Heizung/Energie | Wärmeverteilung und -übertragung | 01.08.2017

Heizlast nach DIN EN 12831

Digitale Berechnungsprogramme im Vergleich

Für eine präzise Heizlastberechnung nach DIN EN 12 831 müssen viele Faktoren berücksichtigt werden. Berechnungsprogramme versprechen eine technisch und rechtlich sichere Auslegung sowie einen wirtschaftlichen Betrieb von Heizanlagen. Und doch gibt es zum Teil deutliche Unterschiede. Wie die einzelnen Programme im Detail differieren, zeigt der tabellarische Produktvergleich.

  • Heizlast-Berechnungsprogramme rationalisieren die Auslegung und sorgen für mehr Sicherheit. Quelle: Viessmann

  • Neben der Gebäudegeometrie müssen auch alle Raumdaten im Detail erfasst werden. Quelle: Solar Computer

  • Sind Heizlastrechner in CAD-Programme integriert, vereinfacht das die Ermittlung von Geometrie-, Raum- und Bauteildaten. Quelle: Data Design System

  • Material und Bauteilbibliotheken beschleunigen die Erfassung von Bauteilen und U-Werten. Quelle: mh-Software

  • Besonders effizient sind Heizlastrechner bei Änderungen: ändert sich ein Wert, lässt sich die Heizlast für ausgewählte Räume oder für das gesamte Gebäude per Mausklick aktualisieren. Quelle: Tacos

  • Teilweise werden auch Strangschemen oder Verlegepläne für ausführende Betriebe generiert. Quelle: Hottgenroth/ETU

  • Übersichten wie etwa die Anzeige der spezifischen Heizlast pro Quadratmeter ermöglichen eine schnelle Raum- und Gebäudeanalyse. Quelle: mh Software

  • Druckbare oder als PDF exportierbare Protokolle enthalten alle wichtigen Eingabe- und Berechnungswerte. Quelle: Tacos

  • Reportfunktionen, etwa zu Lüftungs- oder Transmissionsverlusten geben einen schnellen Überblick über das Projekt. Quelle: KERN ingenieurkonzepte

  • Auch für die vereinfachte Berechnung der Gebäudeheizlast nach DIN oder ÖNORM werden Funktionen und Programme offeriert. Quelle: Pokorny Technologies

  • Heizlast-Apps eignen sich vor allem zur überschlägigen Abschätzung. Quelle: Stiebel Eltron

Im TGA-Bereich gehört die Heizlastberechnung zu den wichtigsten Aufgaben von Fachingenieuren und ausführenden Firmen. Sie dient in Alt- und Neubauten der raum- oder zonenbezogenen Ermittlung der Heizlasten und der Auslegung von Heizkörper-, Fußboden- oder Wandflächenheizungen sowie des Heizkessels. Eine präzise Berechnung ist Voraussetzung für einen zuverlässigen, sicheren und wirtschaftlichen Betrieb. Eine normkonforme Berechnung hat zusätzlich zum technischen auch einen rechtlichen Aspekt, zumal neben der VOB, Teil C auch die aktuelle Rechtsprechung eine Heizlastberechnung nach DIN EN 12 831 zwingend verlangt. Unter die Berechnungspflicht fallen praktisch alle Gebäude mit einer Raumhöhe bis zu 5 m sowie Gebäude, die unter Norm-Bedingungen auf einen stationären Zustand beheizt werden. Dazu gehören Wohngebäude ebenso wie Büro- und Verwaltungsgebäude, Schulen, Bibliotheken, Krankenhäuser, Hotels und Gaststätten, Warenhäuser, Gewerbehallen oder Industriegebäude.

Keine wirtschaftliche Berechnung

Der Berechnungsaufwand ist vergleichsweise hoch, denn für eine normgerechte, technisch und rechtlich sichere Ermittlung der Heizlast nach DIN EN 12 831 müssen nicht nur zahlreiche Parameter berücksichtigt werden. Um die Wärmeverluste eines Gebäudes zu berechnen, muss bekannt sein, wie die Hüllflächen die Wärme an die kalte Umgebung ableiten. Daher muss zuvor ein komplettes physikalisches Raum- und Gebäudemodell, inklusive der geometrischen Aufteilung, aller Baustoffe, Raumbauteile, Temperaturen etc. in strukturierter Form erfasst werden. Ohne Berechnungssoftware ist eine Heizlastberechnung nach aktueller Norm deshalb nicht mehr wirtschaftlich durchführbar. Sie rationalisiert die Heizlastberechnung nicht nur, sie ermöglicht mit den Eingabedaten zusätzliche Analysen und Berechnungen, wie etwa energetische Bewertungen oder die Kühllastberechnung. Schrittweise führt sie den Anwender durch die Norm; integrierten Tabellen kann er die jeweils passenden Daten entnehmen; Vorgabewerte beschleunigen die Eingabe, zum Beispiel die Raumtemperatur und der Luftwechsel entsprechend der Raumnutzung. Plausibilitätsprüfungen erkennen fehlerhafte Dateneingaben und machen darauf aufmerksam. Über CAD-Schnittstellen kann die Gebäudegeometrie in das Heizlastprogramm importiert, respektive über eine direkte CAD-Anbindung direkt übernommen werden. Liegen keine CAD-Daten vor, kann die Geometrie tabellarisch oder grafisch mit Hilfe eines integrierten Gebäudemodellierers eingegeben werden. Dabei lassen sich häufig wiederkehrende Räume parametrisch vordefinieren und immer wieder verwenden – etwa Sanitärzellen in einem Wohnblock. Das beschleunigt die Gebäudeerfassung und vereinfacht globale Änderungen. Die tabellarische und grafische Definition von Raumbauteilen wie Wänden, Decken, Fenstern und Türen mithilfe von Bauteilrechnern und individuell erweiterbaren Materialdatenbanken vereinfacht die Berechnung von U-Werten.

Vorteile einer Software

Ihre Vorteile entfaltet eine Heizlast-Berechnungssoftware vor allem bei Änderungen: Sie lassen sich während des Baufortschritts mit minimalem Aufwand einpflegen; Berechnungen, Pläne und Beschriftungen entsprechend aktualisieren. Ändert sich beispielsweise der U-Wert, lässt sich auch die Heizlast schnell aktualisieren. Das vereinfacht nicht nur nachträgliche Änderungen, sondern auch Variantenberechnungen, so dass sich etwa bessere Dämmmaßnahmen oder Fenster sofort in der Heizlast widerspiegeln. Auch der Daten-Workflow wird verbessert: So können die eingegebenen Raum-/Gebäudegeometrien für weitere Berechnungen genutzt werden – für energetische Bewertungen nach EnEV, DIN V 18599, Kühllastberechnungen nach VDI 2078 oder für Lüftungskonzepte nach DIN 1946-6. Umgekehrt können Daten etwa aus der Kühllastberechnung in die Heizlastberechnung einfließen, weshalb einige Software-Anbieter auch eine kombinierte Heizlast-/Kühllastermittlung offerieren. Auswertungen und Reportfunktionen zu Flächenanteilen, Transmissionsverlusten, Gebäude-Heizlastanteilen etc. geben einen schnellen Überblick über das Projekt. Dabei können alle Berechnungsdaten auf Drucker oder als Datei ausgegeben werden, wahlweise für alle, markierte, gruppierte, gefilterte oder einzelne Räume.

Über integrierte oder modular angebundene Auslegungsprogramme können mit den berechneten Heizlastdaten Heizkörper und Heizkörperventile ermittelt, die Wand-/Fußbodenheizung ausgelegt werden und anderes mehr. Werden die Heizkörper inklusive Beschriftung in CAD-Grundrisspläne übernommen, lassen sich daraus Strangschemen, Stücklisten oder detaillierte Verlegepläne für ausführende Firmen generieren.

Kalkulierte Wärme nach DIN EN 12 831

Die Heizlast gibt an, welcher Wärmestrom einem Raum, respektive einem Gebäude bei einer örtlich tiefsten Außentemperatur im Winter zugeführt werden muss, damit eine gewünschte Temperatur aufrechterhalten werden kann. Berechnet wird sie seit April 2004 auf Grundlage der DIN EN 12 831, die im Zuge der europäischen Vereinheitlichung und Harmonisierung von Rechenverfahren die alte, über viele Jahrzehnte angewendete DIN 4701 ersetzt hat. Seitdem wurde die neue Heizlastnorm mehrfach ergänzt: Mit der DIN EN 12 831, Beiblatt 1, erhielt die Heizlastnorm eine auf Deutschland zugeschnittene Anpassung an hierzulande übliche Heiz- und Lüftungsgewohnheiten, Wetterdaten etc. Ein vereinfachtes Berechnungsverfahren zur Ermittlung der Gebäude-Heizlast nach dem Hüllflächenverfahren wurde im Beiblatt 2 definiert. Seit Dezember 2016 liegt das Beiblatt 3 für ein vereinfachtes Verfahren zur Ermittlung der Raum-Heizlast vor. Es ermöglicht eine Berechnung bei unvollständigen Daten für bestehende Gebäude oder in frühen Planungsphasen bei Neubauten. Zusätzlich zu diesen Ergänzungen für praxisgerechte Näherungsverfahren soll die DIN EN 12 831 im Zuge der Umsetzung der EU-Gebäuderichtlinie EPDB neu zusammengestellt und erweitert werden. Dabei werden die Hauptnorm und ihre drei Beiblätter in der DIN EN 12 831, Teil 1 zusammengefasst. Dieser Entwurf wird durch den ebenfalls neuen Teil 3 zur Berechnung des Energiebedarfs für die Trinkwassererwärmung ergänzt. Die Software kann mit dieser schnellen Entwicklung und den vielen Änderungen der aktuellen Heizlastnorm kaum Schritt halten. Während die beiden Beiblätter 1 und 2 in den meisten Programmen bereits integriert sind, werden relativ neue Normen, wie etwa das Beiblatt 3, nicht oder erst von wenigen Programmen berücksichtigt. Berechnet wird die Heizlast von einigen Programmen auch nach anderen länderspezifischen Normen – etwa für Österreich nach ÖNORM H 7500-1, für die Schweiz nach SN SIA 384.201, für Frankreich nach NF P 52-612/CN oder für die Türkei nach TS 2164.

Heizlast Schritt für Schritt

Zu den für eine Berechnung erforderlichen Unterlagen zählen der Lageplan, inkl. Angabe der Himmelsrichtung, Angaben zur Gebäudeart (EFH, MFH oder Nichtwohngebäude), der Nachbargebäudehöhe, der geographischen Lage des Objektes und der örtlichen Grundwassertiefe. Für die Beschreibung der Raum-/Gebäudegeometrien sind Baueingabe- oder Werkpläne (Grundrisse, Schnitte, Ansichten, ggf. als CAD-Datei) erforderlich. Darin sollten neben allen Gebäude-, Raum-, Fenster- und Türmaßen auch alle Raumbezeichnungen, Raumnutzungen und Raumnummern enthalten sein. Ferner ist eine ausführliche Baubeschreibung erforderlich, die Angaben zum Wand-, Decken- und Dachaufbau sowie zu Fenstern und Türen (Verglasungsart, Rahmenmaterial etc.) enthält. Zusätzlich müssen mit dem Bauherrn oder Nutzer gegebenenfalls von den Norm-Innentemperaturen abweichende Sollwerte abgestimmt werden. Die Berechnung selbst erfolgt in mehreren Schritten: Nachdem über den Standort die Normaußentemperatur ermittelt wurde, werden die Raumdaten (Abmessungen, beheizt/unbeheizt, Norminnentemperatur) und Gebäudedaten (Abmessungen, wärmetechnische Eigenschaften) definiert. Nach der Eingabe der Raum- und Gebäudedaten kann die Heizlast, die sich aus dem Transmissions- und Lüftungswärmeverlust zusammensetzt, raumweise berechnet werden. Die Transmissionswärmeverluste werden über die Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Werte) nach DIN EN ISO 6946 aller raumumschließenden Flächen berechnet. Wärmebrücken werden pauschal über einen Korrekturwert oder detailliert in der Berechnung berücksichtigt, wobei letzteres insbesondere im Altbau für eine präzise Berechnung der Heizlast entscheidend ist. Auch unterschiedliche Transmissionsarten werden besonders berücksichtigt: Wärmeverluste nach außen, über unbeheizte Räume nach außen, über das Erdreich oder an benachbarte beheizte Räume. Meist ist wahlweise eine vereinfachte oder ausführliche Erdreich-Berechnung nach DIN EN ISO 13 370 möglich. Neben dem Standardfall „Bodenplatte ohne Randdämmung“ lassen sich auch in der Praxis häufig vorkommende horizontale und vertikale Randdämmungen berechnen. Bei der Berechnung der Lüftungswärmeverluste werden sowohl durch undichte Bauteile wie Fenster oder Türen bedingte, als auch beim manuellen oder mechanischen Belüften eines Raumes entstehende Wärmeverluste berücksichtigt. Dabei wird in Abhängigkeit von der Art des Gebäudes (EFH, MFH, Nichtwohngebäude), der Luftdichtheit der Gebäudehülle, der Abschirmung des Gebäudes gegen Wind sowie der Anzahl der Öffnungen ein bestimmter Luftvolumenstrom ermittelt, wobei aus hygienischen Gründen für jeden Raum ein Mindest-Volumenstrom zu Grunde gelegt wird. Ob eine zusätzliche Aufheizleistung berücksichtigt werden soll, um Räume mit unterbrochenem Heizbetrieb über Nacht oder das Wochenende innerhalb einer bestimmten Zeit auf die Norm-Innentemperatur zu bringen, kann zusätzlich individuell mit dem Bauherrn/Nutzer vereinbart werden. Diese Wiederaufheizleistung wird getrennt von der Normheizlast ausgewiesen. Die Norm-Heizlast eines Raumes ergibt sich aus der Summe aller Transmissions- und Lüftungswärmeverluste sowie einer eventuellen Zusatz-Aufheizleistung.

Welche Lösungen gibt es?

Etwa 30 Anbieter offerieren Heizlast-Berechnungsprogramme. Die meisten Berechnungsprogramme sind Teil umfangreicher Lösungen zur energetischen und/oder haustechnischen Berechnung oder in CAD-Programme integriert. Letzteres hat den Vorteil, dass Gebäude- und Bauteildaten per Schnittstelle in die Heizlastberechnung übernommen werden. Allerdings verfügt nur etwa die Hälfte der hier vorgestellten Programme über eine IFC- oder gbXML-Schnittstelle (Green Building-XML). Das ist angesichts der Bedeutung der BIM-Planungsmethode (Building Information Modeling) für den TGA-Bereich nicht nachvollziehbar, zumal sich der Arbeitsaufwand für die Heizlast- und Kühllastberechnung mit der Übernahme wärmeübertragender Umfassungsflächen, Raumdaten oder U-Werten erheblich minimieren lässt. Rationalisieren lassen sich Arbeitsprozesse in dieser Form allerdings nur, wenn der Architekt/Planer modell­orientiert arbeitet und die Importdaten über eine entsprechende Qualität verfügen. Stand der Praxis ist jedoch, dass bislang nur wenige Projekte nach der BIM-Planungsmethode realisiert werden. Deshalb offerieren viele Softwareanbieter eigene Werkzeuge zur Erfassung von Raum- und Gebäudegeometrien. Auch als teilweise kostenlose Apps gibt es Heizlastrechner bereits. Allerdings handelt es sich dabei lediglich um eine näherungsweise Abschätzung der Raum-/Gebäudeheizlast im Sanierungsfall in Anlehnung an die DIN EN 12 831, teilweise auch an die zurückgezogene DIN 4701/03. Die Berechnungen ersetzen also nicht die normierte Heizlastberechnung. Häufige Änderungen, Korrekturen und Erweiterungen der aktuellen Heizlastnorm führen allerdings zu einer gewissen Unsicherheit bei Entwicklern und Anwendern. Entwickler warten teilweise erst einmal ab, bevor sie Normenänderungen in ihrer Software nachvollziehen. Anwender sollten deshalb darauf achten, auf welchem Normenstand die jeweilige Software basiert und ob die Software regelmäßig durch Updates/Upgrades aktualisiert wird. Im Hinblick auf die Softwarekosten, die sich zwischen 0 € (App), 300 bis 500 € (Heizlastrechner), 3.000 € (TGA-CAD mit integrierter Heizlast-Berechnung) und mehr bewegen, sollten in diesem Zusammenhang deshalb auch die Folgekosten für Updates und Upgrades, respektive die jährlichen Kosten für Wartungsverträge berücksichtigt werden, die teilweise erheblich differieren.

Weitere Programme / Anbieter*

C.A.T.S. Heizlastberechnung DIN EN 12831 www.cats-software.com

DanBasic (vereinfachtes Verfahren) www.danfoss.de

Dendrit-Heizlast (DIN EN 12831) www.dendrit.de

ECOTECH HEAT (ÖNORM EN 12831) www.builddesk.at

HEA Heizlastrechner (App) www.hea.de

HeizlastApp www.stiebel-eltron.de

Heizlast DIN EN 12831 www.sss2000.de

Heizlastberechnung DIN EN 12831 www.numax.de

Heizlastberechnung nach DIN EN 12831 (App) www.honeywell-haustechnik.de

IWA Heizlastrechner (App) www.iwa.de

ThermoQuick www.dimplex.de

Vaillant winSOFT www.vaillant.de

* Auswahl, ohne Anspruch auf Vollständigkeit!

Richtlinien und Normen

DIN 4701: Regeln für die Berechnung des Wärmebedarfs von Gebäuden, Teil 1: Grundlagen der Berechnung, Teil 2: Tabellen, Bilder, Algorithmen, Teil 3: Auslegung der Raumheizeinrichtungen, Beuth/Berlin, März 1983 und August 1989. Die Normen wurden durch die DIN EN 12831 ersetzt.

DIN EN 12831: Heizungsanlagen in Gebäuden - Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast; Beuth/Berlin, August 2003

DIN EN 12831 Beiblatt 1: Heizungsanlagen in Gebäuden - Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast - Nationaler Anhang NA; Beuth/Berlin, April 2004, Berichtigung im Juli 2008, November 2010

DIN EN 12831 Beiblatt 2: Heizungsanlagen in Gebäuden - Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast - Beiblatt 2: Vereinfachtes Verfahren zur Ermittlung der Gebäude-Heizlast und der Wärmeerzeugerleistung; Beuth/Berlin, Mai 2012

DIN EN 12831 Beiblatt 3: Heizungsanlagen in Gebäuden - Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast - Beiblatt 3: Vereinfachtes Verfahren zur Ermittlung der Raum-Heizlast, Beuth/Berlin, Dezember 2016

DIN EN 12831, Teil 1 (Entwurf): Heizungsanlagen und wasserbasierte Kühlanlagen in Gebäuden - Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast - Teil 1: Raumheizlast; Beuth/Berlin, Januar 2014

DIN EN 12 831, Teil 3 (Entwurf): Heizungsanlagen und wasserbasierte Kühlanlagen in Gebäuden – Verfahren zur Berechnung der Energieanforderungen und Nutzungsgrade der Anlagen, Teil 3: Trinkwassererwärmung, Heizlast und Bedarfsbestimmung, Beuth/Berlin, Dezember 2014

DIN EN ISO 6946: Wärmedurchlasswiderstand und Wärmedurchgangskoeffizient – Berechnungsverfahren, Beuth/Berlin, April 2008

DIN EN ISO 13370: Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden – Wärmeübertragung über das Erdreich – Berechnungsverfahren, Beuth/Berlin, April 2008

Richtlinie 2010/31/EU des Europäischen Parlaments und des Rates vom 19. Mai 2010 über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden (Neufassung); [EPBD oder EU-Gebäuderichtlinie]. Amtsblatt der EU vom 18. Juni 2010, L 153/13; Download: WEBCODE 296893

Autor: Marian Behaneck
Jockgrim

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    Bildquelle: Uponor GmbH, Haßfurt

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