Neue Heizlast DIN EN 12831-1 mit nationalen Ergänzungen wird gültig

Passend zur neuen Heizlast erschienen bereits 2018 nationale Ergänzungen in Form der Entwurfs-Ausgabe DIN SPEC 12831-1:2018-10.

Planer konnten sich damit schon frühzeitig auf das neue Regelwerk einstellen und dieses in Absprache mit dem Bauherrn auf reale Projekte anwenden. Mit Erscheinen des Weißdrucks der DIN SPEC 12831-1 wird das neue Regelwerk jetzt für alle Planer verbindlich. Nach vorliegender Erklärung des DIN e.V. an den Vorsitzenden des Normenausschusses der DIN EN 12831-1, Prof. Dr.-Ing. Bert Oschatz, wurde der Weißdruck in Ausgabe 2020-04 Anfang März 2020 veröffentlicht. Damit entfällt das bisherige Beiblatt 1. Weiter entfallen die bisherigen Beiblätter 2 und 3, da diese Bestandteil der DIN EN 12831-1 sind.

Das Berechnen der Heizlast für ein Gebäude mit seinen darin enthaltenen Räumen zählt zu den Kern-Aufgaben des TGA-Fachplaners. Mit der neuen Heizlast müssen sich Planer auf zahlreiche Neuerungen im Rechenverfahren einstellen und ihre Software entsprechend umrüsten. Unabhängig davon müssen sich TGA-Fachplaner auf weitere Neuerungen einstellen, die sich aus der zunehmenden Einführung von BIM-Arbeitsmethodiken zum Erzielen effizienterer Arbeitsabläufe ergeben und zusätzliche Anforderungen an eine Softwarelösung stellen.

Die neue Heizlastberechnung nach DIN EN 12831-1 "Energetische Bewertung von Gebäuden – Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast – Teil 1: Raumheizlast" passt sich als Modul M3-3 in das Schema der verbindlichen EU-Gebäude-Richtlinie EPBD (Energy Performance of Buildings Directive) ein. Als Teil 2 sind begleitende technische Regeln (TR, Technical Report) geplant. Teil 3 betrifft die Heizlast und Bedarfsbestimmung von Trinkwassererwärmungsanlagen entsprechend den Modulen M8-2 und M8-3 und liegt in Ausgabe 2017-09 schon vor; als Teil 4 ist ein dazu passender Technical Report geplant.

Lüftungszonen nach DIN EN 12831-1

Ganz wesentliche Neuerungen in der Heizlast sind die veränderten und erweiterten Algorithmen zum Berechnen der Lüftungswärmeverluste. Komplett neu in der in diesem Zusammenhang stark erweiterten Norm ist dabei der Begriff der "Lüftungszone". Darunter wird eine Gruppe von Räumen verstanden, die entsprechend ihrer Auslegung eine direkte oder indirekte (durch weitere dazwischenliegende Räume erfolgende) Luftverbindung aufweisen. Ein allgemeines Berechnungsmodell unterscheidet Lüftungswärmeverluste für das gesamte Gebäude (build), Zonen (z) und beheizte Räume (i). Unterschieden wird nach Außenluftvolumenströmen in den Raum durch die Gebäudehülle, technischen Luftvolumenströmen in den Raum, Außenluftvolumenströmen in die Lüftungszone durch die Gebäudehülle und Luftvolumenströmen durch zusätzliche Infiltration in die Lüftungszone.

Weitere neue Ansätze

In Räumen mit Raumhöhen über 4 m können Wärmetransportmechanismen des Wärmeabgabesystems einen signifikanten Einfluss auf die Heizlast haben. Zum Ermitteln des Einflusses beschreibt die Norm jetzt erstmals ein algorithmisches Berechnungsmodell. Einflussgrößen können vertikale Temperaturgradienten, Unterschiede zwischen Luft- und Strahlungstemperatur sowie Wärmeverluste wegen beheizter Gebäude-Bauteile sein. Algorithmisch werden im Modell die mittlere Raum-Innentemperatur sowie die mittlere Temperatur der inneren Oberflächen betrachtet. Weitere Neuerungen des um 27 Seiten erweiterten Regelwesens betreffen unter anderem große Öffnungen, Außenluftdurchlässe etc.

Umfangreiche nationale Ergänzungen

Mehr als den doppelten Seitenumfang und entsprechend viele Neuerungen kennzeichnen die neuen nationalen Ergänzungen im Vergleich zum Nationalen Anhang der Ausgabe 2008 des Beiblattes 1 der DIN EN 12831. Ursache sind zum großen Teil die erweiterten Randbedingungen, die sich aus den erweiterten Lüftungs-Algorithmen der Basisnorm ergeben. Aber auch andere Planungsaspekte werden komplexer als bisher behandelt, unter anderem das Berechnen von Luftvolumenströmen durch große Öffnungen: ein neues Berechnungsmodell zur Bilanzierung definiert effektive, wirksame und reale Öffnungsflächen und unterscheidet zwischen thermisch induzierten und windinduzierten Volumenströmen. Auslegungsaußentemperaturen der Bezugsstandorte werden als Standardwerte in einem elektronischen Anhang für alle deutschen Postleitzahlgebiete bereitgestellt und wurden klimabedingt modifiziert; mittels Temperaturgradient kann der Planer eine Höhenkorrektur vornehmen.

Jetzt zwei Heizlasten

Die nationalen Ergänzungen definieren jetzt zwei Heizlasten: Die "Standardheizlast" setzt sich aus Lüftungs- und Transmissionswärmeverlusten auf Basis von Standardwerten der Innentemperaturen ohne Leistungszuschläge zusammen. Die "Auslegungsheizlast" entspricht der Definition der Norm-Heizlast gemäß DIN EN 12831-1:2017-09 und setzt sich aus Lüftungs- und Transmissionswärmeverlusten auf Basis der Auslegungsbedingungen mit Leistungszuschlägen zusammen und ist Grundlage für die Anlagendimensionierung. Auslegungsinnentemperaturen können Standardwerte nach Tabelle oder individuell zu Komfortzwecken mit dem Bauherrn vereinbarte, um 1, 2 oder 3 K erhöhte Werte sein.

Vereinfachte Verfahren

Die Abschnitte 7 und 8 der neuen Heizlast beschreiben die Verfahren zur Ermittlung der vereinfachten Heizlast für Räume bzw. das Gebäude.

Durchgängig mit neuer DIN 1946-6

Die oben genannten neuen Lüftungs-Algorithmen und Begriffsdefinitionen der DIN EN 12831-1 sind auf die neue Ausgabe 2019-12 der DIN 1946-6 ("Raumlufttechnik – Teil 6: Lüftung von Wohnungen") abgestimmt bzw. umgekehrt. Planern, die sowohl Heizlasten berechnen als auch Lüftungskonzepte nachweisen müssen, beschert dies die schon lange geforderte Durchgängigkeit für Daten und Ergebnisse. Typische Arbeitsweise bei Anwendung geeigneter Software wäre es, zunächst aus der Heizlastberechnung (oder EnEV/DIN V 18599) Gebäudestruktur und Raumflächen in ein Programm zur Wohnungslüftungsberechnung nach DIN 1946-6 zu übertragen, dort ein Lüftungskonzept zu erstellen, für die Nutzungseinheiten ein oder mehrere Lüftungssystem(e) zu wählen, die Volumenströme zu berechnen und die Ergebnisse der Räume und Lüftungszonen in die Heizlastberechnung zu übernehmen. Insgesamt ein effizienter Arbeitsablauf und kleines Beispiel für "BIM in der TGA", wie Solar-Computer-Software dies unterstützt: auf dem System eines Planers, zwischen Arbeitskollegen im Büro-Netzwerk oder im Zusammenwirken mit externen Planungspartnern, zum Beispiel Architekt oder Energieberater.

Wachsende BIM-Herausforderungen

Immer mehr Auftraggeber (Bauherr, Architekt, GU etc.) verlangen vom TGA-Fachplaner, Heizlastberechnungen in einen vorgegebenen BIM-Arbeitsprozess zum Zweck verbesserter Arbeitseffizienz und Transparenz zu integrieren. Meist geht es darum, vorhandene Architekturmodelle für die Heizlast zu nutzen bzw. nach der Berechnung ermittelte Ergebnisse durchgängig rückzuschreiben. Eine weitere Herausforderung für den Planer ist es, dass er im Allgemeinen in Projekten mehrerer Auftraggeber eingebunden werden soll, die sich hinsichtlich Schnittstellen, Verfahren, Software und Datenqualität stark unterscheiden können. Eine Software sollte in diesem Zusammenhang flexibel genug sein, um möglichst viele Praxisfälle unterstützen zu können.

Wie alle Solar-Computer-Berechnungsprogramme enthält die Heizlast-Berechnung im Kern ein physikalisches Gebäudemodell, das unabhängig von Normen, Länderspezifika, Standards oder Softwarelösungen ist. Innerhalb der Solar-Computer-Gebäude- und -TGA-Anlagen-Programme ist das Modell durchgängig; zum Verbinden mit anderen Softwarelösungen bzw. Integrieren in BIM-Arbeitsprozesse stehen unterschiedliche Schnittstellen zur Verfügung. Das in den Rechenkernen vorhandene physikalische Gebäudemodell sorgt dafür, dass gleichzeitig auch alle Applikationen wie Heizlast DIN EN 12831-1, EnEV / DIN V 18599, Kühllast VDI 2078, sommerlicher Wärmeschutz DIN 4108-1 (Simulation), Heizungs-, Sanitär- und Lüftungsanlagen verbunden sind. Die EDV-technischen Grundlagen für dieses Konzept wurden vor 30 Jahren im Anschluss an ein F&E-Projekt gelegt. Aktuell unterstützt die Solar-Computer-Heizlast optional und einstellbar Open-BIM-Anforderungen auf Basis IFC oder gbXML ebenso wie den direkten Verbund mit "Revit", "AutoCAD MEP", "TRICAD", "pit-cup", "TAS" und weiteren Lösungen.

CAD-Integration

Beim Programmieren der neuen Heizlast nach DIN EN 12831-1 bot sich den Solar-Computer-Entwicklern die Gelegenheit, auch neueste Software-Features für die Integration der Berechnung in die Bedienoberfläche von "Revit" zu realisieren. TGA-Fachplanern, die "Revit" einsetzen, beschert dies höchste Arbeitseffizienz, wenn Zeichnung und Heizlast gleichzeitig geöffnet sind und interaktives Editieren, Kontrollieren, Prüfen und gegebenenfalls Umplanen gewünscht wird; die Heizlast-Berechnung sorgt für die automatische Synchronisation von Zeichen- und Berechnungs-Daten/Ergebnissen.

Schulung und Information

TGA-Fachplanern sei empfohlen, sich über Schulungsangebote zum neuen Normenwesen der DIN EN 12831-1 zu informieren. Seitens Solar-Computer werden hierzu bundesweit kompakte Tagesseminare angeboten. Diese behandeln am Vormittag die Neuerungen der DIN EN 12831-1 mit den nationalen Ergänzungen des neuen Beiblatts 1; am Nachmittag wird die rechnerische Bearbeitung praxisnaher Fallbeispiele gezeigt und erläutert. Dabei wird auch kurz auf die Einbindung der neuen Heizlast in BIM-Arbeitsprozesse eingegangen.