Warmwasserbedarf für Wohngebäude
Berechnungsgrundlagen und Dimensionierung
Die Berechnung bzw. Dimensionierung von Trinkwassererwärmungsanlagen ist eine wichtige, wenn auch mitunter aufwändige Arbeit. Jahrzehntelang war die Grundlage dafür die DIN 4708: Zentrale Wassererwärmungsanlagen; Begriffe und Berechnungsgrundlagen, die allerdings nur für „gemischt belegte“ Wohngebäude konzipiert wurde und deshalb für andere Nutzungen wie Hotels ergänzt werden musste (Näheres weiter unten im Text). Seit 2017 gibt es daher die DIN EN 12831-3: Energetische Bewertung von Gebäuden - Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast - Teil 3: Trinkwassererwärmungsanlagen, Heizlast und Bedarfsbestimmung, Module M8-2, M8-3, welche die DIN 4708 langfristig ersetzen soll. Für die Auslegung von Wohngebäuden kann dieser derzeit allerdings noch angewendet werden. Für eine effiziente Planung ist außerdem der Einsatz von digitalen Tools sinnvoll.
Gallerie
Berechnung nach DIN EN 12831-3
Die europäische Norm 12831-3 enthält einen für alle Länder verbindlichen Rechenteil mit Formelwerk. Die Standardkenngrößen, die in die Formeln eingesetzt werden müssen, werden je nach Land in separaten, nationalen Anhängen und Beiblättern herausgegeben.
Ziel der Erarbeitung der nationalen Ergänzung des DIN-Normenausschusses Heiz- und Raumlufttechnik sowie deren Sicherheit (DIN-NHRS), die als DIN SPEC 12831-3 veröffentlicht wird, ist die Bereitstellung von Prüf- und Randbedingungen sowie normativen Zapfprofilen für verschiedene Gebäudekategorien und Anlagen zur Trinkwassererwärmung. Die DIN EN 12831-3 kann auch ohne die nationalen Ergänzungen für die Auslegung der Dauerleistung und des Speichervolumens angewendet werden. Die in dem Regelwerk beschriebenen Verfahren zur Dimensionierung der Trinkwassererwärmungsanlage können mit den in Anhang B veröffentlichten Stundenzapfprofilen oder auch mit anderen Eingangsparametern (wie z. B. eigene Zapfprofile) angewendet werden.
DIN EN 12831-3 basiert auf dem Summenlinienverfahren. Dadurch ist eine zuverlässige Auslegung von Speichervolumen und Nachheizleistung für alle Systeme, Gebäude und Nutzungsarten möglich. Damit ist das Regelwerk für alle Gebäude und Nutzungsarten anwendbar. Grundsätzlicher Ansatz ist die grafische Ermittlung in Diagrammen, indem die sogenannte Bedarfskennlinie mit der zur Verfügung stehenden Wassermenge und dem Leistungsangebot zur Nacherwärmung über den Zeitraum eines Tages verglichen wird. Ist der Bedarf geringer als das Angebot, ist eine geplante Anlage tauglich. Das Berechnungsverfahren kommt einer Simulation recht nahe, weshalb Abweichungen vom Standardfall recht einfach angepasst und berechnet werden können. Sogar für Prozessenergie im Bereich der Industrie kann dieses Verfahren angewendet werden.
Berechnung nach DIN 4708 bei Wohngebäuden
Neben der DIN EN 12831-3 kann wie eingangs erwähnt bei Wohngebäuden noch die alte DIN 4708 herangezogen werden, die 1974 erstmals veröffentlicht und 1994 überarbeitet wurde. Basis der Norm ist ein statistisches Verfahren, das den Warmwasserbedarf über eine empirische Verteilungsfunktion als geschlossene Kurve beschreibt. Demnach ermittelt sich der Gesamtwarmwasserbedarf als ein Vielfaches des Bedarfs einer sogenannten „Einheitswohnung“, die mit 3,5 Bewohnern, vier Räumen, einer Badewanne mit 140 Litern Fassungsvermögen und zwei Zapfstellen definiert ist. Das entspricht einer Bedarfskennzahl N von 1, umgerechnet also einem täglichen Energiebedarf von 20,4 kWh und etwa 500 Litern Warmwasser.
Anzuwenden ist die Norm nur für „gemischt belegte“ Wohngebäude. „Gemischt belegt“ bedeutet, dass die Bewohner, unterschiedliche Tagesrhythmen haben und nicht gleichzeitig warmes Wasser zapfen. Deshalb fallen etwa Werkswohnungen mit Mietern, die zur gleichen Zeit duschen oder baden sowie Hotels oder Altenheime nicht in den Geltungsbereich der DIN 4708 bzw. die Ergebnisse müssen entsprechend angepasst werden.
Die Bedarfskennzahl N wird nach der folgenden Gleichung ermittelt:
N= Σ (n·p·v·wv)/p· wv
Einfluss auf die Berechnung haben folgende Kennwerte:
- die Wohnungszahl n - Anzahl der Wohnungen im Gebäude/Gebäudekomplex, welche die gleiche Raumaufteilung, Bewohneranzahl und Sanitärausstattung besitzen
- die Belegungszahl p - Anzahl der Bewohner pro Wohnung nach Angaben des Bauherrn oder mit Tabelle aus DIN
- die Zapfstellenzahl v – Anzahl der Zapfstellen für Warmwasser wie Badewanne, Dusche und Handwaschbecken
- der Zapfstellenbedarf wv – die Wärmemenge in Wh für die Entnahme von Warmwasser aus einer Zapfstelle
Bedingungen für die Speicherauswahl
- Die Leistungszahl NL muss mindestens gleich groß oder größer sein als die Bedarfskennzahl N
- Die Heizkesselleistung muss mindestens so groß sein wie die zusammen mit der Leistungskennzahl angegebene Warmwasser-Dauerleistung bei 10/45 °C.
- Heizt der Heizkessel die Heizung und den Warmwasserspeicher, ist ein Kesselzuschlag für die Trinkwassererwärmung erforderlich
Wichtigster Teil der Berechnung ist gleich zu Beginn das Sammeln der anlagenrelevanten Angaben. Eine enge Zusammenarbeit mit dem Auftraggeber ist hier unerlässlich, da er am ehesten die Anforderungen kennt, die die künftige Warmwasseranlage erfüllen muss. Empfehlenswert ist, die gesammelten Angaben und Daten schriftlich zu dokumentieren, um späteren Missverständnissen vorzubeugen. Zur Berechnung gibt es mittlerweile verschiedene digitale Werkzeuge bzw. Programme, die wesentlich schneller zu einem Ergebnis führen. Meist werden diese Tools von den Herstellern der Anlagen kostenfrei zur Verfügung gestellt. Einen mittleren Warmwasser- und Wärmemengenbedarf verschiedener Verbraucher als erster, grober Wert für die Planung findet sich in der Bildergalerie (Bild 3 bis 4).
Fachwissen zum Thema
Buderus | Bosch Thermotechnik GmbH | Kontakt 06441 418 0 | www.buderus.de
