So vermeiden Sie eine Heizungs-Überdimensionierung

Titelbild: Heiztherme Viessmann
by Georg Lane CC BY 2.0

Um einen effizienten, wirtschaftlichen und langlebigen Betrieb der eigenen Heizung zu ermöglichen, bedarf es der Vermeidung einer Heizungs-Überdimensionierung. Bei den im deutschen Gebäudebestand weit verbreiteten Technologien wie Öl- und Gaskessel war dies bisher kein größeres Problem. Sie verrichten Ihren Dienst auch in Teillast. Und die Mehrkosten für zusätzliche Leistung in der Technik waren und sind eher gering. Da die Kosten für die installierte Leistung bei innovativen Technologien wie Wärmepumpen deutlich höher liegen, gewinnt die Betrachtung zunehmend an Bedeutung. Denn eine zu groß dimensionierte Wärmepumpe verursacht höhere Anschaffungskosten. Und das häufige Takten (Ein- und Ausschalten) führt zu geringerer Effizienz und möglicherweise auch schnellerer Verschleiß der Heizung.

Heizungs-Überdimensionierung durch statische Heizlastberechnung

Für die Auslegung von Wärmepumpen werden im Regelfall die geltenden Normen herangezogen. Sie sind die eine öffentlich anerkannte gemeinsame Grundlagen für die Planung. Auf jeden Fall aber sollte bei jeder Auslegung die Heizlast des Gebäudes präzise ermittelt werden und nicht die Leistung des bisherigen Heizkessels einfach neu installiert werden. Die dazu aktuell üblicherweise genutzte Heizlastberechnung nach DIN EN 12831 berücksichtigt bei der Dimensionierung die Qualität der Gebäudehülle (Wärmedämmung, Fenster, Türen), Luftwechsel und Lüftungsverluste sowie spezifische Standortrahmenbedingungen (Klimadaten). Das Ziel einer Norm ist, Sicherheit für alle Beteiligten zu bieten.

Viele der geltenden Normen bieten allerdings wenig Flexibilität und Möglichkeiten, die Anlagentechnik zur Gebäudekonditionierung dem tatsächlichen Bedarf anzupassen. Selbst eine Auslegung nach DIN EN 12831 führt in der Regel zu einer nicht unwesentlichen Heizungs-Überdimensionierung. Diese Überdimensionierungen gegen einher mit höheren Investitionskosten für Wärmepumpen, die Verteilnetze, Pufferspeicher und weitere Bauteile der Gebäudetechnik. Zudem laufen solche Anlage in einem eher ineffizienten Teillastverhalten. Der Sachverhalt führt heute oftmals dazu, dass innovative Wärmepumpensysteme, die in der Anschaffung teurer sind als konventionelle Energieträger, noch unwirtschaftlicher und damit uninteressanter für Investoren und Bauherren erscheinen.

Dynamische Heizlastberechnung

Heutige Projekte fordern neben einem hohen Maß an Funktionalität vor allem einen minimalen Energieeinsatz. Es stellt sich die Frage, wie viel Heizung brauchen wir in einem Gebäude, um ein behagliches Raumklima zu gewährleisten. Eine pauschale Auslegung der Norm-Heizlast hat das Ziel, immer den schlechtesten Fall abdecken zu können. Der Einfluss der äußeren Solarstrahlung oder interne Gewinne durch Menschen oder Geräte werden nicht berücksichtigt, was zu einer Heizungs-Überdimensionierung führt. Dieser Sachverhalt muss aus unserer Sicht dringend geändert werden.

Eine Verbesserung des Sachverhaltes kann in der Praxis durch dynamische Gebäudesimulationen herbeigeführt werden. Durch innovative Berechnungswerkzeuge kann festgestellt werden, ob auch eine kleinere Anlage den Komfort gewährleisten kann. Die Auswirkungen können auf das Raumklima sowie die Betriebs- und Investitionskosten berechnet, bewertet und optimiert werden. Dies ist insbesondere wichtig, da jedes Gebäude ein klimatisches Unikat darstellt. Im Unterschied zu standardmäßigen statischen Verfahren, die jeweils einen einzigen Wert für ein Ereignis liefern, lassen sich mittels der dynamischen Simulation Aussagen über die Häufigkeit von Ereignissen treffen. Die Simulation betrachtet Zusammenhänge von Nutzung, Konstruktion, Raumklima, Energieversorgung und Technik von Planungsbeginn an ganzheitlich und schafft ein gewerkeübergreifendes Optimum.

Zielsetzung einer Simulation

Leider tun sich heute vielen Handwerksbetriebe aus dem Heizungsbau schwer, hier angemessene eigene Lösungen anzubieten. Und selbst die einfache, statische Berechnung wird nicht immer bei einem Heizungstausch angeboten. Je nach Projekt kann bei dem einfachen Austausch der Heizungsanlage gegen eine gleich große Neue die installierte Leistung deutlich über dem notwendigen liegen. Geschätzt ist oft durchaus eine Heizungs-Überdimensionierung von 50% im Vergleich zu dem kompletten Verzicht auf eine Heizlastberechnung möglich. Bis zu 30% kleinere Heizungen im Vergleich zu einer statischen Heizlastberechnung sind bei einer thermischen Simulation möglich.

Entsprechend sollte man zuerst eine Zieldefinition formulieren, bevor die Heizlast für das eigene Projekt angenommen wird. Unter Einbindung der relevanten Fachplaner, relevanten Handwerker und natürlich hinterlegt mit den Wünschen des Bauherrn kann die Durchführung einer dynamischen Simulation zukünftige Komfortanforderungen klar definieren und so den Rahmen vorgeben, in dem sich die Simulation der Anlagentechnik und darauffolgend die Planung bewegen soll. Eine solche Durchführung von Gebäudesimulationen zur energetischen Gebäudeanalyse empfiehlt sich nicht nur im frühen Planungsstadium von Neubauprojekten, sondern auch vor der Durchführung von Sanierungsmaßnahmen im Bestand. Daraus entstehende projektbezogene Lösungen zeichnen sich durch ein hohes Maß an Effizienz aus und reduzieren gleichzeitig Investitions- und Betriebskosten sowie CO₂-Emissionen.

Im kleinen Einfamilienhausbau überschreiten dabei aber leider oft die Kosten der Simulation die eingesparten Kosten für die Heiztechnik. Wirtschaftlich vorteilhaft ist eine solche Optimierung aber oft bei kleinen und mittleren Mehrfamilienhäusern. Und je größer das Gebäude, desto wahrscheinlicher die wirtschaftliche Vorteilhaftigkeit für den Bauherrn.

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Titelbild: Heiztherme Viessmann
by Georg Lane CC BY 2.0