IKZ-HAUSTECHNIK, Ausgabe 21/2003, Seite 36 ff.

HEIZUNGSTECHNIK

Europäisierte Heizlastberechnung

DIN EN 12831 löst nationale DIN 4701 ab

*Hans Markert · Dr. Lutz Blaich - Teil 1

Die DIN EN 12831 ist seit August dieses Jahrs nun gültige Norm in Deutschland und löst damit die Wärmebedarfsnorm DIN 4701 bis zum 31.3.2004 ab. Sie trägt die offizielle Bezeichnung "Heizungsanlagen in Gebäuden, Verfahren zur Berechnung der Normheizlast". Damit endet eine Berechnungsvorschrift, die dann mehr als 20 Jahre gültig war. Die IKZ-HAUSTECHNIK greift die damit einhergehenden Veränderungen auf und widmet der DIN EN 12831 zwei aufeinander folgende Teile.

Neuerungen im Überblick

Prinzipiell könnte man schon heute in Verbindung mit Anhang D der EN 12831 und den Norm-Außentemperaturen der DIN 4701 Teil 2 nach der neuen Norm rechnen, realistischerweise wird man aber noch auf den Nationalen Anhang (NA) warten müssen, der noch im Dezember erscheinen soll. Im NA werden nationale Festlegungen getroffen wie z.B. Norm-Außentemperaturen, Norm-Innentemperaturen, Rechenwerte für Temperaturen unbeheizter Nachbarräume, Berücksichtigung landesspezifischer Bauweisen in Bezug auf die Luftdichtigkeit des Gebäudes oder Berechnungsvorschriften zur Ermittlung des Innentemperaturabfalls bei unterbrochenem Heizbetrieb, darüber enthält er neben einem ausführlichen Beispiel auch die Berechnungsformulare für die Heizlastberechnung.

Ein Novum an der Norm ist, dass es ein

Berechnungsverfahren enthält. Das vereinfachte Berechnungsverfahren darf bei Wohngebäuden bis zu drei Wohneinheiten und mit einer Luftdichtigkeit der Gebäudehülle vom n50 bis zu 3h-1 angewendet werden.

Zunächst stellt sich die neue Heizlastberechnung verwirrend vor, da man sich an neue Begriffe, Symbole und Indizes gewöhnen muss:

Neben den neuen Begriffen entfallen auch eine Reihe alter gewohnter Bergriffe. Daraus lassen sich schon die wesentlichen Änderungen gegenüber DIN 4701 erkennen (Tabelle 4).

Es entfällt weiterhin die Berücksichtigung teilweiser eingeschränkter Beheizung von Gebäuden sowie die Berechnung des Krischer-Wertes D.

Worin unterscheiden sich nun DIN 4701 und DIN EN 12831? Zunächst liegen beiden Normen die gleichen physikalischen Grundgleichungen zugrunde (s. Gegenüberstellung DIN 4701/DIN EN 12831)

Diese Grundformeln gelten sowohl für das ausführliche als auch für das vereinfachte Verfahren. Dennoch gibt es gravierende Unterschiede in der Berechnung, die zu nicht unerheblichen Unterschieden im Ergebnis zwischen EN 12831 und DIN 4701 führen können. Im Folgenden werden die wichtigsten Unterschiede und Neuerungen zwischen den beiden Normen dargestellt, wobei in dieser Ausgabe zum Einstieg der Schwerpunkt auf das vereinfachte Verfahren gelegt wird. Das ausführliche Verfahren wird in der nächsten Ausgabe vorgestellt.

 

Norm-Transmissionswärmeverluste

Im vereinfachten Verfahren werden wie gewohnt die Flächen berechnet und die U-Werte eingetragen. Allerdings werden hier nur die Außenflächen berücksichtigt, keine Innenverluste. Die Wärmeverluste werden gemäß Tabelle 5 mit einem Temperaturkorrekturfaktor fk in Abhängigkeit von der Umgebungssituation korrigiert.

DIN EN 12831 berücksichtigt für alle Flächen mit Wärmeverlusten nach außen (Außenwände, an unbeheizte Nachbarräume und an Erdreich grenzende Flächen) den Einfluss von Wärmebrücken. Im vereinfachten Verfahren wird immer der Wärmebrückenzuschlag DUWB = 0,10 W/(m2 · K) gesetzt. Da dies im vereinfachten Verfahren immer zutrifft, ist demgemäß immer der Wärmebrückenzuschlag zu berücksichtigen.

 

 

Im vereinfachten Verfahren werden keine Innenverluste berechnet, daher werden Räume mit höheren Innentemperaturen (+ 4 K, z.B. Bad = 24°C) mit einem Faktor pauschal mit fDq = 1,5 berücksichtigt. Der Transmissionswärmeverlust wird also wie folgt berechnet:

fT = SA · (U + DUWB) · (qint - qe) · fk

mit

fT = Transmissionswärmeverlust in W

A = Fläche in m2

U = U-Wert in W/(m2 · K)

DUWB = Wärmebrückenzuschlag in W/(m2 · K)

qint = Innentemperatur in °C

qe = Außentemperatur in °C

fk = Temperaturkorrekturfaktor

Gemäß NA muss als "Zwischenwert" analog zum ausführlichen Verfahren aber zuerst der neu eingeführte Wärmeverlustkoeffizient HT in W/K berechnet werden. Dieser Wert HT ist aus der DIN 4108 bekannt und wird im ausführlichen Verfahren noch genauer erläutert. Er stellt eine wichtige Größe zur Berechnung des Jahresheiz-Wärmebedarfs dar. Der Wärmeverlustkoeffizient HT wird berechnet gemäß der Formel

HT = SA · (U + DUWB) · fk [W/K]

sodass der Transmissionswärmebedarf sich aus

fT = HT · (qint - qe) [W]

ergibt. In diesem Sinne wurde auch das Formblatt zur Berechnung der Norm-Heizlast gestaltet.

Norm-Lüftungswärmeverlust

Aufgrund der Vorgabe, dass das vereinfachte Verfahren neben der Beschränkung bis zu 3 Wohneinheiten auch nur für eine Gebäudedichtheit bis n50 = 3 h-1 (Luftwechsel bei 50 Pa Differenzdruck zwischen innerhalb und außerhalb des Gebäudes) zulässig ist - also für sehr dichte Gebäude - kennt das vereinfachte Verfahren keine aufwendige Berechnung der infiltrierten Außenvolumenströme durch freie Lüftung, sondern rechnet ausschließlich mit dem Mindest-Volumenstrom:

fV = 0,34 · Vmin · (qint - qe)

mit

fV = Lüftungswärmeverlust in W

0,34 = Konstante cp · r in kJ/(m3 · K)

Vmin = VR · nmin in m3/h

Unterbrochener Heizbetrieb

Die Einführung einer Zusatz-Aufheizleistung für unterbrochenen Heizbetrieb ist eine wesentliche Neuerung der DIN EN 12831. Diese muss aber ausdrücklich mit dem Bauherren vereinbart werden, gegebenenfalls raumweise.

Für Räume mit unterbrochenem Heizbetrieb kann in beiden Verfahren eine zusätzliche Aufheizleistung berücksichtigt werden. Sie ist abhängig,

Es stehen zwei Tabellen zur Verfügung: für 0,1-fache und 0,5-fache Luftwechselrate. Diesen Tabellen sind die Wiederaufheizfaktoren fRH in W/m2 zu entnehmen. Im NA ist festgelegt, dass im vereinfachten Verfahren nur die Tabelle mit 0,5-facher Luftwechselrate zu verwenden ist (Tabelle 6).

Die Einteilung der Gebäudemasse erfolgt nach folgenden Kriterien:

Mit dem ermittelten Wert fRH wird die Wiederaufheizleistung zu fRH = A · fRH

mit

fRH = zusätzliche Wiederaufheizleistung in W

A = Nettofläche des Raumes in m2

fRH = Wiederaufheizfaktor in W/m2

berechnet.

Normheizlast für einen beheizten Raum

Wie bereits unter den Ausführungen zum Transmissionswärmeverlust beschrieben, berücksichtigt das vereinfachte Verfahren keine Innenverluste. Daher werden Räume mit höheren Raumtemperaturen (> 4 K) mit einem Temperatur-Korrekturfaktor von fDq 1,5 beaufschlagt. Der Temperaturfaktor beträgt ansonsten 1,0. Der Wärmeverlust eines Raumes berechnet sich daher zu

f = (fT + fV) · fDq [W]

mit

fDv = Temperaturfaktor, der den zusätzlichen Wärmeverlust von Räumen mit höherem Temperaturniveau zu Nachbarräumen berücksichtigt.

Die Normheizlast eines Raumes ergibt sich also bei Berücksichtigung einer Wiederaufheizleistung zu

fHL = f + fRH [W]

Gesamte Normheizlast für eine Gebäudeeinheit oder ein Gebäude

Diese ist die Summe aller Raum-Einzelverluste. Im vereinfachten wie im ausführlichen Verfahren findet der Faktor für den gleichzeitig wirksamen Lüftungswärmeanteil z keine Anwendung mehr. Auch dies ist eine wesentliche Neuerung der DIN EN 12831. Die Norm-Heizlast eines Gebäudes berechnet sich aus der einfachen Addition aller Räume zu

fHL, Geb = SfT + SfV + SfRH [W]

Formblätter

Die wesentlichen Eingabe- bzw. Auslegungsdaten sowie die errechneten Ergebnisse sind in Formblätter einzutragen. DIN EN 12831 sieht für das vereinfachte Verfahren vier Formblätter vor:

Hinweise zur Beispielrechnung

Auf einige Neuerungen im Formblatt 3 gegenüber dem der DIN 4701 sei noch hingewiesen: Zunächst wurden die beiden ersten Spalten "Kennzeichnung der Raumbegrenzungsfläche (Bauteiltyp)" und "Himmelsrichtung" getauscht, sowie die Bezeichnung "Himmelsrichtung" in Anlehnung an DIN 4108 in "Orientierung" umbenannt. Damit ist es möglich, vertikale Bauteile wie Decken und Fußböden mit der Orientierung H (= Horizontal) zu kennzeichnen. Ansonsten sind die Bauteilbezeichnungen gemäß DIN 4701 geblieben.

Die Flächenberechnung wurde aus Gründen der größeren Übersichtlichkeit und leichteren Nachprüfbarkeit sowie einer EDV-gerechteren Erfassung wegen gegenüber dem bisherigen Erfassungsschema modifiziert: Es werden zuerst die Bruttoflächen erfasst und anschließend die dazugehörigen Abzugsflächen. Die Summe der Abzugsflächen ist in der Spalte der Abzugsflächen der Bruttofläche nachzutragen, woraus sich die in Rechnung gestellte Nettofläche A ergibt. Abzugsflächen erhalten keinen Eintrag der Orientierung, da diese durch die Bruttofläche eindeutig bestimmt ist. Somit sind die Berechnungen auch optisch leichter nachprüfbar, da man sich leicht an der Orientierung der Bruttoflächen in der ersten Spalte orientieren kann.

Weiterhin sind drei Spalten für den U-Wert vorgesehen: der physikalisch berechnete U-Wert, der Wärmebrückenzuschlag DUWB und der korrigierte U-Wert Uc.

Der nachfolgende Temperatur-Korrekturfaktor ist der Tabelle 11 des NA zu entnehmen. Für reine Transmissionswärmeverluste an Außenluft (AW, AF, AT, DA DF) wird der Faktor 1,0 eingetragen.

Die Berechnung des Transmissionswärmeverlust-Koeffizienten und des Transmissionswärmeverlustes bilden das Ergebnis des Bauteils.

Nach abgeschlossener Bauteileingabe erfolgt die Berechnung des Lüftungswärmeverlust-Koeffizienten und des Lüftungswärmeverlustes ausschließlich auf Basis der min. Luftwechselrate.

Als Zwischenwert wird die Nettoheizlast des Raumes als Summe aus Transmissionswärmeverlust und Lüftungswärmeverlust ausgewiesen und letztlich - falls vorhanden - durch Addition der Zusatz-Heizleistung die Norm-Heizlast ausgewiesen.

 

* Hans Markert, Dr. Lutz Blaich, Hottgenroth-Software, Köln

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