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Heizlastberechnung: erst messen, dann rechnen
Eine Wärmepumpe leistet nur dann, was sie soll, wenn ihre Größe zum Haus passt. Die Heizlastberechnung nach DIN EN 12831 liefert dafür die Grundlage, Raum für Raum und mit den tatsächlichen Daten des Gebäudes.
Was eine Heizlastberechnung ist
Die Heizlast ist die Wärmeleistung, die ein Gebäude am kältesten Auslegungstag des Jahres benötigt, um alle Räume auf ihre gewünschte Temperatur zu bringen und dort zu halten. Angegeben wird sie in Kilowatt. Die Norm DIN EN 12831 legt fest, wie dieser Wert ermittelt wird, damit verschiedene Planer für dasselbe Haus zum gleichen Ergebnis kommen.
Die Berechnung betrachtet zwei Wege, auf denen Wärme verloren geht. Über Wände, Fenster, Dach und Boden entweicht Wärme durch die Bauteile selbst, die Norm nennt das Transmissionswärmeverlust. Über Fugen, Fensterlüftung oder eine Lüftungsanlage strömt kalte Luft nach, die erwärmt werden muss, das ist der Lüftungswärmeverlust.
Warum die Wärmepumpe genau diesen Wert braucht
Eine Wärmepumpe wird auf die Heizlast des Gebäudes ausgelegt. Ihre Leistung orientiert sich am Wärmebedarf bei Normaußentemperatur, ohne im übrigen Jahr dauerhaft zu groß zu sein. Bei Luft-Wasser-Wärmepumpen ist es dabei gängige und normgerechte Praxis, das Gerät nicht auf die volle Heizlast am kältesten Tag auszulegen: Unterhalb des sogenannten Bivalenzpunkts übernimmt ein elektrischer Heizstab die wenigen sehr kalten Stunden im Jahr, man spricht von monoenergetischem Betrieb. Anders als ein Gas- oder Ölkessel, dem eine großzügige Reserve wenig ausmacht, reagiert eine Wärmepumpe empfindlich auf eine falsche Größe.
An die Heizlast schließt sich die Frage an, mit welcher Vorlauftemperatur die Heizflächen die berechnete Wärme in den Raum bringen. Als Richtwert gilt eine Vorlauftemperatur um 55 Grad als Grenze, an der viele Bestandsheizkörper noch funktionieren. Braucht ein Raum mehr, muss der Heizkörper vergrößert oder getauscht werden, sonst bleibt der Raum kalt oder die Wärmepumpe arbeitet mit unnötig hoher Temperatur und verliert an Effizienz.
Raum für Raum statt Haus als Ganzes
Die Norm rechnet nicht das Haus als Block, sondern jeden Raum einzeln. Ein Badezimmer mit Außenecke und großem Fenster hat eine andere Heizlast als ein innenliegender Flur. Für jeden Raum werden die Flächen der Außenbauteile, ihre Wärmedurchgangswerte und der Luftwechsel erfasst und mit der Differenz zwischen gewünschter Raumtemperatur und Normaußentemperatur verrechnet.
Aus den Raumwerten ergibt sich die Gebäudeheizlast, nach der die Wärmepumpe ausgewählt wird. Sie ist dabei nicht einfach die Summe der Einzelwerte, weil der Lüftungsanteil für das Gebäude als Ganzes gerechnet wird und meist unter der Summe der Raumwerte liegt. Die Einzelwerte bleiben trotzdem wichtig: Sie zeigen, welcher Heizkörper ausreicht, welcher zu klein ist und wie der hydraulische Abgleich eingestellt werden muss. Ohne die Raumwerte lässt sich die Wärmeverteilung nicht sauber planen.
Welche Daten in die Berechnung eingehen
Eine belastbare Heizlastberechnung braucht Angaben, die sich am Gebäude selbst prüfen lassen. Manches steht in Bauunterlagen oder im Energieausweis, vieles wird vor Ort aufgenommen und nachgemessen. Bei der Aufnahme werden zugleich die Heizflächen erfasst, die zwar nicht in die Heizlast eingehen, aber für die anschließende Planung gebraucht werden.
Die Normaußentemperatur ist dabei kein Wetterbericht, sondern ein festgelegter Rechenwert. Sie beschreibt die Kälte, auf die die Anlage ausgelegt wird, und unterscheidet sich zwischen Küste und Binnenland.
- Gebäudehülle: Aufbau und Dämmung von Außenwänden, Dach, Kellerdecke oder Bodenplatte, jeweils mit Fläche
- Fenster und Türen: Größe, Verglasung und Rahmen
- Lüftung: Dichtheit des Gebäudes, Fensterlüftung oder Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung
- Heizflächen für die Folgeplanung: Typ und Größe der Heizkörper oder Flächenheizung in jedem Raum, kein Eingangswert der Heizlast, aber Grundlage für Heizflächenprüfung und hydraulischen Abgleich
- Raumtemperaturen: gewünschte Werte je Raum, im Bad zum Beispiel höher als im Schlafzimmer
- Normaußentemperatur: der für den Standort festgelegte Rechenwert für den kältesten Auslegungstag
Zu groß: Takten und Verschleiß
Eine überdimensionierte Wärmepumpe erreicht die gewünschte Vorlauftemperatur schnell und schaltet ab. Kurz darauf ist die Wärme verteilt, und sie startet erneut. Dieses Takten belastet Verdichter und Schaltbauteile, weil jeder Anlauf mehr Strom zieht und mehr Verschleiß verursacht als der gleichmäßige Betrieb. Auch Geräte mit Leistungsregelung haben eine untere Grenze, unter der sie nicht weiter drosseln können.
Hinzu kommt der Effizienzverlust. Die Jahresarbeitszahl, also das Verhältnis von erzeugter Wärme zu eingesetztem Strom, liegt bei einer passend ausgelegten Anlage typisch zwischen 3 und 4: Aus einer Kilowattstunde Strom werden drei bis vier Kilowattstunden Wärme. Eine Anlage, die ständig anläuft und wieder stoppt, bleibt unter diesem Richtwert, und der Stromverbrauch steigt, ohne dass es im Haus wärmer wird.
Zu klein: Komfort und Heizstab
Eine zu kleine Wärmepumpe hält an milden Tagen mit, kommt aber an kalten Tagen nicht nach. Die Räume erreichen ihre Temperatur nicht, oder der elektrische Heizstab läuft deutlich häufiger, als es die Planung am Bivalenzpunkt vorsieht. Ein geplanter Einsatz an wenigen sehr kalten Tagen ist normal und gewollt, ein Heizstab, der über Wochen mitheizt, ist es nicht. Er erzeugt aus einer Kilowattstunde Strom nur eine Kilowattstunde Wärme und verschiebt die Arbeit von der effizienten Wärmepumpe auf eine reine Widerstandsheizung.
Moderne Wärmepumpen arbeiten als Richtwert bis etwa minus 20 Grad. Entscheidend ist aber nicht, ob das Gerät bei Kälte überhaupt läuft, sondern ob seine Leistung und der gewählte Bivalenzpunkt zum Bedarf des Hauses bei Normaußentemperatur passen. Genau das lässt sich nur mit einer Heizlast prüfen, die für dieses Gebäude gerechnet wurde.
Warum Quadratmeter und Kesselschild nicht reichen
Häufig wird die Leistung nach Wohnfläche geschätzt oder vom Typenschild des alten Kessels übernommen. Beides führt in die Irre. Zwei Häuser mit gleicher Fläche können sich durch Baujahr, Dämmung, Fenster und Raumaufteilung erheblich in ihrer Heizlast unterscheiden.
Alte Kessel wurden oft mit großer Reserve gewählt, außerdem sollten sie den Warmwasserspeicher schnell nachladen oder Warmwasser im Durchlauf bereiten. Wer diesen Wert auf die Wärmepumpe überträgt, kauft in vielen Fällen ein zu großes Gerät. Und wer später dämmt oder Fenster tauscht, hat danach eine andere Heizlast als heute. Auch das gehört in die Planung.
Erst messen, dann rechnen
Heat Concept plant jede Wärmepumpe nach einer Heizlastberechnung für das konkrete Haus. Dafür nehmen unsere eigenen Handwerker das Gebäude vor Ort auf: Bauteile, Fenster, Heizflächen und Raumtemperaturen. Erst danach wird gerechnet, und erst nach der Rechnung wird ein Gerät ausgewählt.
Der Wärmepumpen-Check ist der erste Schritt dorthin. Er ordnet Heizflächen, Dämmzustand und Verbrauch ein und zeigt, was für und was gegen eine Wärmepumpe in Ihrem Gebäude spricht. Ein fester Ansprechpartner begleitet Sie anschließend von der Aufnahme vor Ort über die Berechnung hin zur Inbetriebnahme, von Ostfriesland bis Kiel und Hannover.
