Kap-03 2005 Uwe Mayer Norm-Heizlast Nach DIN en 12831

FH O/O/W-Standort Oldbg. FB Architektur SS 2005

Kapitel III: Norm-Heizlast nach DIN EN 12831 Energie-, Gebudetechnik Dipl.-Ing. Uwe Mayer

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Kapitel III: Normheizlast nach DIN EN 12831

Unser Bestreben ist es Gebude und die dazugehrigen Anlagen so zu planen und zu erstellen, dass die Umwelt mglichst wenig bis gar nicht belastet wird. Ein groer Belastungsfaktor fr unsere Umwelt ist hierbei der Verbrauch von fossilen Brennstoffen. Diese Tatsache ist bei der Planung immer zu beachten. Durch den Einsatz von entsprechenden Baustoffen und der Nutzung von Solarenergie ber die Gebude-gestaltung und dem Einsatz von entsprechender Anlagentechnik kann der fossile Energieanteil auf einen Bruchteil minimiert werden. Als Hilfestellung hierzu soll die Tabelle 1 auf der folgenden Seite dienen. In dieser Tabelle sind Manahmen aufgelistet, die zur Einsparung von Energie fhren.

III.1 Anwendung der DIN EN 12831 und allgemeine Angaben

Fr die Auslegung einer Heizungsanlage ist die zu errechnende Heizlast eines Gebudes erforderlich. Hierbei wird fr jeden zu beheizenden Raum die Heizlast des Raumes berechnet, die dann als Ma fr die Gren der einzubringenden Heizflchen dient. Die Summen aller Wrmeverluste einschlielich eventueller Zuschlagsfaktoren ergibt die Gesamtheizlast des Gebudes und ist das Ma fr die erforderliche Kesselgre. Ab dem 01.Oktober 2004 hat in Deutschland die Berechnung der Heizlast nach der Europischen Norm DIN EN 12831 in Verbindung mit dem Beiblatt 1 zu erfolgen:

DIN EN 12831 (Aug. 2003) Heizungsanlagen in Gebuden Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast

DIN EN 12831 Beiblatt 1 (April 2004) Heizungssysteme in Gebuden Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast Nationaler Anhang NA

Anwendungsbereich:

Die Norm legt ein Verfahren zur Berechnung der Wrmeverluste und der Heizlast fr Standardflle vor. Als Standardflle gelten alle Gebude mit einer begrenzten Raumhhe (max. 5 m), bei denen angenommen werden kann, dass sie unter Normbedingungen auf einen stationren Zustand beheizt werden. Beispiele solcher Gebude: Wohngebude, Bro- und Verwaltungsgebude, Schulen Bibliotheken,

Krankenhuser, Kurheime, Justizvollzugsanlagen, Gebude des Hotel- und Gaststttenwesen, Warenhuser, Geschftshuser, Industriegebude.

Sonderflle die in der DIN zustzlich behandelt werden: Hallenbauten mit groer Raumhhe, Gebude mit wesentlich voneinander abweichender Luft- und mittlerer Strahlungstemperatur.

Fr die Berechnung der Norm-Heizlast stehen zwei Verfahren zur Anwendung:

das vereinfachte Berechnungsverfahren kann fr Wohngebude mit einer Luftdichtheit von n50 3 h-1 und nicht mehr als drei Wohneinheiten angewendet werden,

das ausfhrliche Berechnungsverfahren kann fr die obigen Gebude und muss fr alle brigen Gebude angewandt werden.

Fr die jeweiligen Berechnungsverfahren sind die Berechnungsformbltter nach DIN EN 12831 zu nehmen. Die Berechnungsformbltter sind im Kapitel IIIa: Heizlast-Anlagen aufgefhrt. Den Formblttern sind der Seitenzahl Grobuchstaben vorangestellt: Diese bedeuten: G fr Gebude (Allgem. Gebudedaten, Raum-, Gebudezusammenstellungen),

V fr Vereinbarungen, R fr Rume.

In dem Kapitel IIIa: Heizlast-Anlagen sind auch die Tabellen aufgefhrt, die fr die Berechnungen bentigt werden. Die Numerierung der Tabellen entspricht den Numerierungen der DIN-Blttern.




Tabelle 1: Manahmen zur Einsparung von Energie im Winter und im Sommer

Grundlage Manahme Beispiele

Standortwahl Windrichtung, Himmelsrichtung, Gelndegestaltung, Baugrund, Grundwasser

Kleinklima beachten Schlagregen, Sonneneinfall, Verschattung, Wind, Kltesee, Nebel

Ausrichtung des Gebudes Kleine Flchen nach Norden und zur Hauptwindrichtung

Kompakte Gebudeform whlen

Kleines Verhltnis von Auenflchen zu Volumen

Rume mit hohen Temperaturen nach Sden: Wohnrume

Rume mit niedrigen Temperaturen nach Norden (Pufferzonen bilden): Abstell-, Vorratsrume

Grundrissgestaltung

Windfang vor Auentren

Niedrige U-Werte der Auenbauteile

Wrmebrcken vermeiden

Kleine Fensterflchen zur Nord- und Windseite

Wrmedmmung

Temporrer Wrmeschutz der Fensterflchen durch Roll- und Klapplden

Mindestluftwechsel einhalten

Stolftung ber Fenster ermglichen

Fensterfugen mglichst dicht ausfhren, Zufallslftung vermeiden

Lftungseinrichtung einbauen, Kanle Schchte Ventilatoren

Wrmeverluste im Winter verringern

Lftung

Wrmerckgewinnung vorsehen

Richtige Bemessung der Anlage

Hoher Wirkungsgrad

Temperaturabhngige Steuerung

Heizung

Nachtabsenkung

Orientierung der groen Gebudeflchen nach Sden

Wohnrume nach Sden

Groe Fensterflchen nach Sden

Wrmespeichernde Innenbauteile vorsehen

Massivwnde hinter Glas als Wrmesammler

Nutzung der Sonnenenergie passiv

Massivwnde hinter lichtdurchlssigen Wrmedmmschichten als Wrmesammler

Massivbauteile als Energieabsorber ausbilden (Massiv-Absorber-Heizsysteme), Auenwnde, Dcher, Gartenmauern, Garagen

Wrmeverluste ausgleichen

Nutzung der Sonnenenergie aktiv

Innenbauteile als Energiespeicher ausbilden, Wnde, Decken, Bodenplatten des Gebudes

Auenbauteile durch Bepflanzung verschatten

Dachberstand vorsehen

Sonneneinstrahlung vermindern

Fenster verschatten durch Roll- oder Klapplden, Markisen

Temperaturdurchgang vermindern

Kleines TAV insbesondere bei Dchern

Wrmespeicherung Wrmespeichernde Innenbauteile vorsehen

Tags: Mindestluftwechsel

Vor Wrme schtzen im Sommer

Lftung

Nachts: erhhter Luftwechsel




III.1.1 Unterlagen fr die Berechnung:

Folgende Unterlagen werden fr die Ermittlung der Heizlast bentigt:

Lageplan mit Angaben von - Himmelsrichtung - Windanfall - Hhe der Nachbargebude - geographische Lage (Abschirmungsklasse) keine Abschirmung

Gebude in windreichen Gegenden, Hochhuser in Stadtzentren moderate Abschirmung

Gebude im Freien, umgeben von Bumen bzw. anderen Gebuden, Vorstdte

gute Abschirmung Gebude mittlerer Hhe in Stadtzentren, Gebude in bewaldeten Regionen

Gebudeplan mit Geschossgrundrisse und Gebudeschnitte als pausfhige Zeichnungen (ggf. als CAD-Datei) mit einem Mindestmastab von 1:100

Geschossgrundrisse mit - Baubemaung einschl. Fenster- und Trmae - Nutzungsangabe der Rume (Vereinbarung) - Numerierung der Rume (Vereinbarung) - Temperaturangaben (Vereinbarung)

Gebudeschnitte mit - Lichte Raumhhen - Geschosshhen (FFb FFb) - Dicke der Decken - Hhe der Brstungen - Fenster- und Trhhen

Baubeschreibung - Wandaufbau Deckenaufbau Dachaufbau mit Baustoffdaten (Dichte, l-Werte) und Schichtdicken

- Fenster mit Art der Verglasung, Material des Rahmens, Lnge der Fensterfugen bzw. Gteklassen

- Tren mit Angaben: Material des Trblattes, Verglasungsanteil, Luftdurchlssigkeit

Die Bemaung der Unterlagen ist nach folgendem Muster vorzunehmen:

Die Abmessung der Bauteile erfolgt in [m]

Lngen / Breiten uere Abmessungen Zwischenlngen jeweils mit halber Innenwand-

dicke Hhen Geschosshhen (FFb FFb)

(die Dicke des Kellerbodens wird nicht bercksichtigt)

Fenster / Tren Mauerwerksffnungen Raumvolumen anhand der lichten Innenmae




III.1.2 Formelzeichen und Indizes Die in den Berechnungen aufgefhrten Formelzeichen und Indizes sind in den nachfolgenden Tabellen 2 +3 zusammengefasst und erklrt:

Tabelle 2: Auflistung der Formelzeichen mit Erklrungen und Einheiten

Formelzeichen Bezeichnung Einheit

a, b, c, f verschiedene Korrekturfaktoren -

A Flche m

B` Parameter m

cp spezifische Wrmekapazitt bei konstantem Druck J / (kgK)

d Dicke m

ei Abschirmungs-Koeffizient -

ek, el Korrekturfaktoren fr die Auenflchen -

Gw Korrekturfaktor fr den Wrmebergang an das Grundwasser -

a Wrmebergangs-Koeffizient an Oberflchen von Bauteilen W / (mK)

H Wrmestrom-Koeffizient, Wrmeverlust-Koeffizient W / K

l Lnge m

n externe Luftwechselrate h-1

n50 Luftwechselrate bei 50 Pa Differenzdruck zwischen Auen- und Innenseite des Gebudes

h-1

P Umfang der Bodenplatte m

Q Wrmemenge, Energiemenge (Joul) J

T thermodynamische Temperatur (Kelvin) K

U Wrmedurchgangs-Koeffizient W / (mK)

v Windgeschwindigkeit m / s

V Volumen m

V Luftvolumenstrom (Punkt berm V) m / s

e (epsilon) Hhenkorrekturfaktor (klein Epsilon) -

F (Phi) Wrmefluss (Heizleistung) W

FHL (Phi) Heizlast W

h (eta) Wirkungsgrad %

l (lambda) Wrmeleitfhigkeit W / (mK)

q (Theta) Temperatur in C C

r (rho) Dichte der Luft bei qint, i kg / m

Y (psi) lngenbezogener Wrmedurchgangs-Koeffizient W / (mK)

z (zeta) Lftungswrmeanteil des Gebudes -

Bei den Grenangaben der Einheiten sind die Kommastellen zu bercksichtigen. Folgende Kommastellen sollen eingehalten werden.: Temperaturen, Wrmestrme ohne Kommastelle

Flchen, Volumen 1 Kommastelle Lngen, U-Werte, Volumenstr., Koeffizienten 2 Kommastellen

Zwischenergebnisse drfen gerundet werden. Die Rechnung wird jedoch mit der vollen Genauigkeit des Rechners fortgefhrt.

Tabelle 3: Angewandte Indizes




A Luft h Hhe o betrieblich, operativ

A Gebudeeinheit inf Zuluft, Infiltration r durchschnittl. Strahlung

bdg, B Gebude int innen RH Wiederaufheizen

bf Kellerfuboden i, j beheizter Raum su Zufuhr

bw Kellerwand k Bauteil T Transmission

e auen l Wrmebrcke tb Gebudetyp

env Gebudehlle m Jahresmittel u unbeheizter Raum

equiv quivalent, gleichwertig mech mechanisch V Lftung

ex Abluft, Fortluft min Minimum Dq hhere Innentemperatur

g Erdreich nat natrlich W Wasser, Fenster/Mauer

Die einzelnen Bauteile werden als Krzel in die Formbltter eingetragen mit

AF fr Auenfenster DF fr Dachfenster IF fr Innenfenster AT fr Auentr DA fr Dach IT fr Innentr AW fr Auenwand DE fr Decke IW fr Innenwand FB fr Fuboden

III.1.3 Norm-Innentemperaturen qint und Norm-Auentemperaturen qe Fr die Berechnungen der Heizlasten werden die Innentemperaturen der Rume und die Auentemperatur entsprechend der geographischen Lage des Gebudes bentigt. Die Innentemperaturen ergeben sich aus der Nutzungsart der Rume. Die Nutzungsart und die Innen-temperaturen werden in dem Formblatt V eingetragen und sind grundstzlich mit dem Auftraggeber abzustimmen (Bescheinigung durch Unterschrift). Anhaltswerte fr die Norm-Innentemperaturen sind in Tabelle 2 NA aufgefhrt.

DIN EN 12831 NA (April 2004)

Tabelle 2 Norm-Innentemperaturen

Lfd. Nr. Raumart Norm-Innentemperatur

q int [C]

1 Wohn- und Schlafrume + 20

2 Brorume, Sitzungszimmer, Ausstellungsrume, Haupttreppenrume, Schalterhallen

+ 20

3 Hotelzimmer + 20

4 Verkaufsrume und Lden allgemein + 20

5 Unterrichtsrume allgemein + 20

6 Theater- und Konzertrume + 20

7 Bade- und Duschrume, Bder, Umkleiderume, Untersuchungszimmer (generell jede Nutzung fr den unbekleideten Bereich)

+ 24

8 WC-Rume + 20

9 Beheizte Nebenrume (Flure, Treppenhuser) + 15

10 Unbeheizte Nebenrume (Keller, Treppenhuser, Abstellrume), siehe Tabelle 4

+ 10

Die Norm-Auentemperaturen fr Stdte mit mehr als 20.000 Einwohnern sind in der Tabelle 1a NA aufgefhrt. Die in der Tabelle aufgefhrten Temperaturen sind Anhaltswerte und knnen auf Grund witterungsbedingter Gegebenheiten auch unterschritten werden. Fr Ortschaften die nicht in der Tabelle




aufgefhrt sind, werden die Werte aus der nchstgelegenen in der Tabelle aufgefhrten Stadt gewhlt. Neben der Norm-Auentemperatur enthlt die Tabelle auch Anhaltswerte ber die mittlere Jahres-temperatur qm,e dieser Stdte entsprechend der Klimazonen nach DIN 4710. Eine bersicht der Klimazonen ist nochmals separat in der Tabelle 1b NA aufgefhrt (siehe Kapitel IIIa: Heizlast-Anlagen).

DIN EN 12831 Bbl 1 (April 2004)

Tabelle 1a Norm-Auentemperaturen fr deutsche Stdte mit mehr als 20.000 Einwohner (Auszug: Nur Klimazonen 1, 2, 3, 4 aufgefhrt und danach sortiert)

Ort PLZ Klimazonen

nach DIN 4710

Norm-Auentemperatur

qe [C]

Jahresmittel der Auentemperatur

qm,e [C] Borkum 26757 1 - 10 9,0 Bremerhaven 27568* 1 - 10 9,0 Cuxhaven 27472* 1 - 10 9,0 Edewechterdamm (Friesoythe)

26169 1 - 12 9,0

Elmshorn 25335* 1 - 12 9,0 Emden 26721* 1 - 10 9,0 Glckstadt 25348 1 - 10 9,0

III.2 Die Bestimmung des Norm - Wrmedurchgangskoeffizienten (U-Wert) nach DIN EN ISO 6946 (Okt. 2003)

Ein Naturgesetz lautet: Wrme (Wrmemenge) fliet stets von selbst, vom wrmeren zum klteren Krper.

Daher: Der Wrmefluss kann nicht verhindert, sondern nur zeitlich vermindert werden.

Jede Schicht eines Baukrpers (z.B. eine Wand, eine Decke etc.) bietet dem Wrmestrom einen spezifischen Widerstand, dem Wrmedurchlasswiderstand. Durch den Formelbuchstaben R versehen mit einem Index wird der Widerstand dieser Schicht gekennzeichnet. Die Einheit der Widerstnde wird in [mK/W] angegeben. Die Summe der Einzelwiderstnde ergeben den Gesamtwiderstand, den Wrmedurchgangswiderstand RT , dem dieser Baukrper dem Wrmestrom entgegenstellt. Bei der Betrachtung des Gesamtwiderstandes eines Baukrpers geht man gewhnlich von der Wrmestromrichtung aus, d.h. von der warmen zur kalten Seite.

III.2.1 Wrmedurchgang durch eine mehrschichtige Wand (Aufbau der Wand: Putz, Mauerwerk, Luftschicht, Klinker)

Den ersten Widerstand den der Wrmestrom erfhrt, ist der bergang von der Luft an den festen Baukrper. Da sich dieser Widerstand an der Innenseite (warmen Seite) befindet, wird er auch folglich als innerer Wrmebergangswiderstand bezeichnet, mit dem Formelbuchstaben Rsi. Der innere Wrme-bergangswiderstand (wie auch der uere Wrmebergangswiderstand) ist kein statischer Wert, sondern stark von dem Medium, der Anstrmgre und richtung, der Oberflchengestaltung und dem Oberflchen-material abhngig. Fr die Bestimmung der U-Werte von Gebuden wurden mittlere Wrmebergangs-widerstnde ermittelt, die fr die weiteren Berechnungen Gltigkeit haben. Die fr die verschiedenen Flle bentigten bergangswiderstnde sind in folgender Tabelle aufgefhrt:

DIN EN ISO 6946 (Okt. 2003) Tabelle 1 Wrmebergangswiderstnde in [m K / W]

Richtung des Wrmestromes




Aufwrts Horizontal Abwrts

Rsi (innerer) 0,10 0,13 0,17

Rse (uerer) 0,04 0,04 0,04

Anmerkung: Tabelle 1 enthlt Bemessungswerte. Fr die Angabe des Wrmedurchgangskoeffizienten von Bauteilen und anderen Fllen, in denen von der Richtung des Wrmestromes unabhngige Werte gefordert werden, wird empfohlen, die Werte fr horizontalen Wrmestrom zu verwenden.

Den nchsten Widerstand fr den Wrmestrom bietet die erste Schicht der Wand (Putzschicht). Dieser Widerstand ist zum einen abhngig von der Beschaffenheit des Materials und zum andern von deren Dicke. Die Eigenschaften der Materialien fr den Wrmetransport werden mit dem l-Wert, Wrmeleitfhigkeit in [W / m K ], beschrieben. Die Wrmeleitfhigkeit ist eine Stoffeigenschaft und fr jeden Stoff eigen. Auch dieser Wert ist kein statischer Wert und wird, wie auch beim Wrmebergangswiderstand, von den verschiedensten Faktoren beeinflusst. Damit eine Berechnung berhaupt mglich ist, hat man auch hier Werte festgeschrieben, die fr den weiteren Rechengang genommen werden drfen. In den Normen DIN V 4108 Teil 4 (Febr. 2002) und DIN EN 12524 (Juli 2000) sind l-Werte fr die meisten am Gebude verwendeten Materialien aufgefhrt. Nicht aufgefhrte Werte sind aus den technischen Unterlagen der Hersteller zu entnehmen. Fr die Schichtdicke wird der Formelbuchstabe d genommen. Die Schichtdicke ist in Metern anzugeben. Das Verhltnis der Schichtdicke d [m] zum l-Wert [W/m K] ergibt den Wrmeleitwiderstand ( auch Wrmedurchlasswiderstand ) R in [m K / W]. Mit einer Nummer als Index erfolgt die Zuordnung zur Schicht. Der vollstndige Ausdruck fr die erste Schicht lautet danach

R1 = d1 / l 1

Die weitere Mauerwerksschicht wird wie die vorherige behandelt und mit dem Index 2 bezeichnet. Auch die folgende Luftschicht bildet einen Widerstand fr den Wrmestrom. Die Gre des Widerstandes ist Abhngig von der Lage und Dicke der Luftschicht. Werte hierzu knnen der folgenden Tabelle entnommen werden:

DIN EN ISO 6946 (Okt. 2003) Tabelle 2 Wrmedurchlasswiderstand in [m K / W] von ruhenden Luftschichten

Oberflchen mit hohem Emissionsgrad

Dicke der Luftschicht mm Richtung des Wrmestromes

Aufwrts Horizontal Abwrts 0 0,00 0,00 0,00 5 0,11 0,11 0,11 7 0,13 0,13 0,13

10 0,15 0,15 0,15 15 0,16 0,17 0,17 25 0,16 0,18 0,19 50 0,16 0,18 0,21 100 0,16 0,18 0,22 300 0,16 0,18 0,23

ANMERKUNG Zwischenwerte knnen mittels linearer Interpolation ermittelt werden

Die Klinkerschicht entspricht wieder dem Wrmeleitwiderstand wie vor beschrieben. Den letzten Widerstand dieser Wand bildet der uere Wrmebergangswiderstand. Er ergibt sich aus dem bergang vom festen Krper zur Auenluft und ist, wie auch die brigen Werte, von den verschiedensten Faktoren abhngig. Der Formelbuchstabe lautet Rse. Grenordnungen knnen wieder der Tabelle 1 (DIN EN ISO 6946 (Okt. 2003)) entnommen werden.




Die Summe der vorab beschriebenen Einzelwiderstnde ergeben den Wrmedurchgangswiderstand RT.

RT = Rsi + R1 + R2 + .... Rn + Rse

Der reziproke Wert (Kehrwert) vom RT bildet den U-Wert:

U = 1 / RT in [W / m K]

III.3 Norm-Heizlast eines beheizten Raumes

Die Heizlast F HL,i eines Raumes (i) ergibt sich aus folgenden Wrmeverlusten:

FHL,i = FT,i + FV,i + FRH,i

Hierin bedeuten: F T,i = Transmissions-Wrmeverlust des beheizten Raumes (i) in [W] F V,i = Lftungs-Wrmeverlust des beheizten Raumes (i) in [W] F RH,i = zustzliche Aufheizleistung des beheizten Raumes (i) zum Ausgleich der

Auswirkung durch unterbrochenes Heizen in [W] Wird keine zustzliche Aufheizzeit vereinbart, entfllt FRH,i . Die verbleibende Summe kennzeichnet die Netto-Heizlast FHL,Netto,i eines beheizten Raumes (i) und entspricht damit der Norm-Heizlast des Raumes (i):

FHL,Netto,i = FT,i + FV,i

Heizlast F HL,i oder Netto-Heizlast F HL,Netto,i sind die Gren fr die Bestimmung der Heizflchen

III.3.1 Norm-Transmissionswrmeverlust eines beheizten Raumes

Der Norm-Transmissionswrmeverlust F T,i eines Raumes (i) errechnet sich wie folgt:

FT,i = (HT,ie + HT,iue + HT,ig + HT,ij) (qint,i - qe)

Hierin bedeuten: HT,ie = Transmissions-Wrmeverlust-Koeffizient zwischen dem beheizten Raum (i) und der ueren Umgebung (e) in [W/K]

HT,iue = Transmissions-Wrmeverlust-Koeffizient zwischen dem beheizten Raum (i) ber einen unbeheizten Raum (u) an die uere Umgebung (e) in [W/K]

HT,ig = Transmissions-Wrmeverlust-Koeffizient zwischen dem beheizten Raum (i) und dem Erdreich (g) in [W/K]

HT,ij = Transmissions-Wrmeverlust-Koeffizient zwischen dem beheizten Raum (i) und einem benachbarten beheizten Raum (j) in [W/K]

qint,i = Norm-Innentemperatur des beheizten Raumes (i) in [C] qe = Norm Auentemperatur in [C]

III.3.1.1 Wrmeverluste an die uere Umgebung

Der Wrmeverlust-Koeffizient HT,ie ergibt sich aus allen Bauteilen und deren thermischen Wrmebrcken, die den beheizten Raum (i) von der ueren Umgebung (e) trennen. Dazu gehren Wnde, Bden, Decken, Tren, Fenster usw.

HT,ie = Sk Ak Uk ek + S l yl ll el




HT,ie = { Bauteil } + { Wrmebrcke }

Gem dem nationalem Anhang finden die witterungsbedingten Korrekturfaktoren ek und el keine Anwendung und werden stets mit 1,0 eingesetzt. Dadurch verndert sich die Formel zu:

HT,ie = Sk Ak Uk + S l yl ll

Die Wrmeverluste ber die linearen Wrmebrcken drfen vereinfacht ber einen Korrekturfaktor fc ausgewiesen werden. Dieser Faktor entspricht dem Wrmebrckenzuschlag DUWB nach DIN 4108 6. Die Gren der Faktoren knnen der folgenden Tabelle 3 NA entnommen werden:

DIN EN 12831-NA (April 2004)

Tabelle 3 Korrekturfaktor fc (DUWB) fr alle Bauteile nach Anzahl der wrmeaustauschenden Gebudehlle (Dach, Auenwand, Fenster, Tren, Kellerdecken, Bodenplatten, erdreichberhrte Flchen)

Wrmebrcken fc (DUWB) [W/mK]

ohne bauseitiger Bercksichtigung von Wrmebrcken 0,10 mit bauseitiger Ausfhrung der Bauteilanschlsse nach DIN 4108, Beiblatt 2

0,05

SYl ll el detaillierter Nachweis der Wrmebrckenzuschlge nach DIN EN ISO 10211 1 und 2 fc (DUWB) = Ak

Der Wrmebrckenzuschlag wird dem physikalischem U-Wert des jeweiligem Bauteils zugerechnet. Daraus ergibt sich der korrigierte Wrmedurchgangskoeffizient Ukc:

Ukc = Uk + DUWB

Eingesetzt in die obige Formel lautet diese:

HT,ie = Sk Ak Ukc

III.3.1.2 Wrmeverluste durch unbeheizte Nachbarrume

Der Wrmeverlust-Koeffizient HT,iue ergibt sich aus:

HT,iue = Sk Ak Ukc bu

Der Temperatur-Reduktionsfaktor bu wird mit folgender Formel berechnet:

qint,i - qu bu =

qint,i - qe

Hierin bedeuten: qint,i = Innentemperatur des beheizten Raumes qu = Temperatur des unbeheizten Raumes qe = Norm Auentemperatur aus Tabelle 1a - NA

Ist die Temperatur des unbeheizten Raumes nicht bekannt, kann der Temperatur-Reduktionsfaktor aus folgender Tabelle ermittelt werden:





Tabelle 4 Temperatur-Reduktionsfaktor bu fr unbeheizte Nachbarrume

Unbeheizter Raum bu [ - ]

Rume - mit einer Auenwand 0,4 - ohne uere Tren und mindestens 2 Auenwnden 0,5 - mit ueren Tren und mindestens 2 Auenwnden (z.B. Halle, Garage etc.) 0,6 - mit 3 Auenwnden (z.B. externe Treppenhuser 0,8 - innenliegende Treppenrume (geschlossene Bauweise) 0,4

Keller

- ohne Fenster / uere Tren 0,5 - mit Fenster / uere Tren 0,8

Dachgeschosse

- bei hoher Luftwechselrate im Dachgescho (z.B. bei Dachziegel oder anderen Werkstoffen), ohne durchgngige luftundurchlssige Schicht

1,0

- andere nicht gedmmte Dcher 0,9 - wrmegedmmte Dcher 0,7

aufgestnderter Boden

- Boden ber einen Kriechraum 0,8

III.3.1.3 Wrmeverluste zwischen beheizten Rumen unterschiedlicher Temperaturen

Der Wrmeverlust-Koeffizient HT,ij ergibt sich aus:

HT,ij = Sk fij Ak Uk

Der Temperatur-Reduktionsfaktor fij wird mit folgender Formel berechnet:

qint,i - qbeheizter Nachbarraum fij =

qint,i - qe

Hierin bedeuten: qint,i = Innentemperatur des beheizten Raumes qe = Norm Auentemperatur aus Tabelle 1a - NA

Die Temperatur eines Nachbarraumes der nicht zur Berechnungseinheit (Wohnung, Gebude) gehrt, wird aus Tabelle 5 NA ermittelt. Die in der Tabelle aufgefhrte mittlere Auentemperatur wird der Tabelle 1a NA entnommen und als gerundeter Wert ohne Kommastelle bernommen. Wrmebrcken werden in dieser Berechnung nicht bercksichtigt.


Tabelle 5 Bestimmung der Temperatur des Nachbarraumes

Rume qNachbarraum [C] Angrenzender Raum einer anderen qint,i + qm,e

Gebudeeinheit (z.B. Apartment) 2




Angrenzender Raum eines separaten Gebudes qm,e

III.3.1.4 Wrmeverluste an das Erdreich

Wrmeverluste von Grundflchen und Kellerwnden an das Erdreich mit direkten oder indirekten Kontakt. Vereinfachte Berechnung nach DIN EN 12831.

Die Wrmeverluste sind von verschiedenen Faktoren abhngig:

- Flche und Umfang der Bodenplatte

- Tiefe des Kellerbodens unter Erdreich

- Dmmeigenschaften des Bodens

Im Wrmeverlust-Koeffizient HT,ig werden diese Faktoren bercksichtigt:

HT,ig = fg1 fg2 ( Sk Ak Uequiv,k ) GW

fg1 Korrekturfaktor fr die jhrlichen Schwankungen der Auentemperaturen wird im NA mit 1,45 festgelegt.

fg2 Reduktionsfaktor fr die Temperaturdifferenz zwischen mittlerer Auentemperatur und Norm-Auentemperatur wird mit folgender Formel berechnet:

qint,i - qm,e fg2 =

qint,i - qe

Hierin bedeuten: qint,i = Innentemperatur des beheizten Raumes qm,e = mittlere Auentemperatur aus Tabelle 1a oder 1b -NA qe = Norm Auentemperatur aus Tabelle 1a - NA

GW Korrekturfaktor fr die Beeinflussung durch das Grundwasser Im NA wie folgt festgelegt: Abstand Grundwasserspiegel zur Bodenplatte 3 m GW = 1,00 Abstand Grundwasserspiegel zur Bodenplatte < 3 m GW = 1,15

Uequiv,k wird fr das jeweilige Bauteil mit den Bildern 3 bis 6 und den zugehrigen Tabellen 4 bis 7 aus der DIN EN 12831 (Aug. 2003) bestimmt (Die Bilder und Tabellen sind im Kapitel IIIa: Heizlast-Anlagen mit aufgefhrt).




III.3.2 Norm-Lftungswrmeverluste eines beheizten Raumes

Der Norm-Lftungswrmeverlust F V,i eines Raumes (i) wird wie folgt berechnet:

FV,i = HV,i ( qint,i - qe )

Hierin sind: HV,i Norm-Lftungswrmeverlust-Koeffizient in [W/K] qint,i Innentemperatur des beheizten Raumes qe Norm Auentemperatur aus Tabelle 1a - NA

Der Norm-Lftungswrmeverlust-Koeffizient HV,i eines beheizten Raumes (i) errechnet sich mit der Gleichung:

HV,i = Vi j cp

Mit Vi der Luftvolumenstrom des beheizten Raumes in [m/s] j die Dichte der Luft in [kg/m] cp die spezifische Wrmekapazitt der Luft bei Raum-Innentemperatur in [kJ/kg K]

Werden die Dichte und die Wrmekapazitt als feste Werte eingegeben, ergibt sich die Formel zu:

HV,i = 0,34 Vi mit Vi in [m/h]

Die Gre des Volumenstromes Vi hngt vom jeweiligem Belftungssystem des Raumes ab. Unterschieden werden diese in

- Hygienischer Mindest-Luftvolumenstrom

- Infiltration durch die Gebudehlle (natrliche Belftung)

- ber lufttechnische Anlagen (mechanische Belftung)

Der Norm-Lftungswrmeverlust F V,i eines Raumes (i) ergibt sich aus dem Vorgenannten zu:

FV,i = 0,34 Vi ( qint,i - qe )

III.3.2.1 Mindest-Luftvolumenstrom

Bei der natrlichen Lftung wird davon ausgegangen, dass die Belftung der Rume durch Undichtig-keiten der Auenhlle erfolgt. Die eindringende Luft entspricht den thermischen Bedingungen der Auenluft. Bei der Berechnung werden zwei Zustnde betrachtet

- den hygienisch notwendigen minimalen Luftvolumenstrom Vmin,i und

- den Luftvolumenstrom durch Undichtigkeiten Vinf,i

Der jeweils grere Wert wird fr den Norm-Lftungswrmeverlust in Rechnung gestellt.

III.3.2.1.1 Hygienischer Mindest-Luftvolumenstrom

Der hygienische Mindest-Luftvolumenstrom eines Raumes (i) wird folgendermaen bestimmt:




Vmin,i = nmin VR

Hierin bedeuten nmin Mindestluftwechsel in [h-1] aus Tabelle 6 NA

VR Raumvolumen (Innenraummae) in [m]

Hhere Luftvolumenstrme durch offene Feuerstellen sind zu bercksichtigen!!


Tabelle 6 Mindestluftwechselzahlen einzelner Rume (hygienischer Mindestvolumenstrom)

Raumart nmin [h-1] bewohnbarer Raum (Standardfall) 0,5 Kche 20 m 1,0

Kche > 20 m 0,5 WC oder Badezimmer mit Fenster* 1,5 Broraum 1,0 Besprechungsraum, Schulzimmer 2,0 * Innenliegende Bder und Toilettenrume sind mit Lftungsanlagen zu rechnen

III.3.2.1.2 Luftvolumenstrom durch Undichtigkeiten

ber Infiltration durch die Gebudehlle gelangt Auenluft in die Rume. Die Berechnung dieses Zustandes erfolgt nach der Formel:

Vinf,i = 2 VR n50 ei ei

Hierin bedeuten VR Raumvolumen (Innenraummae) in [m] n50 Luftwechsel bei einem Druckunterschied von 50 Pa

(Blower-Door-Messung), Werte aus Tabelle 7 NA

ei Abschirmungskoeffizient fr verschiedene Gebudestandorte, Werte aus Tabelle D.8

e i Hhenkorrekturfaktor bestimmen ber die Formel

e i = max [ 1, (h/10)4/9 ] (h = mittlere Raumhhe bis Erdreichniveau)

oder Werte aus Tabelle 9 NA entnehmen





Tabelle 7 Luftwechselrate bei 50 Pa Druckdifferenz n50

Konstruktionstyp n50 [h-1]

Grad der Luftdichtheit der Gebudehlle* (Qualitt der Fensterdichtheit)

sehr dicht (hochabgedichtete

Fenster und Tren)

dicht (Doppelverglasung,

normale Abdichtung)

weniger dicht (Einfachverglasung, keine Abdichtung)

Einfamilienhuser 3 6 9 Mehrfamilienhuser, Nicht-Wohngebude

2 4 6

* bei Hochhusern knnen je nach Baukonstruktion in den unteren Geschossen erheblich hhere Luftdurchlssigkeitswerte auftreten (z.B. Schachttyp). Diese sind im Einzelfall zu prfen und festzulegen.

DIN EN 12831 (Aug. 2003)

Tabelle D. 8 Abschirmungskoeffizienten e

Abschirmungsklasse e [ - ]

Beheizter Raum ohne ffnungen

nach auen

Beheizter Raum mit einer

ffnung nach auen

Beheizter Raum mit mehr als

einer ffnung nach auen

keine Abschirmung (Gebude in windreichen Gegenden, Hochhuser in Stadtzentren)

0 0,03 0,05

moderate Abschirmung (Gebude im Freien, umgeben von Bumen bzw. anderen Gebuden, Vorstdte)

0 0,02 0,03

gute Abschirmung (Gebude mittlerer Hhe in Stadtzentren, Gebude in bewaldeten Regionen)

0 0,01 0,02


Tabelle 9 Hhenkorrekturfaktor e nach Lage des Raumes ber Erdreichniveau

Hhe des beheizten Raumes ber dem Erdreichniveau [m] (Raummitte bis Erdreichniveau)

Hhenkorrekturfaktor e i [ - ]

0 10* 1,0 > 10 20 1,2 > 20 30 1,5 > 30 40 1,7 > 40 50 2,0 > 50 60 2,1 > 60 70 2,3 > 70 80 2,4 > 80 90 2,6 > 90 - 100 2,8

* Die Hhe 10 m kann bei Wohngebuden generell fr alle Huser mit max. 4 beheizten Geschossen ber Erdreich eingesetzt werden




III.3.2.2 Luftvolumenstrom durch mechanische Belftung

Bei der mechanischen Belftung muss die Zuluft nicht die thermischen Bedingungen der Auenluft entsprechen. Sie kann verndert sein

- durch ein Wrmerckgewinnungssystem - durch eine zentrale Aufbereitung - durch zugefhrte Luft von benachbarten Rumen.

In diesen Fllen wird mit einem Temperaturreduktionsfaktor gearbeitet. Bei Lftungsanlagen mit Abluftberschuss, muss der berschssige Luftanteil bestimmt werden und als infiltrierte Auenluft ber die Gebudehlle behandelt werden. In der nachfolgenden Formel sind die oben genannten Punkte aufgenommen worden:

Vi = Vinf,i + Vsu,i fv,su,i + Vmech,inf,i fv,mech,inf,i

Hierin bedeuten: Vi Luftvolumenstrom des Raumes (i) in [m/h] Vinf,i Luftvolumenstrom des Raumes (i) aufgrund Infiltration in [m/h] Vsu,i Zuluftstrom des Raumes (i) in [m/h] fv,su,i Temperaturreduktionsfaktor fr den Zuluftstrom ber die Formel

qint,i - qsu,i fv,su,i =

qint,i - qe

Wobei qsu,i die Temperatur der zustrmenden Luft ausmacht (z.B. Auenluft, beheizte oder unbeheizte Luft von Nachbarrumen, durch Lftungsanlage behandelte Luft). qsu,i kann ber oder unter der Innenlufttemperatur des Raumes liegen.

Vmech,inf,i berschuss des Abluftvolumenstroms des Raumes (i) in [m/h] fv,mech,inf,i Temperaturreduktionsfaktor fr die nachstrmende Luft aus

Nachbarrumen Beschreibung des Faktors fehlt in der DIN!!!

Vi muss gleich oder grer sein als der hygienische Mindest-Volumenstrom Vmin,i

III.3.3 Aufheizleistung eines beheizten Raumes

Unterbrochener Heizbetrieb: Rume mit unterbrochenem Heizbetrieb bentigen eine Aufheizleistung, um nach einer Absenkung die geforderte Norm-Innentemperatur innerhalb einer bestimmten Zeit zu erreichen. Die Aufheizleistung ist abhngig von verschiedenen Faktoren:

- die Wrmekapazitt der Bauelemente - die Aufheizzeit - der Temperaturabfall whrend der Absenkphase - die Eigenschaften des Regelsystems.

Eine zustzliche Aufheizzeit ist nicht immer erforderlich, wenn z.B. - die Nachtabsenkung in den kltesten Tagen ber die Regelung abgeschaltet wird (durchgehender

Heizbetrieb), - die Wrmeverluste (Lftungsverluste) whrend der Absenkphase verringert werden kann.




Eine zustzliche Aufheizleistung muss mit dem Auftraggeber vereinbart werden!!!

III.3.3.1 Der Wiederaufheizfaktor

Die Werte fr den Wiederaufheizfaktor fRH in [W/m] werden in den Tabellen 10a + 10b NA ange-geben. Zwischenwerte sind linear zu interpolieren. Die Werte gelten fr mittlere Raumhhen unter 3,5 m.

Die Tabellen sind fr verschieden Luftwechselraten erstellt:

Tabelle 10a-NA: Luftwechselrate n = 0,1 h-1

- nur ein sehr geringer Luftwechsel whrend der Aufheizphase ber Fugen u..

Tabelle 10b-NA: Luftwechselrate n = 0,5 h-1

- geringe zeitlich eingeschrnkte Fensterlftung oder eine Luftansaugung ber Auenluftdurchlsse bzw. RLT-Anlagen

Die Auswahl der Tabelle ist mit dem Auftraggeber abzustimmem!!!


Tabelle 10a: Wiederaufheizfaktor fRH fr eine Luftwechselrate n = 0,1 h-1

fRH [W/m]

Angenommener Innentemperaturabfall DqRH whrend der Absenkung 1 K 2 K 3 K 4 K 5 K 7 K

Gebudemasse*

Wieder-aufheiz-

zeit [h]

l m s l m s l m s l m s l m s l m s

0,5 12 12 12 27 28 28 39 44 44 50 59 60 - - - - - -

1 8 8 8 18 21 21 26 34 34 33 47 48 - - - - - -

2 5 5 5 10 15 15 15 25 25 20 34 35 43 81 88 61 117 126

3 3 3 3 7 12 12 9 19 20 14 28 30 33 70 79 47 103 112

4 2 2 2 5 9 10 7 17 19 10 25 27 28 63 72 38 92 102 * Gebudemasse: l = leicht m = mittelschwer s = schwer

DIN EN 12831 NA

Tabelle 10b: Wiederaufheizfaktor fRH fr eine Luftwechselrate n = 0,5 h-1

fRH [W/m]

Angenommener Innentemperaturabfall DqRH whrend der Absenkung 1 K 2 K 3 K 4 K 5 K 7 K

Gebudemasse*

Wieder-aufheiz-

zeit

[h] l m s l m s l m s l m s l m s l m s

0,5 14 17 18 29 34 35 44 52 53 58 68 70 - - - - - -

1 10 13 14 21 27 28 32 42 44 41 55 57 - - - - - -

2 7 10 11 13 21 23 21 32 34 28 42 44 47 89 99 67 125 137

3 5 9 10 10 18 20 15 26 28 21 35 38 37 78 89 53 110 122

4 4 8 9 8 16 18 13 24 26 17 32 35 31 70 81 43 99 111 * Gebudemasse: l = leicht m = mittelschwer s = schwer




III.3.3.2 Die wirksame Speicherfhigkeit eines Gebudes (Raumes)

In die Berechnung des Wiederaufheizfaktors kommt die energetische Speicherfhigkeit des Gebudes (Raumes) zum Tragen. Hierbei werden die Wrmespeichereinflsse der Umschlieungsflchen der beheizten Rume bercksichtigt. In der Norm DIN V 4108-6 (Juni 2003) wird die Speicherfhigkeit definiert und der Berechnungsweg beschrieben. Die Wrmespeichereinflsse der Umschlieungsflchen sind zeitabhngig und werden daher nur bis zu einer bestimmten Schichtdicke bercksichtigt, die innerhalb einer Heizperiode wirksam werden. So bleiben beispielweise Speichermassen unbercksichtigt die hinter Wrmedmmschichten liegen, da der Wrmefluss durch die Dmmung abgeschottet wird. Als Wrmedmmschichten gelten dabei Bauteile mit Wrmeleitfhigkeiten von l < 0,1 W/(m K) und einem Wrmedurchlasswiderstand Ri > 0,25 (m K)/W. Die wirksame Speicherfhigkeit der Bauteile ergibt sich aus folgender Formel:

Cwirk,BT = S i (ci r i di Ai) in [Wh/K] Darin bedeuten: i = die jeweilige Schicht des Bauteils c = die spezifische Wrmespeicherkapazitt des Bauteils in [J/kg K]

(Umrechnung: [kJ/kg K] entspricht [0,28 Wh/kg K] r = Rohdichte des Bauteils in [kg/m] d = Dicke des Bauteils in [m] A = Flche des Bauteils in [m] Die Aufsummierung erfolgt ber alle Bauteilflchen, die mit der Raumluft in Berhrung kommen, wobei nur die wirksamen Schichtdicken erfasst werden. Hierbei gelten folgende Bedingungen: a) bei Schichten mit einer Wrmeleitfhigkeit li 0,1 W/(m K)

1) Die einseitig an die Raumluft grenzen, gilt: Aufsummierung aller Schichten bis zu einer grten Gesamtdicke von di,max = 0,10 m

2) Die beidseitig an die Raumluft grenzen (Innenbauteile), gilt: - halbe Bauteildicke bei einer Schicht, wenn die Bauteildicke d < 0,20 m, - hchstens 0,10 m, wenn die Dicke d > 0,20 m, - bei mehreren Schichten, wie unter 1 beschrieben, allerdings beidseitig angewendet.

b) bei raumseitig vor Wrmedmmschichten (z.B. Estrich auf Wrmedmmung) liegende Schichten mit einer Wrmeleitfhigkeit li 0,1 W/(m K) drfen nur die Dicken der Schichten bis hchstens 0,10 m in Ansatz gebracht werden.

Bei der Flchenbestimmung Ai werden die Auenbauteile ber die Auenmae (Bruttoma) und die Innenbauteile ber die Innenmae (Nettoma) berechnet. Die spezifische Wrmespeicherfhigkeit eines Gebudes bzw. eines Raumes ergibt sich aus der Division der Speicherfhigkeit der Bauteile durch das Volumen des Gebudes Ve (Auenmae) bzw. des Raumes VR (Innenmae):

cwirk,Geb. = cwirk,BT / Ve bzw. cwirk,R = cwirk,BT / VR in [Wh/m K] In der DIN 12831 wird das Ergebnis hieraus als wirksame Gebude- , bzw. Raummasse definiert und als Ma fr die Einstufung der Schwere von Gebuden genommen, die da sind:

Cwirk = 15 Wh/m K leichte Gebudemassen (abgehngte Decke und aufgestnderte Bden, Wnde in Leichtbauweise)

Cwirk = 35 Wh/m K mittelschwere Gebudemassen (Betondecken und - bden, Wnde in Leichtbauweise)

Cwirk = 50 Wh/m K schwere Gebudemassen (Betondecke und - bden in Verbindung mit Mauerwerks- oder Betonwnden)

Berechnungsbeispiel fr die wirksame Speicherfhigkeit nach DIN 4108-6:




(Beispielaufgabe: Wohnhaus in Lbeck, Wohnzimmer)

BT Flche Aufbau d ci ri di cwirk

[m] [m] [J/kgK] [kg/m] [m] [Wh/K]

AW 28,2 Putz 0,02 1000 1300 0,02 205

Porenbeton 0,20 1000 700 0,08 443

Mineralwolle 0,10 1030 50 - -

Luftschicht 0,07 - - - -

Klinker 0,12 1000 2000 - -

IW (24.) 15,3 Putz 0,015 1000 1300 0,015 84

KS 0,24 1000 1600 0,085 583

Putz 0,015 1000 1300 - -

IW (11,5) 13,4 Putz 0,015 1000 1300 0,015 74

KS 0,115 1000 1600 0,06 360

Putz 0,015 1000 1300 - -

FB 38,6 Estrich 0,045 1000 2000 0,045 973

Dmmung 0,030 1030 50 - -

Beton 0,20 1000 2400 - -

DE 38,6 Beton 0,20 1000 2400 0,10 2588

Dmmung 0,030 1030 50 - -

Estrich 0,045 1000 2000 - -

S cwirk,BT = 5310 Cwirk,Raum = cwirk,BT / VR Cwirk,Raum = 5310 / 91,6 = 58 Wh/mK

Umrechnungsfaktor: 1000 J/kgK entsprechen 0,28 Wh/kgK

III.3.3.3 Der Innentemperaturabfall

Der Innentemperaturabfalls DqRH in [K] eines beheizten Raumes durch einen unterbrochenen Heizbetrieb kann global fr das gesamte Gebude oder raumweise einzeln berechnet werden. Die Berechnung erfolgt nach DIN EN 832, Anhang J (sehr aufwendig) oder vereinfacht nach DIN EN 12831 NA wie nachfolgend beschrieben. Die Formel hierzu lautet:

- tAbs

DqRH = (qint,i - qe) [ 1 - e t ]

Darin bedeuten: - tAbs Absenkzeitraum in [h] (Nachtabsenkung, Wochenendabsenkung) t Gebude bzw. Raumzeitkonstante in [h]

Die Gebude- bzw. Raumzeitkonstante ergibt sich aus:




cwirk t = HAbs

Darin bedeuten: cwirk wirksame Gebude- bzw. Raummasse in [Wh/m K]

Berechnen gem Kapitel III.3.3.2 oder bestimmen aus: Cwirk = 15 Wh/m K - leichte Gebudemassen (abgehngte Decke und aufgestnderte Bden,

Wnde in Leichtbauweise) Cwirk = 35 Wh/m K - mittelschwere Gebudemassen (Betondecken und - bden, Wnde in

Leichtbauweise) Cwirk = 50 Wh/m K - schwere Gebudemassen (Betondecke und - bden in Verbindung mit

Mauerwerks- oder Betonwnden)

HAbs Wrmeverlustkoeffizient in der Absenkphase in [W/m K]

Der Wrmeverlustkoeffizient in der Absenkphase errechnet sich wiederum aus folgender Formel:

HTe HAbs = ( VR ) + 0,34 n

Darin bedeuten: HTe Transmissionswrmeverlust-Koeffizient in [W/K] VR Raumvolumen (netto) in [m] n Luftwechselrate im Absenkbetrieb in [h-1]

Die Luftwechselrate n kann analog dem Aufheizbetrieb zwischen den folgenden Werten variieren: n = 0,1 h-1 (reduzierter Luftwechsel whrend des Absenkbetriebes n = 0,5 h-1 (durchgngige Luftwechselrate whrend des Absenkbetriebes)

Es kann angenommen werden:

Die Innentemperaturabsenkung am Ende einer Absenkphase in schweren, gut wrmegedmmten und luftdichten Gebuden betrgt fr

- Nachtabsenkung Wohngebude (8h unterbrochener Betrieb) ca. 1 2 K - Wochenendabschaltungen z.B. Brogebude, Urlaubunterbrechung in Wohngebuden ca. 3 7 K Fr hhere Innentemperaturabsenkungen (> 3 K) sind lngere Wiederaufheizzeiten angebracht.

III.4 Die ausfhrliche Berechnungsmethode

Die ausfhrliche Berechnungsmethode ist fr alle Gebude anwendbar und zhlt als die genaueste Berechnungsmethode. In diesem Berechnungsverfahren kommen alle vorgenannten Formeln und Faktoren zum tragen. Die Erfassung der Daten, Berechnungen und Ergebnisse erfolgt in den Formblttern fr das ausfhrliche Verfahren. Dabei stehen die vorgenannten Buchstaben G fr Gebudedaten, V fr Vereinbarungen und R fr Raumdaten. In dem nachfolgenden Abschnitt wird die Vorgehensweise fr das Ausfllen der Formbltter erlutert.

III.4.1 Vorgehensweise bei der Berechnung nach der ausfhrlichen Berechnungsmethode

1. Schritt: Prfen der Unterlagen auf Vollstndigkeit und fehlende Angaben ergnzen.




2. Schritt: Ausfllen Formblatt V (Ausfhrliche Berechnungsmethode) Mit dem Auftraggeber festlegen:

- Nummerierung der Rume, - Nutzung der Rume, - Festlegen der Innentemperaturen, - Festlegen der Luftwechselrate, - Festlegen der Zusatz-Heizleistungen mit Wiederaufheizzeit.

Daten in das Formblatt V eintragen und durch Unterschrift besttigen lassen. 3. Schritt: Ausfllen Formblatt G1 Gebudedaten (Ausfhrliche Berechnungsmethode)

3. Block: Kenngren Gebudekenndaten gem Gebudebeschreibung ankreuzen. Die Speicherfhigkeit des Gebudes abschtzen:

Cwirk = 15 Wh/m K Leichte (l) Gebudemassen (abgehngte Decke und aufgestnderte Bden, Wnde in Leichtbauweise) Cwirk = 35 Wh/m K mittelschwere (m) Gebudemassen (Betondecken und - bden, Wnde in Leichtbauweise) Cwirk = 50 Wh/m K schwere (s) Gebudemassen (Betondecke und - bden in Verbindung mit Mauerwerks- oder Betonwnden) oder nach DIN V 4108-6 bestimmen.

Gebudelage: Hilfestellung aus Tabelle 8 NA. Luftdichtheit: Hilfestellung aus Tabelle 7 NA.

4. Block: Temperaturen Norm-Auentemperatur und Jahresmitteltemperatur aus Tabelle 1a NA entnehmen.

5. Block: Geometrie Gebudemae als Auenmae, Gebudehhe: Erdreichniveau First.

6. Block: Erdreich Festlegen ob global oder raumweise berechnet werden soll (ist der U-Wert der Bodenplatte UBoden +UWB 0,50 W/m K muss B` immer raumweise bestimmt werden), bei globaler Berechnung: Werte z und P aus Zeichnung bestimmen und eintragen, Wert B` ber die Formel B` = AGeb / (0,5 P) berechnen, bei raumweiser Berechnung erfolgen die Angaben von z, P und B` in den jeweiligen Formblttern R. Grundwassertiefe festlegen. (Ist der Wert nicht bekannt, sollte der ungnstigste Wert genommen werden GW = 1,15)

7. Block: Lftung Luftdurchlssigkeit aus Tabelle 7 NA bestimmen. Lftungswrmeanteil z : - normal 0,5, - fr einzelne Rume (z.B. Hallen) 1,0.

8. Block: Zusatz-Aufheizleistung Globale oder raumweise Berechnung durch Vereinbarungen festgelegt in Formblatt V, Absenkdauer annehmen, Luftwechsel (nach Tabelle 10a + 10b) annehmen (kann eventuell fr einzelne Rume unterschiedlich sein). Globale Berechnung: Temperaturabfall - annehmen gem Abschnitt III.3.3.2 oder

- berechnen gem Abschnitt III.3.3.2.




Werte fr VN,Geb und S HT,e aus Formblatt G 3 entnehmen (nach Abschluss der Heizlastberechnung). Raumweise Berechnung: Eine Berechnung des Temperaturabfalls ist gem Abschnitt III.3.3.2 erforderlich. Fr die Berechnung werden die individuellen Daten VR und HTe des Raumes verwendet. Die Berechnungen sind in einer Nebenrechnung nachzuweisen. Aufheizphase: Wiederaufheizzeit(en) in Formblatt V festgelegt, Luftwechsel (nach Tabelle 10a + 10b) abschtzen, Wiederaufheizfaktor aus Tabelle 10a oder 10b NA bestimmen (Zwischenwerte sind linear zu interpolieren).

4. Schritt: Ausfllen Formblatt R (Ausfhrliche Berechnungsmethode) Je beheizter Raum ist ein Formblatt R auszufllen!! 3. Block: Raumdaten

Innentemperatur gem Vereinbarungen aus Formblatt V. Geometrie: Werte als lichte Raummae. Erdreich: Tiefe und Umfang aus Zeichnung entnehmen,

B`-Wert mit Formel B`= A (Brutto) / (0,5 P) berechnen. Lftung: - Mindestluftwechsel gem Formblatt V bzw. Tabelle 6 NA,

- Luftwechselrate aus Tabelle 7 NA entnehmen, - Koeffizient aus Tabelle D.8 bestimmen, - Hhe ber Erdreich: Erdreichniveau bis Mitte Raumhhe, - Hhen-Korrekturfaktor aus Tabelle 9 AN entnehmen, - Zuluft- und Abluftvolumenstrme mit den Zusatzdaten den Angaben

der Lftungsanlage entnehmen. Zusatzheizung:

Global: den Wiederaufheizfaktor Formblatt G 1 entnehmen. Nebenrechnung: Wiederaufheizfaktor ber eine raumspezifische Nebenrechnung

bestimmen und eintragen. 4. Block: Transmissionswrmeverluste an den Bauteilen

(Es werden nur Bauteile aufgefhrt mit einer Temperaturdifferenz zum Nebenraum) Orientierung in Himmelsrichtungsangabe: N, NO, O, SO, S, SW, W, NW, H (horizontal). Bauteile mit entsprechende Krzel bezeichnen. Bauteilmae als Bruttomae. Grenzt an ist mit folgenden Buchstaben zu kennzeichnen:

e an Auenluft, u an unbeheizte Nachbarrume, g an Erdreich, b an beheizten Nachbarraum.

angrenzende Temperatur aus Formblatt V bzw. ber Tabelle 5 NA bestimmen.

Korrekturfaktoren bu aus Tabelle 4 NA oder nach der Formel bu = (qint,i - qu) / (qint,i - qe) bestimmen,

fij nach der Formel fij = (qint,i - qbeh. Nachbarraum) / (qint,i - qe) bestimmen,

fg1 und GW aus Formblatt G 1 entnehmen, fg2 nach der Formel fg2 = (qint,i - qm,e) / (qint,i - qe) bestimmen. (qm,e aus Tabelle 1 NA als gerundeter Wert)

U-Wert entspricht dem physikalischem U-Wert. Korrekturwerte-Wrmebrcken DUWB fr auenliegende Bauteile entsprechend Tabelle 3

NA bestimmen. Korrigierter U-Wert: Uc = U + DUWB




Wrmeverlust-Koeffizient: an Auenluft angrenzend: HT = ANetto (bu) Uc an beh. Raum angrenzend: HT = ANetto fij U ans Erdreich angrenzend: HT = ANetto fg1 fg2 GW Uequiv

Transmissions-Wrmeverlust: F T = HT (qint - qe) 5. Block: Lftungswrmeverlust

Linke Spalte: Mindest-Luftvolumenstrom: Vmin = nmin VR (aus Block 3) Natrliche Infiltration: Vinf = 2 VR n50 e e i

n50 aus Tabelle 7 NA, e aus Tabelle D.8, ei aus Tabelle 9 NA.

mechanischer Zuluftstrom: gem Lftungsanlage. Abluftvolumenberschuss: gem Lftungsanlage. Thermisch wirksamer Luftvolumenstrom:

Vergleichen: Vmin mit Vinf bzw. Vmin mit Vinf + Lftungsanlagenteil. Der grere Wert wird bernommen!

Rechte Spalte: Lftungswrmeverlustkoeffizient HV = V 0,34 fr die zu bernehmenden Werte V

berechnen und eintragen. Lftungswrmeverlust: F V = HV (qint - qe)

6. Block: Netto-Heizlast Netto-Heizlast: F HL,Netto = F T + F V Spezifische Werte: Netto-Heizlast geteilt durch AR bzw. VR

7. Block: Zusatz-Aufheizleistung Zusatz-Aufheizleistung: F RH = fRH (aus Block 3) AR

8. Block: Norm-Heizlast F HL = F T + F V bzw. F HL = F T + F V + F RH

Die Norm-Heizlast ist der Grenwert fr die Bestimmung der Heizflche fr diesen Raum.

5. Schritt: Ausfllen Formblatt G 2 (Ausfhrliche Berechnungsmethode) Auflisten der Werte aus den Formblttern R und die Summe aus den jeweiligen Spalten

bilden. In die Spalte FT,e werden alle Transmissionswrmeverluste nach auen aufgelistet. Dazu gehren folgende Werte:

FT,e = Wrmeverluste an die Auenluft, FT,g = Wrmeverluste an das Erdreich, FT,iue = Wrmeverluste an unbeheizte Nachbarrume.

Die Auflistung der verschiedenen Lftungswrmeverluste wird fr die Norm-Heizlast des Gebudes bentigt, da nur ein Teil dieser Verluste in die Berechnung der Gebude-heizlast einflieen.

6. Schritt: Ausfllen Formblatt G 3 (Ausfhrliche Berechnungsmethode) 3.Block: Wrmeverlust-Koeffizienten

Addieren der entsprechenden Werte aus den Formblttern R, wobei fr HT,e nur die Wrmeverlust-Koeffizienten nach auen bercksichtigt werden.




4. Block: Wrmeverluste FT,Geb. entspricht den Summenwerte FT,e aus Formblatt G 2, Summenwerte der Lftungswrmeverluste aus Formblatt G 2 entnehmen und mit den

entsprechenden Faktoren berechnen. Die Summe dieser Werte ergibt den Lftungs-wrmeverlust FV,Geb .

5. Block: Gebudeheizlast Die Netto-Heizlast ergibt sich aus F N,Geb = F T,Geb + F V,Geb Die Norm-Heizlast ergibt sich aus F HL,Geb = F N,Geb + F RH,Geb

Die Norm-Heizlast eines Gebudes oder eines Gebudeteiles oder die Summe mehrerer Gebudeteile ist ein Grenwert fr die Bestimmung des Wrmeerzeugers.

6. Block: Spezifische Werte Die spezifischen Werte beziehen sich auf die Netto-Heizlast FN,Geb . uere an die Auenluft angrenzende Umfassungsflche A des Gebudes ermitteln. Transmissionswrmeverlust-Koeffizient SHT,e (aus Block 3) durch A teilen. Das beheizte Gebudevolumen VN,Geb und der Transmissionswrmeverlust-Koeffizient HT,e werden fr die Berechnung der Absenktemperatur bei globaler Bestimmung bentigt.

III.5 Die vereinfachte Berechnungsmethode Bei der vereinfachten Berechnungsmethode werden auf einige der differenzierenden Faktoren und Nebenrechnungen, wie sie vorab beschrieben sind, verzichtet und grbere Annahmen getroffen. Daher darf diese Berechnungsmethode auch nur eingeschrnkt angewendet werden und zwar nur fr - Wohngebude mit einer Luftdichtigkeit von n50 3 h-1 und

- Gebude mit nicht mehr als 3 Wohneinheiten. Das Ergebnis der vereinfachten Berechnungsmethode ergibt eine grere Heizlast als nach der ausfhrlichen Berechnungsmethode berechnet.

III.5.1 Der Norm-Wrmeverlust eines Raumes Der gesamte Norm-Wrmeverlust F i eines beheizten Raumes (i) nach der vereinfachten Berechnungs-methode ergibt sich aus folgenden Wrmeverlusten:

F i = (FT,i + FV,i ) fDq ,i

Hierin bedeuten: FT,i Transmissions-Wrmeverlust des beheizten Raumes (i) in [W] FV,i Lftungs-Wrmeverlust des beheizten Raumes (i) in [W] fDq ,i Temperatur-Reduktionsfaktor, der den zustzlichen Wrmeverlust von hohen zu

niedrigen Temperaturen bercksichtigt, Tabelle 12 NA

DIN EN 12831 NA (April 2004) Tabelle 12 Temperatur-Korrekturfaktor fDq fr Rume mit einem hheren Temperaturniveau als

die angrenzenden Rume

Norm-Innentemperatur von Rumen fDq [ - ]




normal (Temperaturdifferenz zu angrenzenden Rumen < 4 K) 1,0

hoch (Temperaturdifferenz zu angrenzenden Rumen 4 K) 1,5

III.5.1.1 Der Norm-Transmissionswrmeverlust eines Raumes

In der vereinfachten Berechnungsmethode wird der Norm-Transmissionswrmeverlust F T,i eines beheizten Raumes (i) ber folgende Formel bestimmt:

FT,i = Sk fk Ak Uk (qint,i - qe)

Hierin bedeuten: fk Temperatur-Reduktionsfaktor fr ein Bauelement, zur Bercksichtigung von Temperaturdifferenzen, Tabelle 11 NA

Ak Flche des zu berechnenden Bauteils in [m] Uk Wrmedurchgangskoeffizient des Bauteils in [W / mK]

Hinweis: Zum physikalischem U-Wert wird in der vereinfachten Berechnung generell ein Wrmebrckenzuschlag von DUWB = 0,10 W / mK hinzugerechnet

DIN EN 12831 NA (April 2004) Tabelle 11 Temperatur-Korrekturfaktor fk fr Wrmeverluste an verschiedene

Umgebungsbereiche nach auen

Wrmeverluste fk [ - ] - direkt nach auen 1,00

- an einen unbeheizten Raum 0,80

- an das Erdreich 0,40

- ber das Dach 0,90

- ber die aufgestnderte Bodenplatte 0,90

- an ein angrenzendes Gebude 0,50

- an eine angrenzende Gebudeeinheit 0,30

III.5.1.2 Der Norm-Lftungswrmeverlust eines Raumes

In der vereinfachten Berechnungsmethode wird der Norm-Lftungswrmeverlust F V,i eines beheizten Raumes (i) ber folgende Formel bestimmt:

FV,i = 0,34 Vmin,i (qint,i - qe)

Hierin ist Vmin,i der hygienisch erforderliche Mindest-Luftvolumenstrom in [m/h]. Der Mindest-Luftvolumenstrom wird errechnet nach der Formel:

Vmin,i = nmin VR

Dabei ist nmin die Mindest-Auenluftwechselrate in [h-1] aus Tabelle 6 NA




VR das Innenraumvolumen des Raumes in [m]

DIN EN 12831 NA (April 2004) Tabelle 6 Mindestluftwechselzahlen einzelner Rume (hygienischer Mindestvolumenstrom)

Raumart nmin [h-1] bewohnbarer Raum (Standardfall) 0,5

Kche 20 m 1,0

Kche > 20 m 0,5

WC oder Badezimmer mit Fenster* 1,5

Broraum 1,0

Besprechungsraum, Schulzimmer 2,0

* Innenliegende Bder und Toilettenrume sind mit Lftungsanlagen zu rechnen

Sollen mechanische Lftungssysteme vorgesehen werden, muss die Auenluftwechselrate festgelegt und in der Berechnung bercksichtigt werden.

III.5.2 Die Norm-Heizlast eines Raumes

Die gesamte Norm-Heizlast F HL,i eines beheizten Raumes (i) ergibt sich aus den Wrmeverlusten des Raumes und der Aufheizleistung F RH,i fr diesen Raum.

FHL,i = F i + FRH,i

Die Aufheizleistung wird fr jeden Raum mit dem Auftraggeber abgestimmt.

Die Wiederaufheizleistung wird nur global berechnet und den betroffenen Rumen zugerechnet. Die Werte werden aus den Tabellen 10a + 10b NA ermittelt. Die Gebudemasse und der Temperaturabfall nach der Absenkphase werden dabei aus folgenden Werten angenommen: Gebudemasse: Cwirk = 15 Wh/m K

- Leichte (l) Gebudemassen (abgehngte Decke und aufgestnderte Bden, Wnde in Leichtbauweise)

Cwirk = 35 Wh/m K - mittelschwere (m) Gebudemassen (Betondecken und - bden, Wnde

in Leichtbauweise)

Cwirk = 50 Wh/m K - schwere (s) Gebudemassen (Betondecke und - bden in Verbindung

mit Mauerwerks- oder Betonwnden)

Temperaturabfall:

Die Innentemperaturabsenkung am Ende einer Absenkphase in schweren, gut wrmegedmmten und luftdichten Gebuden betrgt fr

- Nachtabsenkung Wohngebude (8h unterbrochener Betrieb) ca. 1 2 K

- Urlaubunterbrechung in Wohngebuden ca. 3 7 K

Fr hhere Innentemperaturabsenkungen (> 3 K) sind lngere Wiederaufheizzeiten angebracht.




Die Norm-Heizlast des Raumes ist der Grenwert fr die Heizflche

III.5.3 Gesamte Norm-Heizlast fr eine Gebudeeinheit oder ein Gebude

Bei der Bestimmung der Norm-Heizlast einer Gebudeeinheit oder eines Gebudes werden die internen Wrmeflsse innerhalb der Gebudehlle durch Transmission und Lftung nicht bercksichtigt. Dazu zhlen auch die Wrmeverluste zwischen Wohnungen.

FHL = SFT,i + SFV,i + SFRH,i

Dabei ist: SFT,i die Summe der Transmissionswrmeverluste durch die Gebudehlle aller beheizten Rume

SFV,i Die Summe der Lftungswrmeverluste aller beheizten Rume, ohne Bercksichtigung der bertragenen Wrmeflsse innerhalb der Gebudehlle

SFRH,i Die Summe der zustzlich festgelegten Aufheizleistungen

Die Norm-Heizlast eines Gebudes oder eines Gebudeteiles oder die Summe mehrerer Gebudeteile ist ein Grenwert fr die Bestimmung des Wrmeerzeugers.




III.5.4 Vorgehensweise bei der Berechnung nach der vereinfachten Berechnungsmethode 1. Schritt: Prfen der Unterlagen auf Vollstndigkeit und fehlende Angaben ergnzen. 2. Schritt: Ausfllen Formblatt V (vereinfachte Berechnungsmethode)

Mit dem Auftraggeberfestlegen: - Numerierung der Rume, - Nutzung der Rume, - Festlegen der Innentemperaturen, - Festlegen der Luftwechselrate, - Festlegen der Zusatz-Heizleistungen, Daten in das Formblatt V eintragen und durch Unterschrift besttigen lassen.

3. Schritt: Ausfllen Formblatt G1 Gebudedaten (vereinfachte Berechnungsmethode) - Temperaturen: Auentemperatur aus Tabelle 1a NA. - Geometrie: Gebudemae als Auenmae,

Gebudehhe: Erdreichniveau First. - Zusatz-Aufheizleistung:

Gebudemassen auswhlen aus: Cwirk = 15 Wh/m K Leichte (l) Gebudemassen (abgehngte Decke und aufgestnderte Bden, Wnde in Leichtbauweise) Cwirk = 35 Wh/m K mittelschwere (m) Gebudemassen (Betondecken und - bden, Wnde in Leichtbauweise) Cwirk = 50 Wh/m K schwere (s) Gebudemassen (Betondecke und - bden in Verbindung mit Mauerwerks- oder Betonwnden)

Absenkdauer /Temperaturabfall Nachtabsenkung 7-8 h 1 2 K Urlaubsunterbrechung 3 7 K

Aufheizphase: Wiederaufheizzeit festlegen. Luftwechsel (nach Tabelle 10a und 10b) abschtzen.

Wiederaufheizfaktor aus Tabelle 10a oder 10b NA bestimmen. 4. Schritt: Ausfllen Formblatt R (vereinfachte Berechnungsmethode)

Je beheizter Raum ist ein Formblatt R auszufllen!! 3. Block: Raumdaten

Innentemperatur, Mindestluftwechsel, Wiederaufheizfaktor aus Formblatt V bzw. G1 entnehmen.

bR, lR, AR, hR, VR als Nettomae. Temperatur-Reduktionsfaktor aus Tabelle 12 NA. 4. Block: Transmissionswrmeverluste an den Bauteilen Es werden nur die Bauteile mit Wrmeverluste an die Auenluft, an das Erdreich und zu

unbeheizten Rume betrachtet. Bauteilmae als Bruttomae. Temperatur-Korrekturfaktor aus Tabelle 11 NA. Korrekturwert-Wrmebrcken wird fr auenliegende Bauteile stets mit 0,10 annehmen.

Wrmeverlust-Koeffizient: HT = ANetto fDq fk Uc

Transmissions-Wrmeverlust: FT = HT (qint - qe) 5. Block: Lftungswrmeverlust




Mindest-Luftvolumenstrom: Vmin = nmin VR (aus Block 3)

Lftungswrmeverlust-Koeffizient: HV = 0,34 Vmin Lftungswrmeverlust: FV = HV (qint - qe)

6. Block: Netto-Heizlast

Netto-Heizlast: FHL,Netto = FT + FV Spezifische Werte: Netto-Heizlast geteilt durch AR bzw. VR

7. Block: Zusatz-Aufheizleistung

Zusatz-Aufheizleistung: FRH = fRH AR (aus Block 3) 8. Block: Norm-Heizlast: F HL = F T + F V bzw. F HL = F T + F V + F RH

Grenwert fr die Bestimmung der Heizflche fr diesen Raum. 5. Schritt: Ausfllen Formblatt G 2 (vereinfachte Berechnungsmethode)

Auflisten der Werte aus den Formblttern R und die Summe aus den jeweiligen Spalten bilden 6. Schritt: Ausfllen Formblatt G 3 (vereinfachte Berechnungsmethode)

3.Block: Wrmeverlust-Koeffizienten Addieren der entsprechenden Werte aus den Formblttern R

4. + 5. Block: Wrmeverluste / Gebudeheizlast Summenwerte aus Formblatt G 2 bernehmen

6. Block: Spezifische Werte Summenwerte aus Formblatt G 2 bernehmen und berechnen. uere an die Auenluft angrenzende Umfassungsflche A des Gebudes ermitteln. Transmissionswrmeverlust-Koeffizient (aus Block 3) durch A teilen.

III.6 Beispielaufgabe fr die Vorlesung

Wohnhaus in 23552 Lbeck Bei dem Gebude handelt es sich um ein Einfamilienhaus im Innenstadtbereich von Lbeck. Das Gebude ist zweigeschossig und voll unterkellert. Die Wnde des Gebudes sind in Massivmauerwerk und die Bden und Decken in Beton ausgefhrt. Das Dach ist als Flachdach geplant. Folgende physikalischen U-Werte wurden berechnet:

Auenwand an Luft 0,34 W/mK Auen wand an Erdreich 0,28 W/mK Innenwand 11,5cm 1,88 W/mK Innenwand 24 cm 1,28 W/mK Innenwand 30 cm 1,20 W/mK Decke 0,54 W/mK Bodenplatte Keller 0,58 W/mK Auenfenster 1,40 W/mK Auentr-Terrasse 1,40 W/mK Eingangstr 2,09 W/mK Innentren 2,00 W/mK Dach 0,25 W/mK

Die Nutzungsart der Rume und die zugehrigen Raumdaten sind mit dem Auftraggeber abzustimmen




Grundriss fr die Beispielaufgabe:

Kap-03 2005 Uwe Mayer Norm-Heizlast Nach DIN en 12831

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