauch von 30 bis 60 Litern pro Person aus, in sparsamen Haushalten liegt dieser bei 15 bis 30 Litern pro Tag.
• Personen mit hohem Warmwasserbedarf benötigen bis zu 120 Liter täglich.
• Häufig sind auch Waschmaschinen oder Geschirrspüler an die Warmwasserversorgung angeschlossen, was den Bedarf um etwa 20 Liter pro Tag erhöht.

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Aus dem Warmwasserbedarf kann der notwendige Wärmebedarf für die Warmwasserbereitung berechnet werden, der auch die Speicherladezeit beeinflusst. Verschiedene Arten der Warmwasserbereitung können ebenfalls Auswirkungen auf diese Ladezeit haben.

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In der Regel wird die Wärmepumpe für den bivalenten, monoenergetischen Betrieb ausgelegt. Dabei legt der Fachmann den sogenannten Bivalenzpunkt fest, welcher die niedrigste Außentemperatur beschreibt, bei der die Wärmepumpe ohne Unterstützung durch den Heizstab noch die volle Heizleistung für das Gebäude erbringen kann. Die Leistung der Wärmepumpe hängt nämlich von dem zu erzielenden Temperaturhub ab – also der Differenz zwischen der Vorlauftemperatur und der Temperatur der Wärmequelle. Bei niedrigen Außentemperaturen wird dieser Temperaturhub größer, wodurch die Leistung der Wärmepumpe abnimmt.

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In vielen Fällen ist es ratsam, die Wärmepumpe nicht monovalent zu betreiben, da sie sonst für moderate Temperaturen überdimensioniert wäre.

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Sperrzeiten vom Energieversorger

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Einige Energieversorger bieten spezielle Tarife für Wärmepumpenstrom an, die mit Sperrzeiten verbunden sind. In diesen Zeiten kann der Energieversorger die Stromzufuhr zur Wärmepumpe für einige Stunden am Tag unterbrechen. Dies beeinflusst die Auslegung der Wärmepumpe, da diese in solchen Fällen etwas größer dimensioniert werden muss. Es ist daher sinnvoll, diesen Aspekt bereits in der Planungsphase zu berücksichtigen.

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Raumweise Heizlastberechnung: Bestimmung der optimalen Wärmeversorgung

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Die raumweise Heizlastberechnung ist ein zentraler Schritt zur Bestimmung des Wärmebedarfs eines Gebäudes und der optimalen Wärmeversorgung. Sie erlaubt es, den spezifischen Wärmebedarf jedes Raumes genau zu ermitteln und unterstützt so eine effiziente und kostengünstige Heizungsplanung.

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In jedem Gebäude treten unvermeidlich Wärmeverluste auf, die von den baulichen Eigenschaften und der Nutzung des Gebäudes abhängen. Der Transmissionswärmeverlust, der durch die Gebäudehülle wie Wände, Dach und Fenster entsteht, ist einer dieser Faktoren. Um diesen Verlust zu berechnen, ist der U-Wert eine wichtige Kennzahl, der Auskunft über die Isolierungseffizienz der Bauteile gibt.

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Ein weiterer Faktor ist der Lüftungswärmeverlust, der den Wärmeverlust durch den Luftaustausch zwischen Innen- und Außenluft beschreibt. Dieser Verlust wird stark vom Luftwechsel, der Gebäudedichtheit und dem Raumvolumen beeinflusst.

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Schließlich spielt auch die Zusatz-Aufheizleistung eine Rolle, die vor allem von der Speichermasse des Gebäudes abhängt. Die Speichermasse – ob leicht oder schwer – bestimmt, wie schnell ein Gebäude nach einer Temperaturabsenkung wieder aufheizt. Das Verständnis dieser drei Komponenten – Transmissionswärmeverlust, Lüftungswärmeverlust und Zusatz-Aufheizleistung – ist unerlässlich, um die optimale Wärmeversorgung eines Gebäudes zu ermitteln.

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Folgen der ungenauen Größenberechnung

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Die korrekte Dimensionierung einer Wärmepumpe ist entscheidend, da sowohl eine Über- als auch eine Unterdimensionierung erhebliche Nachteile mit sich bringen kann. In den meisten Fällen reicht eine Wärmepumpe als alleiniger Wärmeerzeuger aus, um Ihr Zuhause zu beheizen. Ist die Wärmepumpe jedoch zu klein dimensioniert, können im Winter Probleme auftreten. An besonders kalten Tagen könnte es passieren, dass die Wärmepumpe nicht genügend Wärme liefern kann.

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Andererseits führt der Betrieb einer zu großen Wärmepumpe, insbesondere in den Übergangszeiten, zu häufigem Ein- und Ausschalten, dem sogenannten Takten. Dies geschieht, weil der Wärmebedarf des Hauses im Tagesverlauf stark schwankt. Häufiges Takten vermindert die Effizienz der Wärmepumpe, was zu höheren Stromkosten führt, und verkürzt zudem die Lebensdauer des Heizsystems. Außerdem fallen die Anschaffungskosten für eine überdimensionierte Wärmepumpe deutlich höher aus als für ein optimal angepasstes Gerät.

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Deshalb ist es wichtig, bei der Dimensionierung der Wärmepumpe sorgfältig zu planen. Im Neubau ist dies relativ einfach, da durch die Planungsunterlagen des Hauses bereits viele relevante Daten vorliegen, die der Fachbetrieb für die Dimensionierung benötigt.

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In Bestandsgebäuden gestaltet sich die Planung etwas aufwändiger. Hier untersucht ein Energieexperte zunächst das Gebäude. Wenn Sie bereits eine Vorstellung davon haben, welche Art von Wärmepumpe Sie nutzen möchten, kann dies in die Planung einfließen. Bei Unsicherheiten wird er Ihnen die Vor- und Nachteile der verschiedenen Optionen erläutern und Sie bei Ihrer Entscheidung unterstützen.

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So wählen Sie die passende Wärmepumpe

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Um die passende Wärmepumpe für Ihr Zuhause auszuwählen, ist ein methodischer Prozess erforderlich, der sowohl technische Spezifikationen als auch Ihre persönlichen Bedürfnisse berücksichtigt. Es geht nicht nur darum, ein leistungsstarkes Modell zu wählen, sondern eines, das optimal auf die spezifischen Anforderungen Ihrer Immobilie abgestimmt ist.

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1. Heizlast bestimmen: Der erste Schritt besteht darin, den Wärmebedarf Ihres Hauses zu ermitteln. Hierfür nutzen Sie die Heizlastberechnung gemäß DIN EN 12831, die eine genaue und umfassende Analyse des Wärmebedarfs ermöglicht. Beziehen Sie einen Energieberater mit ein, der Ihnen in der Regel nicht nur bei der Ermittlung der Heizlast unter die Arme greift, sondern Sie auch bei der Wahl der richtigen Wärmepupe berät.

2. Richtwerte nutzen: Falls Sie keine detaillierte Berechnung vornehmen möchten oder einen schnellen Überblick benötigen, können Sie sich an den Richtwerten der DIN EN 12831 orientieren. Diese Werte helfen bei einer groben Einschätzung des Wärmebedarfs, sollten aber durch eine präzise Analyse ergänzt werden.

3. Überdimensionierung vermeiden: Wählen Sie nicht einfach die leistungsstärkste Wärmepumpe aus. Ein überdimensioniertes Gerät kann ineffizient sein, da es oft ein- und ausschaltet, was zu höheren Kosten und einer verkürzten Lebensdauer führt. Auch eine Unterdimensionierung wirkt sich negativ auf den Wohnkomfort aus.

4. Zukünftige Änderungen beachten: Sollten Sie planen Ihre Immobilie zu erweitern, energetisch zu Sanieren oder zu renovieren, kann es sinnvoll sein, eine leistungsstärkere Wärmepumpe zu wählen um auch den künftigen Anforderungen gerecht zu werden. Wird die Wärmepumpe im Rahmen einer energetischen Sanierung installiert, ist zu beachten, dass alle Komponenten und Maßnahmen exakt aufeinander abgestimmt werden.

5. Hersteller und Modelle vergleichen: Auf dem Markt gibt es zahlreiche Hersteller und Modelle von Wärmepumpen. Vergleichen Sie die technischen Spezifikationen, Energieeffizienz, Kosten und Kundenbewertungen, um die beste Option für Ihr Zuhause zu finden.

6. Fachberatung einholen: Es ist ratsam, einen Fachmann hinzuzuziehen, um die richtige Wärmepumpe auszuwählen und zu installieren. Ein Experte kann Sie umfassend beraten und sicherstellen, dass Sie die beste Wahl treffen. So müssen Sie sich keine Sorgen um die richtige Dimensionierung machen und können auf jahrelange Expertise vertrauen.

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Fazit

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Die präzise Heizlastberechnung ist bei der Planung und Installation einer Wärmepumpe unerlässlich. Eine falsch dimensionierte Wärmepumpe kann erhebliche Nachteile mit sich bringen: Eine zu kleine Anlage liefert nicht genug Wärme an kalten Tagen, während eine überdimensionierte Pumpe ineffizient arbeitet und höhere Betriebskosten sowie eine verkürzte Lebensdauer zur Folge hat. Daher ist eine sorgfältige Planung essenziell, um eine optimale Effizienz und Kosteneffektivität zu gewährleisten. Die Wahl der passenden Wärmepumpe sollte stets in enger Absprache mit einem Fachmann erfolgen, um alle relevanten Faktoren zu berücksichtigen und eine langfristig zufriedenstellende Lösung zu finden.

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