1. Standort des Gebäudes

Geografische Lage: Der Gebäudebetreiber muss den geografischen Standort des Gebäudes angeben, da dieser Einfluss auf die klimatischen Bedingungen hat. Dies betrifft insbesondere die Referenzaußentemperatur, die gemäß DIN EN 12831 für die Heizlastberechnung benötigt wird. In Deutschland ist dies in der Regel die Temperatur für den kältesten Monat.

2. Raumgeometrie und -aufteilung

Flächenangaben: Die Maße der zu beheizenden Räume, einschließlich der Wandflächen, Fensterflächen und der Deckenhöhe, sind notwendig, um die Wärmeverluste über die Gebäudehülle (insbesondere die Transmission) genau zu berechnen.

Anzahl der Stockwerke: Die Anzahl der Stockwerke und die Vertikalflächen des Gebäudes (z. B. Wände zwischen den Stockwerken) müssen berücksichtigt werden, da diese die Wärmeverteilung und den Wärmeverlust beeinflussen.

3. Wärmedämmung und -qualität der Gebäudehülle

U-Werte der Bauteile: Der Betreiber muss die U-Werte (Wärmedurchgangskoeffizienten) der verschiedenen Bauteile wie Wände, Fenster, Türen, Dächer und Böden angeben. Diese Werte bestimmen, wie gut die verschiedenen Bauteile Wärme leiten und damit die Wärmeverluste durch die Gebäudehülle. Liegen diese Werte nicht vor, so werden die baujahrspezifischen U-Werte angenommen.

Fensterflächen: Der Anteil der Fensterflächen sowie die Art der Verglasung (z. B. Einfach- oder Doppelverglasung) sind ebenfalls relevant, da Fenster typischerweise hohe Wärmeverluste verursachen.

Dämmungseigenschaften: Informationen zur Dämmung von Wänden, Dächern und Böden (z. B. Isolierungstyp, Dicke) sind notwendig, um den Wärmedurchgang und die Wärmeverluste zu berechnen.

4. Bestimmung der Norm-Innentemperaturen

Der Gebäudenutzer bestimmt für jeden einzelnen Raum die gewünschte Innen-Temperatur, die bei Norm-Außentemperatur aufrecht erhatelten werden muss.

Die Heizlastberechnung ist im Rahmen der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) als Fachplanungs- und Baubegleitungsleistung förderfähig.

Der Fördersatz beträgt 50% der förderfähigen Ausgaben.

Wichtig zu wissen: Für die Förderung einer neuen förderfähigen Heizungsanlage ist grundsätzlich der Nachweis eines hydraulischen Abgleichs nach Verfahren B notwendig. Die Heizlastberechnung ist Voraussetzung zur Berechnung des hydraulischen Abgleichs. Somit sind die Heizlastberechnung nach DIN EN 12831 und der hydraulische Abgleich nach Verfahren B im Verbund zu betrachten.

Quelle: www.bafa.de

Heizlastberechnung mittels 3D-Modellierung

Die traditionelle Heizlastberechnung erfolgt meist anhand vereinfachter Berechnungsmodelle und Tabellen. Mit der Anwendung der 3D-Modellierung können wir jedoch einen deutlich höheren Detailgrad erreichen. Diese Methode erlaubt es uns, die Geometrie des Gebäudes in einem digitalen Modell darzustellen, das alle baulichen Details wie Raumaufteilung, Fensterflächen, Dämmmaterialien und Wärmebrücken berücksichtigt. Dies hat mehrere Vorteile:

Realistische Darstellung der Gebäudegeometrie

Das 3D-Modell ermöglicht es uns, das Gebäude aus verschiedenen Blickwinkeln zu betrachten und jedes Detail genau zu erfassen. Dadurch können wir die Wärmeverluste durch Wände, Fenster, Dächer und Böden präzise berechnen, ohne wichtige Faktoren zu übersehen.

Berücksichtigung aller relevanten Parameter

Mit der 3D-Modellierung können wir sämtliche Elemente wie Fenstergrößen, Dämmstärken und die exakte Lage von Gebäudeteilen wie Innenwänden und Fenstern exakt einfügen. So wird auch der Einfluss von Wärmebrücken und nicht standardmäßigen Bauteilen korrekt in die Heizlastberechnung integriert.

Optimierung der Heizsystemdimensionierung

Durch die detaillierte und exakte Berechnung der Heizlast können wir sicherstellen, dass das Heizsystem perfekt auf die Anforderungen des Gebäudes abgestimmt ist. Dies führt zu einer besseren Energieeffizienz und Kostensenkung durch den Einsatz eines optimal dimensionierten Heizsystems, das weder unter- noch überdimensioniert ist.

Visualisierung der Ergebnisse

Das 3D-Modell ermöglicht es, die Ergebnisse der Heizlastberechnung anschaulich darzustellen. So können wir den Kunden visuell erklären, wie sich unterschiedliche Faktoren auf die Heizlast auswirken, und alternative Lösungen aufzeigen. Dies erleichtert die Entscheidungsfindung und sorgt für ein besseres Verständnis der Maßnahme.

Einfache Integration von Änderungen

Falls Änderungen am Gebäudeentwurf oder an den Bauvorgaben vorgenommen werden, können diese schnell und unkompliziert in das 3D-Modell integriert werden, ohne die gesamte Berechnung neu durchführen zu müssen. Dies spart Zeit und ermöglicht eine schnelle Anpassung an geänderte Anforderungen.

1. Folgen der Überdimensionierung einer Wärmepumpe

Die Überdimensionierung einer Wärmepumpe bedeutet, dass die Leistung der Wärmepumpe größer ist als der tatsächliche Bedarf des Gebäudes. Dies kann in verschiedenen Aspekten problematisch sein.

a) Erhöhter Energieverbrauch und reduzierte Effizienz

Eine überdimensionierte Wärmepumpe liefert mehr Wärme als notwendig, was dazu führt, dass sie in einem teilweise oder stark unterlasteten Betriebsmodus arbeitet. Wärmepumpen sind so konstruiert, dass sie unter optimaler Last effizient arbeiten, also wenn sie nahe ihrer maximalen Leistung betrieben werden. Wenn die Wärmepumpe überdimensioniert ist, läuft sie häufig in einem ineffizienten Bereich, insbesondere bei Teillastbetrieb. Der COP (Coefficient of Performance), ein Maß für die Effizienz der Wärmepumpe, sinkt, wenn das Gerät über einen längeren Zeitraum in einem Teillastbetrieb arbeitet. Dies führt zu einem höheren Stromverbrauch, da mehr Energie benötigt wird, um die gleiche Menge Wärme zu erzeugen.

b) Häufigeres Ein- und Ausschalten (Kurzzeitbetrieb)

Ein weiterer Nachteil der Überdimensionierung ist das häufige Ein- und Ausschalten der Wärmepumpe. Da die Wärmepumpe mehr Wärme produziert, als erforderlich ist, erreicht sie die eingestellte Temperatur schneller und schaltet sich häufig ab. Dieser Prozess, bekannt als kurzzeitiger Betrieb oder Takten, führt zu einem ineffizienten Betrieb, da die Wärmepumpe beim Anlaufen und Abschalten zusätzliche Energie verbraucht und mechanische Belastung erfährt. Langfristig kann dies zu einem höheren Verschleiß und einer verkürzten Lebensdauer der Wärmepumpe führen.

c) Überdimensionierte Investitionskosten

Die Anschaffungskosten einer Wärmepumpe hängen direkt von ihrer Größe ab. Eine Überdimensionierung bedeutet daher höhere Investitionskosten für die Wärmepumpe selbst sowie für zusätzliche Komponenten wie Rohrleitungen, Speicher und Regeltechnik, die auf eine größere Leistung ausgelegt sein müssen. Langfristig führen diese erhöhten Anfangskosten zu einer schlechteren Wirtschaftlichkeit der Heizungsanlage.

2. Folgen der Unterdimensionierung einer Wärmepumpe

Im Gegensatz zur Überdimensionierung bedeutet eine Unterdimensionierung, dass die Wärmepumpe zu klein für den tatsächlichen Heizbedarf des Gebäudes ist. Auch diese fehlerhafte Dimensionierung hat verschiedene negative Auswirkungen.

a) Unzureichende Wärmebereitstellung und Komfortverlust

Die offensichtlichste Folge einer Unterdimensionierung ist, dass die Wärmepumpe nicht genügend Wärme liefern kann, um das Gebäude auf der gewünschten Temperatur zu halten. In kalten Perioden kann es zu einem Komfortverlust kommen, da die Wärmepumpe den Heizbedarf nicht decken kann. Dies erfordert möglicherweise den Einsatz zusätzlicher Heizsysteme (z. B. elektrische Heizstäbe), was die Betriebskosten der Heizungsanlage signifikant erhöht. In extremen Fällen kann dies zu einer unzureichenden Beheizung des Gebäudes führen, was insbesondere bei Neubauten oder hochgedämmten Gebäuden problematisch sein kann.

b) Erhöhter Betrieb und häufige Laufzeiten

Eine unterdimensionierte Wärmepumpe muss aufgrund des nicht gedeckten Heizbedarfs kontinuierlich arbeiten, um die gewünschte Raumtemperatur zu erreichen. Dies führt zu einem langfristig erhöhten Betriebsaufwand und einer häufigeren Laufzeit, was wiederum den Stromverbrauch erhöht und zu einem niedrigeren COP führt. Wärmepumpen sind am effizientesten, wenn sie konstant auf einem stabilen Niveau betrieben werden. 

c) Erhöhter Verschleiß und verkürzte Lebensdauer

Die kontinuierliche Überbeanspruchung einer unterdimensionierten Wärmepumpe führt zu häufigeren Betriebszyklen, die zusätzliche mechanische Belastung auf das Gerät ausüben. Dies kann zu einem schnelleren Verschleiß der internen Komponenten wie des Kompressors und der Verdampfer führen, was die Lebensdauer der Wärmepumpe verkürzt und möglicherweise zu teuren Reparaturen oder sogar einem vorzeitigen Ausfall führt.

d) Kosten für Zusatzheizungen

Um die Leistung einer unterdimensionierten Wärmepumpe auszugleichen, sind unter Umständen Zusatzheizungen erforderlich, wie z. B. elektrische Heizstäbe oder ein Gasbrennwertkessel. Diese Zusatzsysteme erhöhen nicht nur die Betriebskosten, sondern mindern auch die Energieeffizienz des Gesamtsystems, da sie in der Regel weniger effizient sind als die Wärmepumpe selbst.