HEIZUNG/LÜFTUNG/ELEKTRIZITÄT Energietechnik im Gebäude     BAU & ENERGIE

1.5 Heizleistungsbedarf

Kapitel: 01 Grundlagen
1.1 Nachhaltigkeit
1.2 Behaglichkeit
1.3 Planungsvorgehen
1.4 Energiehaushalt
1.5 Heizleistungsbedarf

1.5.1 Abschätzung in der Vorprojektphase

1.5.1 Abschätzung in der Vorprojektphase – 1.5.2 Heizleistungsbedarf nach [EN 12831]

Im Rahmen einer Vorstudie oder des Vorprojektes ist eine Abschätzung des Heizleistungsbedarfes er­for­der­lich, da eine detaillierte Berechnung nach [EN 12831] erst später durch­ge­führt wird. Zu diesem frühen Zeitpunkt der Pla­nung wurde aber bereits der Wär­me­dämm­nach­weis [SIA 380/1] er­bracht, und somit stehen die notwendigen Gebäudekenngrössen zur Ab­schät­zung des Heizleistungsbedarfes zur Verfügung.

Möglichkeiten zur Abschätzung des Heizleistungsbedarfs:

  1. Das ganze Gebäude wird als ein einziger Raum betrachtet und gemäss Bild 1.24 berechnet. Selbst mit einigen Vereinfachungen ist der Aufwand immer noch beachtlich. Wenn lediglich Bauteilkennwerte vorliegen, ist dies eine zweckmässige Methode.
  2. Es gibt SIA 380/1-Programme, welche nebst dem Heizwärmebedarf automatisch auch einen Heizleistungsbedarf des Gebäudes ermitteln. Diese Methode nutzt die Daten des Systemnachweises und verursacht keinen zusätzlichen Aufwand [Sch2].
  3. Aufgrund eines beliebigen Systemnachweises SIA 380/1 kann der Heizleistungsbedarf wie folgt abgeschätzt werden:
Φh – Heizleistungsbedarf in kW
QT – jährlicher Transmissionswärmeverlust in kJ/m2
QV – jährlicher Lüftungswärmeverlust in kJ/m2
AE – Energiebezugsfläche in m2
θ... – Temperaturen gemäss Bild 1.24
t – Dauer eines Jahres (365 · 24 · 3600 s)
 

1.5.2 Heizleistungsbedarf nach [EN 12831]

1.5.1 Abschätzung in der Vorprojektphase – 1.5.2 Heizleistungsbedarf nach [EN 12831]

Die Norm [EN 12831] – SIA 384.201] legt für Standardfälle die Berechnungsverfahren fest (Bild 1.24):

  • für den Heizleistungsbedarf jedes einzelnen Rau­mes (Grundlage zur Bemessung der Heizflächen) und
  • für den Heizleistungsbedarf des ganzen Gebäudes (Grundlage zur Bemessung der Wärmeerzeuger).

Es sind auch Angaben für Sonderfälle vorhanden:

  • für über 5 m hohe Hallen und
  • für Räume mit wesentlich verschiedenen Luft- und Strahlungstemperaturen.
Gebäude = Summe der Räume?

Es wird unterschieden zwischen der Summe der in jedem Raum notwendigen Heizleistung und der notwendigen Heizleistung des gesamten Gebäudes:

  • Der Transmissionswärmestrom des Gebäudes kann geringer sein als die entsprechende Summe der Räume, da für die Heizflächenbemessung öfters grössere Temperaturdifferenzen zu Nachbarräumen angenommen werden müssen als für die Wärmeerzeugerbemessung.
  • Der Lüftungswärmestrom des Gebäudes durch natürliche Infiltration (aufgrund der Windanströmung und der Auftriebsdrücke) ist geringer als die entsprechende Summe der Räume, da nie alle Räume gleichzeitig ungünstig angeströmt werden.
Norm-Aussentemperatur

Die Auslegungstemperatur wird durch den tiefsten Wert eines Temperatur-Mittels über eine bestimmte Zeitperiode dargestellt. Theoretisch könnte also eine Unterschreitung der Norm-Innentemperatur vorkommen, praktisch trifft dies jedoch wegen anderweitiger Reserven kaum je zu.

In der Schweiz wurde die Auslegungstemperatur von der Zeitkonstanten des Gebäudes bzw. des Gebäudebereichs abhängig gemacht. Die Differenz für extreme Zeitkonstanten beträgt 3 K (Bild 1.23):

Temperaturextreme für Zürich SMA
Bild 1.23 Temperaturextreme für Zürich SMA
  • Zeitkonstante τ > 200 h (massive, gut gedämmte Bauten): Als Auslegungstemperatur gilt der Durchschnitt der tiefsten Viertages-Mittelwerte von 20 Jahren [SIA 2028]. Beispiel Zürich: –8 °C.
  • Zeitkonstante τ ≤ 50 h (leichte, schlecht ge­dämmte Bauten): Für Zürich ist die Auslegungstemperatur –11 °C.
Transmissions-Wärmestrom

Der Wärmestrom durch ein flächiges Bauteil wird durch den Wärmedurchgangskoeffizienten U charakterisiert. Der U-Wert gibt den Wärmestrom (in W) an, der durch 1 m2 des Bauteils fliesst, wenn ein Temperaturunterschied von 1 K zwischen der warmen und der kalten Seite besteht [Zür].

Für die Transmissionsflächen gelten folgende Mess­vorschriften:

  • Bei horizontalen Abmessungen gelten Aussenabmessungen (bei Innenwänden bis Wandmitte).
  • Wandhöhen sind von Oberkante Boden bis Oberkante Decke zu messen (beim untersten beheizten Geschoss ist nach SIA ab Unterkante Boden zu messen).

Der Einfluss von Wärmebrücken kann bei gut gedämmten Gebäuden beträchtlich sein. Diese werden mit linearen Wärmedurchgangskoeffizienten Ψ berücksichtigt. Zur Vereinfachung erlaubt DIN stattdessen auch einen U-Wert-Zuschlag.

Lüftungsanlagen

Eine allfällige zentrale Lufterwärmung durch das Heizsystem ist zusätzlich zur Norm-Berechnung in Rechnung zu stellen. Hingegen geht der durch me­chanische Lüftung im Raum verursachte Leistungsbedarf (oder auch der Leistungsbeitrag) in die Norm-Berechnung ein:

  • um die Zuluft von der Zulufttemperatur beim Ein­tritt in den Raum auf die Innentemperatur zu bringen.
  • um die mechanische Infiltrationsluft von der Aus­sentemperatur auf die Innentemperatur zu erwärmen.

Die Zuluft kommt von einer Lüftungsanlage, überströmt von einem Nachbarraum oder gelangt durch Aussenluftdurchlässe in den Raum.

Mechanische Infiltration entsteht bei Abluftüberschuss, etwa infolge von Absauganlagen von Nass­räumen. Die Ersatzluft strömt durch Aussenluftöffnungen nach. Der Heizleistungsbedarf entsteht in denjenigen Räumen, in welchen sich die Aussenluftöffnungen befinden.

Aufheizleistung

Die Berechnung erfolgt für den stationären Zustand bei der Norm-Aussentemperatur. Wenn bei dieser Temperatur der Heizbetrieb unterbrochen wird, so ist eine zusätzliche Aufheizleistung erforderlich, um innert nützlicher Frist wieder die Soll-Innentemperatur zu erreichen. DIN macht hierfür Leistungsangaben. Besser ist allerdings, bei Auslegungsbedingungen auf eine Absenkung zu verzichten.

Wärmegewinne

Die Berücksichtigung von Solargewinnen und internen Wärmequellen ist im Berechnungsgang nicht vorgesehen. Unter Umständen kann es deshalb zweckmässig sein, eine detailliertere Gebäudesimulation einzusetzen. Mit dem Luftbedarf verbundene, zwangsläufig vorhandene Wärmegewinne (Personenabwärme usw.) wurden jedoch bei der Festlegung des SIA-Mindestluftvolumenstroms teilweise einbezogen.

Berechnung der Norm-Heizlast
Bild 1.24 Berechnung der Norm-Heizlast [EN 12831]
Luftvolumenströme
Bild 1.25 Luftvolumenströme [EN 12831]