Heizkörperauslegung nach VDI 6030

Geschichte der Sanitär-, Heizungs-, Klima- und Solartechnik
Abkürzungen im SHK-Handwerk
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Der Hintergrund für die Entwicklung eines neuen Konzeptes der Heizkörperauslegung nach der VDI 6030 "Auslegung von freien Raumheizflächen – Blatt 1: Grundlagen und Auslegung von Raumheizkörpern"  ist die thermische Behaglichkeit.
Da mit der immer mehr sinkenden Norm-Raumheizlast Lastschwankungen auftreten und die Nutzer auf die bessere Dämmung z. B. mit leichterer Kleidung und damit eine größere Empfindlichkeit gegenüber Temperaturunterschieden und Luftströmungen reagieren, wurde es erforderlich, die Raumheizflächen so auszulegen, dass die Behaglichkeitsdefizite (z. B. Strahlungsdefizite und Fallluftströmung an Außenflächen) beseitigt werden. Dabei müssen die Anordnung, Abmessung und Temperaturen der Heizkörper danach abgestimmt werden.
Die Heizkörperauswahl nach der VDI 6030 wird nicht nach einer gleichen Spreizung durchgeführt. Die Heizkörpergröße wird nach der vorhandenen Fensterbreite und Brüstungshöhe festgelegt. Die Übertemperatur der Heizkörper wird durch eine Strahlungsbilanz bestimmt, wobei der "Strahlungsentzug" kalter Außenflächen durch die "Strahlungslieferung" des Heizkörpers kompensiert wird. Dadurch ergeben sich in jedem Raum unterschiedliche Rücklauftemperaturen aus der geforderten Übertemperatur und der innerhalb einer Bandbreite festgelegten Vorlauftemperatur. Die Bautiefe des Heizkörpers wird nach der Raumheizlast festgelegt.
Anforderungszone
Nach der VDI wird nicht der Gesamtraum als Beheizungsziel angesehen wird, sondern nur eine "Anforderungszone", in der sich die Personen aufhalten. In diesem Bereich sollen die Anforderungen, besonders die Behaglichkeit, erfüllt werden. Es dürfen also keine Behaglichkeitsdefizite auftreten. Das bedeutet, dass die Anordnung und Größe der freien Raumheizflächen so ausgelegt werden müssen , dass in dieser Zone die gewünschten Anforderungen erfüllt sind. (Eine "Heizfläche" kann auch eine Fußboden-, Wand- oder Deckenheizung , aber auch ein Kachelofen sein).
Anforderungsstufen
  • Bei der Anforderungsstufe 1 genügt es, dass nur die Normheizlast gedeckt wird. Hier kann also wie bisher, z. B. DIN 4701-3, geplant werden. Es werden  keine besonderen Bedingungen für die Heizkörperanordnung, die Abmessungen und die Wassertemperaturen gestellt.
  • Bei der Anforderungsstufe 2 muss  zusätzlich ein Teil der Behaglichkeitsdefizite beseitigt werden. In diesem Fall das Strahlungsdefizit z. B. einer " kalten" Fensterfläche. Die Raumheizfläche sorgt dafür, dass die Halbraumstrahlungstemperatur in Richtung der „kalten“ Umfassungsfläche sich nicht von der Auslegungs-Innentemperatur unterscheidet.Da hier nur die Wassertemperatur zur Verfügung steht, die aber niedriger ist als in die Stufe 1 ist, lässt sich eine
    Aufheizreserve herstellen. Hierzu kann zu Aufheizzwecken aus dem Absenk-Heizbetrieb
    heraus die Vorlauftemperatur und/oder der Wasserstrom angehoben werden.
  • Bei der Anforderungsstufe 3 werden alle Funktionen gefordert, die eine vollständige Beseitigung der Behaglichkeitsdefizite in der Anforderungszone sicherstellen.
Damit eine richtige Planung durchgeführt werden kann, wird nach der VDI 6030 ein Pflichtenheft eingeführt. Denn nur durch das Pflichtenheft können Planungsvarianten (Angebote) verglichen werden. Außerdem lassen sich nach der Errichtung der Heizungsanlage die Vollständigkeit und die Erfüllung der Funktionen überprüfen. Das Pflichtenheft ist auch ein Bestandteil  des bei den Architekten üblichen Raumbuches.
 
Heizkörperrechner zur überschlägigen Ermittlung von Heizkörperleistungen
Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e.V. und BWP Marketing & Service GmbH
Neue Wege der Heizkörperauslegung - Dipl.-Ing. Raphael Haller
Norm-Heizlast (DIN EN 12831)
Die Norm-Heizlast wird für das Gebäude und die Räume durchgeführt. Alle Parameter müssen mit dem Bauherren festgelegt und schriftlich vereinbahrt werden. Außerdem geht die Berechnung davon aus, dass alle Räume nach den festgelegten Faktoren betrieben werden.
Die Auslegungsheizlast dient zur Auslegung des Wärmeerzeugers bzw. der Raumheizflächen einer Heizungsanlage.
Quelle: Recknagel/Prof. Dr.-Ing. Ernst-Rudolf Schramek
Die Norm-Heizlast eines beheizten Raumes setzt sich zusammen aus:
Norm-Transmissionswärmeverluste
  •  Wärmeverluste an die aüßere Umgebung
  •  Wärmeverluste durch unbeheizte Nachbarräume
  •  Wärmeverluste an das Erdreich
  •  Wärmefluss zwischen beheizten Zonen unterschiedlicher Temperatur
Norm-Lüftungswärmeverluste
  •  Wärmeverluste durch natürliche Belüftung (durch hygienisch Mindest-Luftvolumenstrom oder durch Infiltration durch die Gebäudehülle)
  •  Wärmezufuhr durch mechanische Belüftung (durch Zuluftnacherwärmung und oder durch Unterdruck-Abluftanlagen)
Wärmezufuhr für Räume mit unterbrochenem Heizbetrieb, benötig eine zusätzliche Aufheizleistung (wird eigentlich im Wohnungsbau nicht eingeplant, kann aber bei dem Einsatz einer Wärmepumpe notwendig werden.)
 
Unterlagen für die Berechnung:
Lageplan mit Angaben von
  •  Himmelsrichtung
  •  Windanfall
  •  Höhe der Nachbargebäude
  •  geografische Lage zur Bestimmung der Abschirmungsklasse
Gebäudeplan Grundrisse
Geschossgrundrisse
  •  Baubemaßung
  •  Nutzungsangaben
  •  Temperaturangaben
  •  Nummerierung der Räume
Gebäudeschnitt
  • Lichte Raumhöhen
  • Geschosshöhen
  • Deckendicken
  • Höhe der Brüstungen
Baubeschreibung (Schichtenaufbau der Bauelemente, Fenster, Türen)
.
Heizlast-Beispielberechnung ausführliches Verfahren
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Rohrnetzberechnung mit Beispielen und Tabellen
Heizflächenauslegung von Ing. Dipl.-Päd. Markus Schöpf
Geschichte der Wärmebedarfsberechnung DIN 4701
1929
Erste Ausgabe im Jahre der Gründung des Fachnormenausschusses für Heizung. Die Berechnungsgrundlagen gelten im Grunde heute noch. Die Norm enthielt neben den Klimatafeln für eine Vielzahl deutscher und österreichischer Orte auch umfangreiche Tabellen von Wärmeleitzahlen von Baustoffen, Wärmedurchgangszahlen sowie die Berechnung von Kesseln und Heizkörpern.
1947
Zweite Ausgabe. Die Angaben über Kessel und Heizkörper wurden auf-grund der sich entwickelnden Vielfalt der Modellreihen herausgenommen und in eigenen Normen (DIN 4702, DIN 4703) aufgenommen.
1959
Dritte Ausgabe mit der Anpassung der Wärmedurchgangszahlen an die moderneren Baustoffe und neu entwickelte Wand- und Deckenkonstruk-tionen, genauere Berücksichtigung des Windeinflusses und Reduzierung der Sonderfälle.
1983
Vierte Ausgabe. Die Norm wurde erstmals geteilt in Teil 1 (Grundzüge des Berechnungsverfahrens) und Teil 2 (Tabellenwerte, Parameter). Die wesentlichen Änderungen betreffen die Berücksichtigung neuer Erkennt-nisse der Gebäudedurchströmung, insbesondere von Hochhäusern, sowie den Wegfall bestimmter Zuschläge z.B. Betriebsunterbrechung und Himmelsrichtung bzw. Einführung neuer Zuschläge, z.B. zur Korrektur des Wärmedurchgangskoeffizienten k. Aufgrund der negativen Erfahrungen mit der Energiekrise bestand des Bestreben, den Wärmeverlust physikalisch so genau wie möglich zu berechnen und somit enthielt die Norm praktisch keine Sicherheitsreserven. So wurde die Speicherfähigkeit des Gebäudes durch eine Außentemperaturkorrektur berücksichtigt, die Norm-Außentemperatur im Durchschnitt um 2 - 3 K nach oben korrigiert, die Hauskenn-größen gesenkt und der gleichzeitig wirksame Lüftungswärmeanteil für den Gebäudelüftungswärmeverlust eingeführt. Im Ergebnis ergab sich eine deutlich gesenkter Wärmebedarf von ca. 20 - 25%.
1995
Normenentwurf aufgrund der Wiedervereinigung Deutschlands. Im wesentlichen wurde Tabelle 1 der Norm-Außentemperaturen um die der neuen Bundesländer ergänzt. Weiterhin wurde die Außentemperatur-Korrektur aufgrund der - wie sich herausstellte - fehlenden Sicherheitsreserven gestrichen und der Berechnungsgang für Erdreich berührte Bauteile überarbeitetet. Der Normenentwurf wurde nur noch als Gelbdruck veröffentlicht, da bereits das europäische Normungsvorhaben bestand.
2003
Einführung der DIN EN 12831, August 2003 - Heizungsanlagen in Gebäuden - Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast - . Für DIN 4701 gilt - in Verbindung mit dem deutschen nationalen Anhang, Beiblatt 1 - eine Übergangsfrist bis Oktober 2004.
2008
DIN EN 12831 Beiblatt 1, Juli 2008 - Heizsysteme in Gebäuden - Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast - Nationaler Anhang NA
Quelle: Seminarteam-Hans-Markert
Der Wärmeleistungsbedarf für Raumheizung wurde bislang nach DIN 4701-1 bis DIN 4701-3 "Wärmebedarfsberechnung" bestimmt. Diese Norm ist durch die DIN EN 12831 in Verbindung mit der deutschen Umsetzung in Beiblatt 1 ersetzt.
Kurzer Rückblick auf bisherige Normen
Die "Wärmebedarfsberechnung“ wurde in der Zeit von 1929 bis 2004 in der DIN 4701 genormt. In den Ausgaben von 1929, 1944/47 und 1959 war der Berech-nungsgang nahezu identisch, nur einzelne Randwerte für die Berechnung wurden dem Stand des Wissens angepasst. Die 1959 berechneten Heizlasten sind leicht geringer als die Werte von 1944/47, aber etwa 20…30% höher verglichen mit der Ausgabe der Norm von 1983/89, da mit höheren Ansätzen für den Luftaustausch und größeren Zuschlägen für Räume mit kalten Wandflächen sowie niedrigeren Außentemperaturen gerechnet wurde.
Die Ausgabe der DIN 4701 von 1983 erfolgte zunächst in zwei Teilen und brachte zahlreiche Änderungen (Berücksichtigung der Bauschwere, Mindestluftwechsel, Teilbeheizung der Nachbarräume) mit sich. Mit dem nachtäglich in Kraft getretenen Teil 3 der DIN 4701 konnte bei der Heizflächenbemessung ein Sicherheitszuschlag von 15% pauschal angesetzt werden, wenn der Wärmeerzeuger die Vorlauftemperatur im Bedarfsfall nicht steigern kann. Diese Option wurde eingerichtet, weil es in der Praxis wegen der knappen Leistungsbemessung zur Unter-versorgung kam.
Es kann davon ausgegangen werden, dass die Leistungsbemessung nach DIN 4701-1 und DIN 4701-2 (1983) vor Inkrafttreten des dritten Teils, d.h. ohne 15% Zuschlag auf die Raumheizflächen, etwa das rechnerische Minimum für die Heizlast bedeutet. Sowohl mit den Normausgaben der früheren Ausgaben der Heizlastberechnung als auch mit der neuen europäischen Norm ergeben sich größere Normleistungen, also installierte Heizkörperflächen und Wärmeerzeugerleistungen. Die bedeutet, dass die untere Leistungsgrenze für einen behaglichen Anlagenbetrieb abgesteckt werden kann: sie liegt etwas oberhalb der Normwerte von 1983.
Quelle: Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik - Herausgegeben von Prof. Dr.-Ing. Ernst-Rudolf Schramek
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