Referenzen/Büro München
Fallstudie · Thermische Simulation

Büro München

BürogebäudeDynamische SimulationHeizlastDIN EN 12831

Ein mehrgeschossiges Bürogebäude wurde nach Norm ausgelegt. In Leistungsphase 5 führte die statische Berechnung zu einer Heizlast von 195 kW, eine erste Vordimensionierung lag sogar bei 200 kW. Ein physikalisches Gebäudemodell wies jedoch eine deutlich geringere reale Heizlast aus: Die bereits geplanten Wärmepumpen erwiesen sich als ausreichend.

Büro München – Überdimensionierung der Heizlast

Ausgangslage

Die normbasierte Auslegung über die Leistungsphasen 3 und 5 (DIN EN 12831) ergab eine Heizlast von 195 kW und damit die Grundlage für die Ausschreibung der Wärmepumpe. Eine erste Vordimensionierung hatte bereits 200 kW ergeben. Der Trend ging damit zu immer größeren Erzeugern und ließ den Auftraggeber zweifeln.

Normverfahren legen den Auslegungsfall bewusst konservativ aus: stationäre Betrachtung, kältester Tag, ohne Speichermassen, reale Bauphysik und tatsächliche Nutzung. Daraus resultieren regelmäßig erhebliche Reserven in der Anlagentechnik.

Vorgehen

Wir haben das Gebäude als physikalisches Gebäudemodell aufgebaut und mit realen Klimadaten, der tatsächlichen Bauphysik und differenzierten Nutzungsprofilen dynamisch über das gesamte Jahr simuliert. In mehreren Varianten wurden Belegungsdichte und Lüftungsbetrieb systematisch variiert, von der reinen Transmission ohne Lüftung bis zum Volllastbetrieb.

Betrachtet wurden zudem das Aufheizverhalten nach der Nachtabsenkung sowie die resultierenden Raumtemperaturen am Auslegungstag.

Ergebnis

Die dynamische Simulation weist eine deutlich geringere reale Heizlast aus, als die statische Norm vorgibt. Als belastbare Auslegungsempfehlung ergeben sich 125 kW für den Tagbetrieb und 100 kW für die Nachtabsenkung, rund 36 % unter dem Normwert.

Eine Unterschreitung von 20 °C im Büro summiert sich über das gesamte Jahr auf nur rund 2 Stunden und tritt ausschließlich an den kältesten Tagen auf. Die operative Temperatur stabilisiert sich anschließend zügig.

Auf Basis dieses Nachweises konnten die Effizienzkennwerte der Wärmepumpe für die BEW-Förderung eingehalten und dem Bauherrn Planungssicherheit gegeben werden. Eine Vergrößerung der Erzeuger entfiel. Ohne wesentliche Umplanung wurden über 210.000 € eingespart, unter anderem durch kleinere Rohrdimensionen im Verteilnetz.

− 36 %Heizlastreduktion ggü. Normauslegung (LP5)
125 kWEmpfohlene Auslegung (Tagbetrieb)
> 210.000 €Einsparpotenzial inkl. BEW-Förderung
Vom Normwert zur Empfehlung
1 Normheizlast 195 kW LP5, statisch (DIN EN 12831) 2 Varianten simuliert verschiedene Belegungsdichten und Lüftungsbetrieb 3 Empfehlung an den Bauherrn 125 / 100 kW (Tag / Nacht) nur 2 h unter 20 °C pro Jahr

Heizlastverlauf im Projekt

Heizlast am Auslegungstag (kältester Tag)

Statische Normauslegung gegenüber dynamischer Auslegungsempfehlung

250 200 150 100 50 0 Leistung [kW] 195 kW Normauslegung (LP5) statisch, DIN EN 12831 125 kW Empfehlung (Tagbetrieb) dynamische Simulation − 36 % Nachtabsenkung: 100 kW

Lesart: Die dynamische Simulation bestätigt eine Auslegung von 125 kW im Tagbetrieb bei 100 kW Nachtabsenkung, rund 36 % unter dem statischen Normwert von 195 kW. Die bereits geplanten Wärmepumpen reichen damit aus.

Raumtemperaturen am Auslegungstag · Variante V4

Raumtemperatur bei max. 125 kW (ohne interne Lasten)

171819202122ca. 2 h < 20 °CSoll 20 °Cmin 18,07 °C30.0131.0101.0202.02Temperatur [°C]

Unterschreitung der gewünschten Raumtemperatur ca. 2 h um 1,46 °C.

Raumtemperatur bei max. 125 kW (mit 40 % internen Lasten)

171819202122kurzfristigSoll 20 °Cmin 18,95 °C30.0131.0101.0202.02Temperatur [°C]

Kurzfristige Unterschreitung der gewünschten Raumtemperatur um 0,14 °C.

Operative Temperatur Mittlere Lufttemperatur Soll 20 °C

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