Heizlast & Heizlastberechnung: Das müssen Sie wissen
Damit Ihre Heizanlage optimal funktionieren kann, muss sie richtig dimensioniert und ausgelegt sein. Fällt die Anlage zu klein oder zu groß aus, arbeitet Sie ineffizient und kann die Betriebskosten erhöhen. Eine präzise Berechnung der Heizlast ist demnach unerlässlich um zu gewährleisten, dass Sie es immer angenehm warm haben und Ihre Wärmepumpe effizient arbeitet. Wir verraten Ihnen, was es mit der Heizlast auf sich hat, was sie vom Wärmebedarf abgrenzt und was sich hinter der Heizlastberechnung verbirgt.
Wärmepumpe richtig dimensionieren: Warum ist es so wichtig?
Das die Wärmepumpe richtig dimensioniert ist, ist entscheidend für ihre Effizienz, Langlebigkeit und Wirtschaftlichkeit. Optimal arbeitet das Heizsystem, wenn es genau auf den Wärmebedarf Ihres Gebäudes zugeschnitten ist. Zu klein oder zu groß dimensionierte Anlagen bringen verschiedene negative Auswirkungen mit sich.
- Effizienzverlust: Falsch dimensionierte Wärmepumpen haben einen erheblichen Einfluss auf die Effizienz der gesamten Anlage. Ist sie überdimensioniert, schaltet die häufiger ein und aus. Dieser Vorgang wird als “Takten” bezeichnet und erhöht den Verschließ, während die Effizienz sinkt, da die Wärmepumpe im Startprozess einen erhöhten Energieverbrauch hat. Zu kleine Anlagen dagegen, laufen ständig auf Höchstleistung, was vermehrt Energie verbraucht und zu einem ineffizienten Betrieb führt.
- Komforteinbußen: Nicht korrekt dimensionierte Wärmeerzeuger haben Probleme das Gebäude gleichmäßig zu heizen. Oft liefern zu große Anlagen zu viel Wärme auf einmal, was in Temperaturschwankungen resultiert. Ist die Wärmepumpe zu klein, kann der Wärmebedarf bei Kälte oft nicht gedeckt werden, was den Wohnkomfort erheblich schmälert.
- Erhöhte Kosten: Überdimensionierte Wärmepumpen sind sowohl in Anschaffung als auch Betrieb teurer, da nicht im optimalen Wirkungsgrad gearbeitet wird. Durch das “Takten” können zudem höhere Wartungskosten entstehen. Haben Sie eine zu kleine Wärmepumpe benötigen Sie unter Umständen eine zusätzliche Heizquelle um Ihren Bedarf zu decken, was wiederum die Vorteile der Wärmepumpe schmälert.
- Längere Lebensdauer: Ist die Wärmepumpe richtig dimensioniert arbeitet sie im optimalen Bereich. Sie ist also besonders effizient und kann ihre maximale Lebensdauer erreichen. Überdimensionierte Wärmeerzeuger verschleißen schneller, während unterdimensionierte stark beansprucht werden. In beiden Fällen, zieht dies in der Regel eine verkürzte Lebensdauer mit sich.
- Nachhaltigkeit: Eine optimale Dimensionierung wirkt sich positiv auf die Umwelt aus. Effiziente Anlagen brauchen weniger Strom, was Ressourcen schont. Somit wird dazu beigetragen weniger Energie zu verschwenden und den CO₂-Ausstoß gering zu halten.
Damit Sie das volle Potenzial Ihrer Wärmepumpe ausschöpfen und im gleichen Schritt Energie und Kosten sparen können, ist die richtige Dimensionierung unabdinglich. Um die passende Größe zu ermitteln, ist eine individuelle Anpassung an den Wärmebedarf des Gebäudes erforderlich. Durch die Unterstützung und Planung eines professionellen Energieberaters wird dies gewährleistet.
Neben der Heizlast spielt auch die Art des Heizsystems eine Rolle. Besonders effizient arbeiten Wärmepumpen in Kombination mit Niedertemperatursystemen, wie einer Fußbodenheizung. Diese Art von Heizsystemen benötigen niedrigerer Vorlauftemperaturen, die Differenz zwischen der Temperatur der Wärmequelle (z.B. der Außenluft) und der des Heizsystems fällt also geringer aus, was die Effizienz der Wärmepumpe erhöht. Je höher die Vorlauftemperatur, desto mehr Energie ist erforderlich um die benötigten Temperaturen zu erreichen. Bei modernen Wärmepumpen sind in der Regel aber Vorlauftemperaturen bis zu 70°C möglich.
Was ist die Heizlast?
Die sogenannte Heizlast ist ein zentraler Begriff der Heiztechnik. Sie bezieht sich auf die Menge an Wärmeenergie die benötigt wird um die gewünschte Raumtemperatur in einem Gebäude zu erreichen und konstant zu halten.
Warum ist die Heizlast nun so entscheidend für die Auslegung der Wärmepumpe? Durch die richtige Dimensionierung wird gewährleistet, dass die Wärmepumpe genau die Energiemenge liefert, die benötigt wird um ein Gebäude zuverlässig zu beheizen. Zu kleine Anlagen können bei niedrigen Temperaturen nicht genügend Wärme liefern, während zu große Geräte durch häufiges Takten ineffizient arbeiten und schneller Verschleißerscheinungen zeigen.
Die Heizanlage wird also entsprechend der berechneten Heizlast ausgewählt. Dabei muss nicht nur die Heizleistung, sondern auch die Warmwasserbereitung berücksichtigt werden. Die Leistung der Wärmepumpe muss hoch genug sein, damit Wärmeverluste ausgeglichen werden können. Um die gewünschte Innentemperatur halten zu können, ist eine bestimmte Kesselleistung von Nöten.
Die Norm-Heizlast kann zur Dimensionierung der Wärmepumpe ermittelt werden oder aber Raumweise um einzelne Heizflächen auszulegen. Gerade in Bestandsgebäuden sind sowohl Kessel, als auch Heizflächen leider oft überdimensioniert, was zu einer ineffizienten Heizleistung führt. Bedenken Sie zudem, dass auch kleinste Veränderungen an der Gebäudehülle, wie der Austausch alter Fenster, Auswirkungen auf die Heizlast haben. Die Heizlast muss also im Zuge von Umbauten, Heizungsmodernisierungen bzw. Heizungstausch und bei Neubauten ermittelt werden.
Heizlast und Heizwärmebedarf: Was ist der Unterschied?
Vielleicht haben Sie neben der Heizlast, schon einmal vom Heizwärmebedarf bzw. Wärmebedarf gehört. Auch wenn diese Begrifflichkeiten recht ähnlich klingen mögen, machen sie unterschiedliche Aussagen über das Gebäude.
- Heizlast: Gibt Hinweise bezüglich der Kesselleistung
- Heizwärmebedarf: Gibt an, welcher Wärmebedarf über ein Jahr hinweg pro Quadratmeter aufgebracht werden muss.
Demnach ist der Heizwärmebedarf relevant für die energetische Qualität des Gebäudes, um die Leistung des Kessels zu ermitteln, eignet er sich allerdings nicht.
Heizlastberechnung: Einflussfaktoren
Für die richtige Dimensionierung der Wärmepumpe benötigen wir Kenntnis über die jeweilige Heizlast. Eine Anpassung der Heizungsanlage im Nachhinein ist beinahe unmöglich, weshalb Sie die richtigen Werte noch bei der Planung ermitteln sollten. Doch wie geht man dabei eigentlich vor?
Für Laien, ist es nahezu unmöglich, die Heizlast selbst zu berechnen, weshalb es unerlässlich ist einen Energieexperten mit einzubeziehen. Dieser hilft Ihnen in vielen Fällen nicht nur bei der Ermittlung der Heizlast, sondern auch der Wahl der passenden Wärmepumpe. Zwar finden Sie auch Online Rechner im Internet, die eine Heizlastberechnung anbieten, diese ersetzen eine professionelle, individuelle Beratung aber nicht und sollten lediglich als Orientierungshilfe betrachtet werden.
Heizlastberechnung: Die DIN EN 12831
Die DIN EN 12831 dient als Grundlage für die Berechnung der Heizlast. Hierbei handelt es sich um eine europäische Norm, die das Verfahren zur Ermittlung der Norm-Heizlast von Einzelräumen, einzelnen Gebäudeteilen, sowie kompletten Gebäuden. Die Norm-Heizlast beschreibt die Wärmeleistung die benötigt wird um vordefinierte Norm-Innentemperaturen unter vordefinierten Norm-Außentemperaturen zu ermöglichen.
Für die raumweise Heizlastberechnung wurde eine zusätzliche technische Spezifikation in Form der DIN/TS 12831-1:2020-04, entwickelt. Diese beruht auf der Heizlastberechnung nach DIN EN 12831-1:2017, Abschnitt 6. Hier wird eine präzise Grundlage für die Auslegung der Heizungsanlage bereitgestellt, das allerdings Kenntnis geometrischer sowie wärmetechnischer Parameter voraussetzt. In Anschnitt 7 und 8 der DIN EN 12831-1:2017 finden sich vereinfachte Verfahren, die dann zum Tragen kommen, wenn weniger Details benötigt werden bzw. bekannt sind.
Wärmeverluste über die Gebäudehülle
Jedes Gebäude setzt sich aus einer Vielzahl von Bauelementen zusammen. All jene haben Einfluss auf die Energieeffizienz der Immobilie, sowie die Heizlast. Durch die Gebäudehülle, also Elemente wie Dach, Fenster, Türen und Fassade entstehen Wärmeverluste:
Transmissionswärmeverluste
Transmissionswärmeverluste beziehen sich auf Verluste durch die Gebäudehülle. Sie entstehen durch die Wärmeleitung innerhalb verschiedener Bauteile und werden berechnet, indem die Fläche jeder Komponente mit dessen Wärmedurchgangskoeffizienten (auch U-Wert genannt) sowie dem Temperaturunterschied zwischen Innen- und Außenbereich multipliziert wird.
Lüftungswärmeverluste
Der Luftaustausch zwischen Außenluft und jener im Gebäudeinneren, sorgt für Verluste. Wie viel Wärme dabei verloren geht hängt von verschiedenen Faktoren ab:
- Menge an Luft die ausgetauscht wird
- Temperaturunterschied zwischen Außen- und Innenluft
- Wärmekapazität der Luft
Zusatz-Aufheizleistung
Durch eine Unterbrechung des Heizbetriebs, wie es beispielsweise bei einer Nachtabsenkung der Fall ist, kühlt das Gebäude ab. Um die gewünschte Raumtemperatur wieder zu erreichen, ist zunächst eine erhöhte Energiezufuhr nötig. Diese wird auch Zusatz-Aufheizleistung genannt.
Die Gesamtheizlast einer Immobilie wird über das Hüllenflächenverfahren berechnet. Dafür werden Transmissionswärmeverluste, Lüftungswärmeverluste und Zusatz-Aufheizleitung zusammengerechnet. Durch Dämmung der Gebäudehülle und dem Austausch alter Fenster und Türen gegen moderne, effiziente Varianten lassen sich Wärmeverluste reduzieren.
Größe und Geometrie des Gebäudes
Nicht nur über die einzelnen Komponenten der Gebäudehülle entstehen Wärmeverluste. Auch die Größe und Geometire der Immobilie tragen dazu bei. Größere Grundfläche und Volumen sorgen dafür dass es mehr Fläche gibt über die Wärme abwandern kann. Ein kleineres Gebäude wird demnach weniger Energie benötigen, als ein großes mit weitläufiger Grundfläche bei gleichen Isolationseigenschaften.
Darüber hinaus kann sich die Form einer Immobilie, auf die Zahl der Wärmebrücken auswirken. Wärmebrücken sind Bereiche der Gebäudehülle wie Balkonanschlüsse oder Fensterrahmen, über die Wärme schneller übertragen wird, als in anliegenden Bereichen. Verfügt ein Gebäude also über viele Ecken, Vorsprünge oder Einbuchtungen bestehen potenziell mehr Wärmebrücken, als bei vergleichsweise kompakten Gebäuden.
Heizlastberechnung: Beeinflussende Größen und Werte
Verschiedene Größen und Werte beeinflussen die Heizlast eines Gebäudes. Im Folgenden finden Sie eine Übersicht über die relevantesten Begriffe:
Der Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert)
Der Wärmedurchgangskoeffizient, auch U-Wert genannt, wird als Maß für die Wärmeleitfähigkeit eines Bauteils herangezogen. Der U-Wert gibt an, wie viel Wärme pro Quadratmeter Fläche pro Grad Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Außenbereich durch ein Bauteil strömt. Bei einem niedrigen U-Wert entweicht folglich weniger Wärme, was für eine gute Wärmedämmung steht.
Luftwechsel
Damit Lüftungswärmeverluste ermittelt werden können, benötigen Sie Kenntnis darüber wie oft und intensiv ein Raum gelüftet wird. Faktoren wie Gebäudedichtheit und das Raumvolumen werden hierbei berücksichtigt. Die sogenannte Luftwechselrate zeigt wie oft das gesamte Raumvolumen innerhalb einer Stunde durch neue Luft ersetzt wird. Das heißt aber nicht zwangsläufig, dass der ganze Raum frische Luft abbekommt, da die Geometrie des Zimmers Einfluss auf die Verteilung der Luft hat.
Um Lüftungswärmeverluste zu berechnen benötigen Sie zudem Kenntnis über die Dichtheit des Gebäudes, sowie dessen Volumen.
Speichermasse
Die Fähigkeit eines Baustoffs Wärme zu speichern und wieder abzugeben wird als Speichermasse bezeichnet. Stoffe mit hoher Dichte, wie es z.B. bei Stein oder Beton der Fall ist, verfügen im Regelfall über eine hohe Speichermasse. Einmal erwärmt, geben Sie die Wärme nur langsam wieder ab, auch wenn die Heizquelle schon gar nicht mehr aktiv ist. Bei Gebäuden mit hoher Speichermasse werden Temperaturschwankungen reduziert, während welche mit geringer Speichermasse deutlich eher auf Temperaturänderungen reagieren. Das wiederum kann höhere Aufheizleistungen erforderlich machen um die Innentemperatur konstant aufrecht zu erhalten.
Außentemperatur, Innentemperatur und Energiebedarf: Welche Rolle spielen diese Werte?
Ein wichtiger Faktor um den Heizbedarf korrekt zu ermitteln, ist der Unterschied zwischen Innen- und Außentemperatur. Diese Differenz, die auch als Temperaturgradient bezeichnet wird, wirkt sich darauf aus, wie viel Wärme durch die Elemente des Gebäudes nach außen fließt. Je größer die Differenz zwischen Innentemperatur und Außentemperatur, desto mehr wird die Wärme vom wärmeren Bereich zum kälteren fließen.
Damit Sie Ihren Wärmebedarf optimal bestimmen können, sollten Sie sowohl die gewünschte Raumtemperatur im Inneren, als auch die Auslegungstemperatur, sowie den gesamten Energiebedarf berücksichtigen. Die Auslegungstemperatur bezieht sich dabei auf die tiefste zu erwartende Außentemperatur, die für jede Region Normmäßig festgelegt wird. Die Werte der Außentemperatur variieren dabei stark, je nach Lage und lokalem Klima. Der gesamte Energiebedarf resultiert aus der Summe des Wärmebedarf alle Zimmer, wobei auch Umgebungsbedingungen und bautechnische Eigenschaften zu berücksichtigen sind.
Wärmepumpe richtig Dimensionieren: Wichtige Faktoren
Damit Ihre Wärmepumpe richtig dimensioniert werden kann und Sie keine erhöhten Kosten oder ineffiziente Arbeitsweisen einstecken müssen, ist die richtige Dimensionierung der Anlage das A und O. Folgende Faktoren spielen dabei eine Rolle:
- Die Fläche des Gebäudes: Mit zunehmender Gebäude Größe, steigt auch der Wärmebedarf
- Vorverbräche der Heizung: Energiereserven, die schon im System sind, bevor die Wärmepumpe zu arbeiten beginnt
- Gebäudedämmung: Je besser der Dämmzustand, desto weniger Wärme dringt durch Gebäudeelemente nach außen
- Regionales Klima: Auch regionale Wetter-Gegebenheiten beeinflussen den Wärmebedarf
- Heizelemente: Verschiedene Heizelemente, weisen auch verschiedene Reaktionszeiten und Wärmeübertragungseffizienzen auf
- Individuelle Heizgewohnheiten: Die Heizgewohnheiten der Bewohner beeinflussen den Wärmebedarf eines Gebäudes
Fazit
Die richtige Dimensionierung einer Wärmepumpe ist entscheidend für Effizienz, Komfort und Nachhaltigkeit. Eine unpassend ausgelegte Anlage kann nicht nur zu unnötig hohen Betriebskosten, sondern auch zu erhöhtem Verschleiß und Komforteinbußen führen. Daher ist eine genaue Berechnung der Heizlast unerlässlich. Nur so lässt sich sicherstellen, dass die Wärmepumpe optimal auf den individuellen Wärmebedarf des Gebäudes abgestimmt ist und somit ihre volle Leistung entfalten kann. Neben der Heizlast spielen Faktoren wie Gebäudedämmung, regionale klimatische Bedingungen und das Heizsystem eine wichtige Rolle. Die Unterstützung durch einen Energieexperten ist unverzichtbar, um langfristig Kosten zu sparen und umweltfreundlich zu heizen.
