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Split Klima - Dimensionierung für den Heizbetrieb

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Split Klima - Dimensionierung für den Heizbetrieb

Wer den Heizbetrieb mit Split-Klima plant, steht vor der Frage, wie die Geräte dimensioniert werden müssen. Dieser Artikel soll Hilfestellung dafür geben.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, sich den Dimensionierungsfragen zu nähern, die ich hier vorstelle. Denn es kommt darauf an, welche Daten zur Verfügung stehen. Man kann auch mehrere Verfahren durchrechnen und miteinander vergleichen.

 

Alternative 1: Daumenregel

So als ganz grobe Daumenregel sagt man 40-120 W/m² bezogen auf die Nennleistung der Anlage. Die Dimensionierung hängt natürlich zentral von der Dämmung des Hauses ab. Wer in einem gut gedämmten Neubau wohnt, wird vermutlich mit 40 W/m² auskommen. In einem ungedämmten Altbau wird man sich eher in Richtung 80-120 W/m² orientieren müssen.

Beispiel: Ein 40m² Wohnzimmer in einem Neubau soll beheizt werden. Bei 40 W/m² sollte ein Anlage mit 40 W/m² * 40 m² = 1600 Watt ausreichen. Hier ist man schon unterhalb der kleinsten Anlagen, also kann man auf die kleinste Anlage zurückgreifen. Typisch liegen die bei 2kW. Es spricht aber auch nichts gegen eine 2,5kW Anlage, die gebräuchlicher ist. Manche 2kW Anlagen sind auch weniger effizient, weil sie ein kleineres Innengerät haben. Bei Multisplit gibt es typisch auch Innengeräte bis 1,5 kW.

Beispiel: Ein 40m² Wohnzimmer in einem Altbau soll beheizt werden. Weil der Wärmebedarf nicht sonderlich hoch ist (20 Grad bei tiefer Außentemperatur soll reichen) und die ungedämmten Wände zumindest aus 28cm Porobeton bestehen, wird mit 80 W/m² gerechnet. Das ergibt 80 W/m² * 40m² = 3200 Watt. Hier würde man sich dann für eine 3,5 kW Anlage entscheiden. Es kann jedoch in einem Altbau sein, dass der Temperaturabfall innerhalb des Wohnzimmers schon zu groß ist, dann könnte es besser sein, 2 Innengeräte mit z.B. 2kW an gegenüberliegende Wände zu installieren. Wer hingegen noch einen Kaminofen hat, der die andere Zimmerecke befeuern kann, kann bei niedrigen Temperaturen damit für einen Ausgleich sorgen.

Die Daumenregel hat ein paar Schwächen. Sie bezieht sich auf die Nennleistung, die sich auf die Kühlleistung bezieht. Die Heizleistung kann je nach Anlage sich mehr oder weniger deutlich unterscheiden. Auch der Leistungseinbruch bei niedrigen Temperaturen ist je nach Anlage sehr unterschiedlich. Single-Split haben auch bei niedrigen Temperaturen (-10 Grad) oft noch gute Werte, die nahe an der Nennleistung liegen. Bei Multisplit sieht es oft viel ungünstiger aus, da kann ein 8kW Außengerät bei -10 Grad auch nur noch 4kW Heizleistung haben. Hier ist es dann sinnvoller, sich den Wert PDesignH aus den Datenblättern zu suchen. Das ist die Heizleistung, die fast immer auf -10 Grad bezogen ist. Und dann nimmt man dies als Basis für die Daumenregel.

 

Alternative 2: Heizlastberechnung

Eine Heizlastberechnung gibt an, welche Heizleistung man für welchen Raum benötigt. Weil die Heizlast ein Wert für die Dimensionierung ist, schaut man hier, mit welchen niedrigsten Temperaturen zu rechnen ist. Die Außentemperatur, auf die man dimensioniert, heißt Norm-Außentemperatur (NAT). Diese kann man für jede Region im Internet finden.

Hier zum Beispiel eine Klimakarte: https://www.waermepumpe.de/normen-technik/klimakarte/

Natürlich kann man nicht mit der niedrigsten Temperatur dimensionieren, die jemals auftauchen kann. Die Norm-Außentemperatur orientiert sich eher daran, was nur sehr selten unterschritten wird. Selbst wenn diese Temperatur mal unterschritten wird, hat man oft noch etwas Reserve eingeplant. Und dann ist die Unterschreitung auch oft nur recht kurz, so dass die Speicherfähigkeit der Wände und die thermischen Gewinne tagsüber noch abpuffern können. Theoretisch kann es aber auch bei richtiger Dimensionierung sein, dass  man mal Tage hat, wo die Heizleistung nicht reicht.

Bei der Heizlastberechnung muss natürlich auch die gewünschte Innentemperatur berücksichtigt werden. Typisch geht man bei Wohnräumen von 20-22 Grad aus, in Schlafzimmern reichen 16-18 Grad. Welche Innentemperatur man auch bei NAT noch erreichen können will, ist eine individuelle Entscheidung.

Existiert eine Heizlastberechnung, kann man direkt auf diese Werte zurückgreifen. Beispiel: Für ein Wohnzimmer von 30m² wurde berechnet, dass dieses eine Heizlast von 1800 Watt hat. Die Norm-Außentemperatur beträgt -8 Grad, die Innentemperatur wurde mit 20 Grad festgelegt. Dies bedeutet also, dass man bei -8 Grad genau diese 1800 Watt benötigt, um die Innentemperatur auf 20 Grad zu halten. Man könnte auch sagen: Bei -8 Grad außen und 20 Grad innen, verliert dieser Raum über seine Außenwände permanent 1800 Watt, die über die Heizung nachgeliefert werden müssen. Es wird also ein Gleichgewicht hergestellt, Zufuhr = Verlust.

Reicht in dieserm Beispiel eine Split-Klima mit 2,5 kW Nennleistung? Hier müssen wir genauer hinschauen. Erstmal bezieht sich die Nennleistung einer Anlage auf die Kühlleistung. Die Heizleistung kann sich davon unterscheiden. Desweiteren ist die Nennheizleistung nicht die relevante Größe, denn die Leistung einer Split-Klima sinkt, je tiefer die Temperatur ist. Für die typischen Norm-Außentemperaturen ist die Leistung der meisten Klimageräte deutlich niedriger, als die Nennleistung.

Über die Eurovent-Datenbank lassen sich von vielen Anlagen die Daten recherchieren.

Hier mal ein Beispiel für eine Daikin ATXF25E:

https://www.eurovent-certification.com/de/catalog/program/certificate/participant/model/show/202060585

Diese hat bei Heating CondA eine Leistung von 2,12 kW bei -7 Grad angegeben. Bei CondA wird nach Norm mit 88% von PDesignH gemessen.  2,12 kW / 88 * 100 = 2,4 kW, was PDesignH entspricht.

PDesignH ist ein wichtiger Wert, er gibt die Nennheizleistung bei -10 Grad an.

Der TOL-Punkt ist die niedrigste Temperatur, für die der Hersteller den Betrieb spezifiziert hat. Hier wird angegeben, welche Leistung und COP man bei dieser Temperatur noch erwarten kann. Unterhalb dieser Temperatur funktionieren die Anlagen in der Regal auch noch, aber dafür gibt es dann keine Spezifikationen mehr.

Im Beispiel hat die Anlage bei -15 Grad TOL nur noch eine Leistung von 1,71 kW.

Optimal wäre für unsere Berechnung, wenn wir für jede Außentemperatur die Leistung kennen würden. Solche Werte sind aber von den meisten Anlagen nicht zu bekommen. Wir können aber eine Näherung über die Werte PDesignH und TOL hinbekommen und uns Zwischenwerte berechnen, wo wir vereinfacht davon ausgehen, dass es ein linearer Zusammenhang ist.

Im obigen Beispiel sind wir von einer Norm-Außentemperatur von -8 Grad ausgegangen. Über PDesignH wissen wir, dass die Anlage noch 2,4 kW bei -10 Grad hat. Da wir laut Heizlastberechnung nur 1,8 kW bei -8 Grad benötigen, reicht die Anlagenleistung aus. Hätten wir eine Norm-Außentemperatur von -15 Grad und bräuchten hier 2000 Watt, wäre die Anlage zu schwach, denn sie bringt nach TOL-Wert bei -15 Grad nur noch 1,71 kW.

Was jetzt grundsätzlich an Leistung reicht, um auch bis zur Norm-Außentemperatur heizen zu können, muss noch keine effiziente Entscheidung sein. Denn wenn eine Heizung unter Volllast arbeitet, ist sie nicht sonderlich effizient. Wobei die Tage, wo die Norm-Außentemperatur erreicht wird, auch recht selten sind. Wenn es die einzige Wärmequelle ist, würde ich aber einen Sicherheitsfaktor draufrechnen, also mit z.B. 20-30 % überdimensionieren.

Für eine Einschätzung, an wie vielen Tagen man mit welchen Temperaturen rechnen muss, kann man hier gut simulieren:

https://www.stiebel-eltron.de/toolbox/klimadaten/

Allerdings: Das sind statistische Durchschnittswerte. Selbst wenn dort kein Wert unterhalb von -10 Grad aufgeführt ist, kann es passieren, dass man mal 1 Woche -15 Grad hat. Wenn dies passieren sollte, könnte man zur Not aber auch mal mit Heizlüftern oder Radiatoren nachhelfen.

Eine vorhandene Heizlastberechnung hat den Vorteil, dass man für jeden Raum die Heizleistung kennt. Allerdings weicht so eine normierte Heizlastberechnung oft von der realen Situation ab, weil diverse Einflüsse nicht berücksichtigt werden. Deshalb sollte man solche theoretischen Berechnungen mit realen Erfahrungen und Messungen abgleichen. Was man auch beachten muss: Man kann nicht isoliert die Heizlast für einen Raum berechnen. Denn es kommt darauf an, wie warm die Nachbarräume sind, auch die Räume darüber und darunter. Wer also einige Räume im Haus nicht heizt, hat in dem beheizten Raum eine deutlich höhere Heizlast.

Der Wärmeverlust nach außen ist übrigens nahezu ein linearer Zusammenhang aus der Temperaturdifferenz innen zu außen. Beispiel: Benötigt man bei -8 Grad außen und 20 Grad innen (=28 Grad Temperaturdifferenz) eine Heizleistung von 1000 Watt, dann sind das pro Grad Temperaturdifferenz 1000 Watt / 28 Grad = 35,7 Watt/Grad. Bei -20 Grad wären es 40 Grad Temperaturdifferenz, wofür man 40 Grad * 35,7 Watt/Grad = 1428 Watt Heizleistung bräuchte, um die 20 Grad halten zu können. Oder umgedreht: Hätte man nur 1000 Watt Heizleistung zur Verfügung, könnte man bei -20 Grad außen nur 28 Grad mehr im Innenraum erreichen, käme also nur auf 8 Grad.

 

Alternative 3: Berechnung der Heizlast über ubakus

Nicht immer hat man eine professionelle Heizlastberechnung vorliegen. Dann kann man auch selber rechnen. Dafür gibt es die Werkzeuge auf ubakus.de 

Das zentrale Werkzeug von Ubakus ist die U-Wert-Berechnung. Damit können wir die U-Werte der Wände und Dächer berechnen. Im zweiten Schritt kann man dann über das Werkzeug "Wärmebedarf Rechner" die Heizlast berechnen. Dieses Werkzeug findet man auch bei ubakus. Man sollte hier die Heizlast des gesamten Gebäudes berechnen. Der Rechner berechnet sowohl die Heizlast wie auch den Jahresenergiebedarf. Teilt man jetzt die Heizlast / beheizte m², hat man einen Durchschnittswert Heizleistung pro m². Damit lässt sich dann die ungefähre Heizleistung für jeden Raum berechnen. Natürlich ist das nur überschlägig, weil es z.B. Zimmer gibt, die 2 Außenwände haben, andere nur eine Außenwand. Und es ist natürlich auch die Frage, ob alle benachbarten Räume mitbeheizt werden oder ob z.B. ein kalter Keller unter dem Raum ist.

 

Alternative 4: Berechnung über den Heiz-Energiebedarf

Oft stehen Daten zur Verfügung, welchen Heizenergiebedarf man die letzten Jahre hatte. Wer mit Gas geheizt hat, hat die Jahresabrechnung mit den verbrauchten kWh. Wer mit Öl geheizt hat, weiß ungefähr seinen Ölverbrauch und kann darüber die verheizten kWh berechnen. Allerdings muss man davon den Energieverbrauch für Warmwasser abrechnen, insofern Warmwasser über diesen Energieträger erzeugt wurde. Wie hoch dieser Verbrauch ist, kann man oft aus dem Sommerverbrauch erkennen.

Beispiel: Gasverbrauch im Jahr lag bei 22.000 kWh. 2.000 kWh wird abgezogen für Warmwasser. Mit den verbliebenen 20.000 kWh wurden 4 Räume beheizt, 20m², 30m², 16m² und 14m². Gesamt beheizte Fläche = 80m². Macht einen Energiebedarf von 20.000 kWh / 80m² = 250 kWh/m² pro Jahr. 

Jetzt soll das 30m² Wohnzimmer mit einer Split-Klima ausgestattet werden. 30m² * 250 kWh/m² = 7.500 kWh Heizbedarf im Jahr. 

Nun braucht es noch einen Wert, die Vollbenutzungsstunden. Nähere Infos dazu findet man unter dem Begriff "Heizlastberechnung Schweizer Formel" oder hier im Forum:

https://www.akkudoktor.net/forum/heizungssysteme/anleitung-einfache-heizlastberechnung

Gehen wir hier mal von 1500 Vollbenutzungsstunden aus. Dann brauchen wir für das Wohnzimmer 7.500 kWh / 1500h = 5 kW. Diese 5 kW werden bei der Norm-Außentemperatur benötigt. Auch hier schaut man dann wieder über die Eurovent-Daten, was die Anlage bei dieser Temperatur noch für eine Leistung hat (PDesignH oder TOL als Orientierung, mit welcher Leistung man bei NAT rechnen kann).

Natürlich ist dies auch eine recht grobe Abschätzung, weil es z.B. schon schwer ist, die beheizten m² abzuschätzen, weil nicht alle Räume gleich lange beheizt wurden. Gerade wer viel bedarfsweise geheizt hat, kann hier nur grob abschätzen.

 

Alternative 5: Abschätzung über Heizkörperausstattung

Über die bisherige Heizkörperausstattung kann man auch Abschätzungen machen. Heizkörper haben eine Heizleistung, die für eine bestimmte Vorlauf- und Rücklauftemperatur spezifiziert ist. Man kann also z.B. sagen: Wenn ein Heizkörper mit 55 Grad Vorlauftemperatur und einem gewissen Volumenstrom beschickt wird, gibt sie 1000 Watt Heizleistung ab. Welche Leistung welcher Heizkörper hat, lässt sich entweder direkt vom Hersteller der Heizkörper und dem Datenblatt erfahren. Oder man sucht in generischen Tabellen, die im Internet zur Verfügung stehen. Hier wird anhand des Heizkörpertyps und der Größe eine ungefähre Heizleistung angegeben. Diese lässt sich auf alle Vorlauftemperaturen umrechnen, wofür es auch Umrechnungstabellen gibt.

Jetzt muss man noch wissen, welche Vorlauftemperatur man bei Norm-Außentemperatur benötigt, um bei voll aufgedrehter Heizung die Temperatur zu halten. Dies kann man experimentell ermitteln oder evtl. auch aus der Heizkurve des Heizkessels erkennen. Wobei die Heizkurve in der Regel deutlich über dem liegt, was ein Raum wirklich braucht.

Die so ermittelte Leistung ist dann die Leistung, die auch die Split-Klima mindestens schaffen muss.

 

Alternative 6: Experimentelle Abschätzung über Heizlüfter

Recht genau kann man den Wärmebedarf eines Raums über elektrische Heizlüfter experimentell ermitteln, also welche Heizleistung bei einer bestimmten Außentemperatur nötig ist. Damit so eine Messung hinreichend genau wird, sollte die Außentemperatur unter 5 Grad sein und der Himmel bewölkt, um thermische Gewinne über Sonneneinstrahlung weitgehend rauszuhalten. Man schaut dann, ob man einen optimal temperierten  Raum mit einer bestimmten Heizlüfterleistung auf Temperatur halten kann. Günstig wäre ein Heizlüfter mit mehreren Stufen. Falls man nur eine Leistung hat, könnte man auch taktend arbeiten, also z.B. 5min an und 10min aus.  Und die Messung sollte über mehrere Stunden laufen. Der Raum sollte vorher schon temperiert worden sein, damit Wände und Inventar bereits auf Temperatur sind. Der Heizlüfter braucht genügend Volumenstrom, damit die Luft sich gut im Raum verteilt. Die Temperatur sollte in der Raummitte gemessen werden auf z.B. Tischhöhe. Der Luftstrom des Lüfters sollte nicht in Richtung Thermometer zeigen, sonst hätte man Fehlmessungen. Alle Türen des Raumes müssen geschlossen sein. Nachbarräume sollten auf eine typische Temperatur gehalten werden.

Findet man so heraus, dass man z.B. bei 0 Grad außen die Temperatur innen auf 20 Grad halten kann mit 1000 Watt, dann haben wir eine Kalkulationsbasis. Mit 1000 Watt / 20 Grad Temperaturdifferenz = 50 W/Grad hat man einen Temperaturkoeffizent. Dieser Raum benötigt also 50 Watt Heizleistung pro Grad Temperaturdifferenz innen zu außen. Bei -10 Grad benötigt man also 30 Grad Temperaturdifferenz * 50 Watt = 1500 Watt.

 

Alternative 7: Abschätzung über Energieausweis

Existiert ein Energieausweis, wurde bereits der Energieverbrauch in kWh/m² pro Jahr berechnet. Mit diesem Wert kann man über die Schweizer Formel dann wieder die Leistung für einen Raum einschätzen, siehe oben "Berechnung über Heizenergiebedarf".

Beispiel: Im Energieausweis steht 100 kWh/(m²*a). Das Wohnzimmer hat 30m², es hat einen Jahresenergiebedarf von 30 m² * 100 kWh/(m²a)  = 3000 kWh/a.

Jetzt brauchen wir wieder die Vollbenutzungsstunden, die wir hier mit 1500 annehmen. 3000 kWh/a / 1500 h/a = 3 kW. Wir benötigen also eine Anlage, die bei Norm-Außentemperatur von z.B. -10 Grad noch 3kW Leistung erbringen kann.

 

Wie viele Innengeräte?

Je mehr Innengeräte, um so aufwändiger und teurer wird die Installation. Insofern ist häufig die Frage, ob wirklich jeder Raum ein Innengerät braucht. Teils wird auch überlegt, ein Innengerät im Flur zu installieren, worüber dann mehrere abgehende Räume versorgt werden.

Klar sollte sein, dass die Türen der Räume, die mitversorgt werden sollen, möglichst immer offen bleiben müssen.

Physikalisch ist es so: Bei jedem Temperaturunterschied wird es immer einen Wärmefluss geben. Wärme hat immer die Eigenschaft, sich auszugleichen, sie fließt immer vom wärmeren Ort zum kälteren Ort. Je höher der Temperaturunterschied ist, um so größer der Wärmefluss. In einem Raum, der mitversorgt werden soll, kommt es zu einem Wärmeabfluss durch Außenwände. Die Leistung dieses Wärmeabflusses wird durch den Temperaturunterschied Innen-Außen bestimmt, je größer die Temperaturdifferenz, um so höher die Wärmemenge, die abfließt. Auf der anderen Seite kommt es durch die Tür zu einem Wärmezufluss. Die Wärmeleistung, die durch die Tür hineinkommt, hängt von der offenen Fläche und auch von der Temperaturdifferenz zum Nachbarraum ab.

Je geringer die Temperaturdifferenz zwischen diesem Raum und dem Raum mit der Wärmequelle ist, um so geringer der Wärmefluss. Nun stellt sich ein Gleichgewicht ein: Die Temperaturdifferenz zwischen beiden Räumen muss so groß sein, dass die Wärmemenge die zufließt, genauso groß ist, wie die Wärmemenge, die abfließt.

Obwohl wir am liebsten eine Temperaturdifferenz von Null hätten, damit es in dem mitversorgten Raum genauso warm ist, brauchen wir eine gewisse Temperaturdifferenz, damit überhaupt Wärme in den Raum fließt.

Generell ist der Wärmefluss durch eine Tür bei den geringen gewünschten Temperaturdifferenzen von 1-2 Grad recht klein. Bei gut gedämmten Häusern (so ab U-Wert 0,25) reicht dieser geringe Wärmefluss aber aus, um den Wärmeabfluss zu kompensieren. Bei ungedämmten Häusern fließt hingegen viel Wärme nach außen ab, weshalb deutlich höhere Temperaturdifferenzen zwischen beiden Räumen nötig sind, damit genug Wärme nachfließen kann.

Neben dieser Betrachtung gibt es auch noch das Thema des Aufheizens: Ein ausgekühlter Raum braucht eine recht hohe Wärmemenge, um wieder auf Temperatur gebracht zu werden. Diese Wärmemenge ist nicht verloren, man kann sich die Wände wie Wärmespeicher vorstellen. Aber diese Speicher müssen gefüllt werden, damit der Raum auf Temperatur kommt. In einem sehr gut gedämmten Haus mit massiven Wänden wird man also für das Aufheizen auch recht lange brauchen, das kann sich über mehrere Tage hinziehen, wobei die Luft bei Split-Klima recht schnell auf gewünschter Temperatur ist.

Aus praktischen Erfahrungen kann man damit grob sagen: In ungedämmten Häusern wird man einen großen Temperaturfall in Räumen haben, die nicht direkt beheizt werden. Das können bei Minusgraden 3-5 Grad zum Nachbarraum sein. Leider ist der Temperaturbereich, in dem man sich wohl fühlt, sehr eng. 5 Grad tiefere Temperatur kann man in Schlafzimmer, Küche oder Flur oft noch tolerieren, aber in einem Raum, wo man sitzt und sich wenig bewegt, ist das für die meisten Menschen nicht akzeptabel. In einem Bad, was nur kurz benutzt wird, kann man noch mit einem Heizlüfter zuheizen bei akzeptablen Kosten.

Bei gut gedämmten Häusern sagt man so als Faustformel 1 Grad pro Tür, die verloren gehen. Das klappt aber auch nur, wenn man möglichst 24/7 durchheizt bzw. keine all zu hohe Nachtabsenkung macht. Zwar bedeutet ein Durchheizen immer Mehrverbrauch, ist aber bei einer guten Dämmung von den Kosten her akzeptabel.

Wie gut das alles funktioniert und wie die Situation im eigenen Haus ist, kann man auch vor dem Einbau von Split-Klimaanlagen in einem Winter simulieren, in dem man einfach mal die Heizkörper in bestimmten Räumen auslässt und schaut, welche Temperatur sich dort einstellt.

Die Situation lässt sich mit Lüftern wesentlich verbessern, welche für deutlich mehr Luftbewegung zwischen den Räumen sorgen. Auch ist es eine Frage, mit welcher Lüfterdrehzahl die Innengeräte der Split-Klima laufen und in welche Richtung diese die Wärme auswerfen. Auch ein permanentes, automatisches Schwenken des Luftauswurfs kann helfen.

Beim Einbau von Klimaanlagen in Fluren muss bedacht werden, dass der Wärmeabfluss hinreichend ist. Wenn man nur einen kleinen Flur hat und nicht genug Wärme abfließen kann, überhitzt der Flur recht schnell und die Anlage muss takten.

Wenn man ein oberes Geschoss von unten mitheizen will, ist es auch nicht so einfach, die richtige Wärmemenge nach oben zu befördern. Ist es zu viel, wird es unten nicht mehr warm. Ist es zu wenig, wird es oben nicht warm. Diese Situation lässt sich auch nicht leicht abschätzen, man könnte sie nur mir Software simulieren. Simulationssoftware zum Beispiel: https://fsp.norasci.com/en/index.html

Was gut funktioniert ist eine Grundwärmeversorgung durch eine zentrale Klimaanlage und eine zusätzliche Wärmequelle in jedem Raum. Besteht z.B. noch eine Gasheizung, kann in jedem Raum der noch vorhandene Heizkörper zuheizen. Der Energiebedarf über Gas oder Öl ist dann deutlich reduziert. So als Daumenwert je nach Zuheizung 30-70% weniger. Im Bad kann man auch elektrisch bedarfsweise zuheizen. Beispiel: Wer an 200 Heiztagen täglich 1 Stunde mit 2kW im Bad zuheizt, hat 400 kWh, was bei 30ct/kWh 120 Euro entspricht.

In den nordischen Ländern wird oft so verfahren: Es wird nur eine leistungsfähige Single-Split eingebaut, typisch im Wohnzimmer, wo man es am wärmsten haben will. Diese erwärmt dort z.B. auf 23 Grad, was für direkt benachbarte Räume noch ausreicht, um diese auf 20-21 Grad zu bringen. Jeder Raum hat aber typisch noch eine elektrische Direktheizung, mit der man dann zuheizt, um die letzten 1-2 Grad zu kompensieren. Weil Strom in den nordischen Ländern sehr billig ist, ist dies hier gut machbar. In Deutschland ist ein dauerhaftes Zuheizen rein elektrisch wenig attraktiv, weil zu teuer. Als zentrale Anlage werden in der Regel leistungsstarke Nordic-Anlagen genutzt, die auch bei -25 Grad noch 3-4 kW Leistung bringen. Bei mehreren Etagen nutzt man am besten für jede Etage eine zentrale Anlage. Auch eine Positionierung im zentralen Flur ist recht verbreitet. Gut klappt das, wenn ein Haus gut gedämmt ist und 24/7 durchgeheizt wird. Vorteil ist auch, dass man in den Räumen kaum noch Lüftergeräusche wahrnimmt. Natürlich müssen die Türen bei so einem Konzept möglichst immer offen sein.

Bleibt noch die Frage, ob größere Räume mehrere Innengeräte benötigen. Auch hier hat man wieder eine ähnliche Situation: Je besser gedämmt ist, um so geringer ist der Wärmeabfluss und um so geringer der Temperaturfall im Raum zwischen Quelle und dem entferntesten Ort zur Quelle. In größeren Räumen sind in der Regel immer mehrere Heizkörper verbaut, insofern es keine Fußbodenheizung gibt. Große Fensterflächen sind auch im Neubau ein Schwachpunkt, wo viel Wärme abfließen kann.

Was die Effizienz angeht, so sind 2 Innengeräte in der Regel effizienter, als ein großes Innengerät. Das liegt einfach daran, dass die Wärmetauscherfläche nicht mit der Leistung 1:1 mitskaliert. Stattdessen wird bei leistungsstärkeren Innengeräten der Luftdurchsatz und die Lufttemperatur erhöht. Beides ist eher ungünstig, das eine macht Krach, das andere verringert die Effizienz. Insofern sind 2 kleinere Innengeräte attraktiver. Auch kann man so in der Übergangszeit nur mit einem Innengerät heizen und erst, wenn der Wärmebedarf höher wird, beide Geräte nutzen. Das macht vor allem Sinn, wenn mindestens eins der Geräte ein Single-Split ist.

So als Daumenregel lässt sich sagen: 30-40m² kann man noch mit einem Innengerät abdecken. Darüber sollte man über 2 Innengeräte nachdenken.

 

Wie kritisch ist Überdimensionierung?

Um auf der sicheren Seite zu sein, könnte man auf die Idee kommen, die Klimaanlagen stark überzudimensionieren. Ist das eine gute Idee?

Früher hat man Gasheizungen gerne stark überdimensioniert. Große Nachteile gab es damit nicht, wobei man auch hier schon leichte Effizienzeinbußen hatte.

Bei Wärmepumpen muss man genauer hinschauen. Bei wassergeführten Wärmepumpen sollte möglichst nicht überdimensioniert werden, das hat deutliche Effizienznachteile. Bei Luft-Luft-Wärmepumpen, also Split-Klima, ist es nicht immer so kritisch.

Beispiel: Anlagen im Bereich 2kW - 3,5kW sind meist identisch aufgebaut und haben fast gleiche Effizienz. Die 3,5 kW Geräte haben dann z.B. einfach einen Innenlüfter, der etwas schneller drehen kann, wenn mehr Leistung benötigt wird. Hier spielt es also fast keine Rolle, ob man mit 3,5 kW etwas überdimensioniert. Geräte mit 4-5 kW hingegen haben oft einen deutlich schlechteren SCOP. Damit ist offensichtlich, dass sie weniger effizient sind.

Ein anderes wichtiges Thema ist, wie weit Geräte heruntermodulieren können, also welche kleinste Heizleistung sie haben. Ist diese Heizleistung zu groß für den Raum, taktet die Anlage häufig, was nicht gut für die Effizienz ist. Hier ist es auch so, dass Geräte im Bereich 2kW-3,5kW ähnlich weit herunter modulieren.

Generell sollte man eher wenig überdimensionieren und sich dann anschauen, ob ein nächst größeres Gerät einen ähnlichen SCOP hat und auch ähnlich weit herunter moduliert. Teilweise kann es sogar sein, dass eine größere Anlage effizienter ist, weil z.B. das Außengerät deutlich größer ist und damit der Wärmetauscher effizienter.

 

Besonderheiten bei bedarfsweisem Heizen

Es gibt eine Sache, die die Heizlastberechnung nicht berücksichtigt: Die Aufheizgeschwindigkeit. Die üblichen Heizlastberechnungen gehen von einem bereits temperierten Gebäude aus, um dann zu berechnen, welche Leistung nötig ist, um diese Temperatur zu halten. Beim halten der Temperatur geht es lediglich darum, soviel zuzuheizen, wie nach außen an Wärme verloren geht.

Wer nur bedarfsweise heizt, hat ein großes Interesse, Räume möglichst schnell wieder aufzuheizen. Auch benötigt ein Raum, der ausgekühlt ist, deutlich mehr Leistung. Die ganze Bausubstanz nimmt verstärkt Wärme auf, gegen die man anheizen muss. Soll also die Luft in so einem ausgekühlten Raum möglichst schnell auf Wohlfühltemperatur, braucht es eine gewisse Mehrleistung. Und die braucht es so lange, bis die ganze Bausubstanz aufgeheizt ist. Es ist nicht selten, dass selbst nach 12 Stunden Heizbetrieb die Bausubstanz noch lange nicht auf Ausgleichstemperatur ist. Wird also ein Raum täglich z.B. nur 6-12 Stunden genutzt und beheizt, ist die Bausubstanz permanent deutlich kühler, als würde man 24/7 durchheizen.

Wer also nur bedarfsweise heizt, muss nicht nur auf die Energieverluste nach draußen schauen, die man über die Heizlastberechnung ermittelt. Man muss auch auf den zusätzlichen Wärmefluss schauen, der in die ausgekühlte Bausubstanz fließt. Dieser Effekt wird um so stärker, je tiefer man einen Raum auskühlen lässt.

Interessant hierbei: Auch in gut gedämmten Häusern, wo man eigentlich recht wenig Heizlast hat, würde man aus diesem Grund sehr viel mehr Leistung benötigen. Und je massiver ein Haus gebaut ist, um so mehr Energie kann die Bausubstanz aufnehmen. Holzhäuser nehmen da deutlich weniger Energie auf, als massive Häuser aus Mauerwerk oder Beton.

Hier steht man also etwas in widersprechenden Anforderungen. Für die Effizienz ist es oft gut, nicht zu stark überzudimensionieren. Aber wenn man bedarfsweise heizt, ist eine gewisse Überdimensionierung mitunter sinnvoll. Generell kann man sagen: Wer bedarfsweise heizt, sollte keinesfalls knapp auf Kante dimensionieren, sondern eher etwas großzügiger.

Beispiel: Single-Split Anlagen im Bereich zwischen 2kW - 3,5kW haben nahezu die gleiche Effizienz und können auch ähnlich weit herunter modulieren. Eine 3,5kW Anlage hat also kaum Nachteile. Selbst wenn hier nach Heizlastberechnung eine 2kW Anlage reichen würde, könnte man sich hier auch zu einer 3,5 kW Anlage entscheiden.

Alternativ kann man in einem größeren Raum auch 2 Innengeräte vorsehen. Gerade wenn die Wände ausgekühlt sind, ist es eh besser für die Wärmeverteilung, mehrere Heizquellen im Raum zu haben. Beim Aufheizen kann man so zügig mit 2 Innengeräten arbeiten. Zum halten der Temperatur reicht dann vielleicht auch ein Innengerät. Vor allem in der Übergangszeit ist diese zusätzliche Möglichkeit, die Leistung zu reduzieren, günstig.

Natürlich kann man je nach Situation auch weitere Heizquellen neben den Split-Klimas vorsehen, also z.B. einen Kamin. Ein Kamin hat meist eine so hohe Leistung, dass auch ein ausgekühlter Raum zügig auf Temperatur gebracht werden kann.

 

Nordic Varianten - eine interessante Alternative

Die großen Hersteller haben alle sogenannte Nordic-Varianten. Dies sind in aller Regel Single-Split-Geräte mit sehr guten Heizeigenschaften bis runter in sehr niedrige Temperaturbereiche. Diese werden vor allem in den nordischen Ländern genutzt (Schweden, Norwegen, Finnland).

Interessant ist, dass diese Geräte bei niedrigen Temperaturen noch eine hohe Leistung haben. Sie brechen also bei niedrigen Temperaturen leistungsmäßig nicht ein. Sie sind z.B. mit 4kW Nennleistung spezifiziert und können diese auch noch bei -25 Grad abrufen. Normale Anlagen hätten bei -25 Grad vielleicht nur noch die Hälfte ihrer Nennleistung.

Gleichzeitig haben diese Anlagen einen recht hohen SCOP und damit hohen Wirkungsgrad.

Braucht man z.B. bei -10 Grad noch 4kW Heizleistung, reicht in der Regel eine Nordic Anlage mit 4kW Nennleistung, die es mit einem SCOP von 5,1-5,3 gibt. Würde man eine normale Anlage einsetzen, bräuchte man eher 5-6 kW, die es oft nur mit 4,3-4,7 SCOP gibt.

Preislich gesehen sind die Nordic-Varianten zwar etwas teurer, weil man sie aber eher mit Anlagen vergleichen muss, die deutlich mehr Nennleistung haben, sind sie in Wirklichkeit oft nicht teurer.

Wichtig ist auch, dass Nordic-Anlagen verbesserte Heizeigenschaften haben. So wurden die Abtau-Algorithmen verbessert, so dass sie deutlich seltener abtauen. Auch sind sie so konstruiert, dass die Außengeräte nicht mehr einfrieren können.

Ein kleiner Nachteil ist, dass sie nicht ganz so weit herunter modulieren und evtl. in der Übergangszeit nicht so leicht zu bändigen sind, also dann häufiger takten.

Vor ein paar Jahren noch wurden Nordic Anlagen ausschließlich in den nordischen Ländern verkauft. Mittlerweile sind einige Hersteller dazu übergegangen, sie auch in Deutschland zu verkaufen, weil hier das Heizen mit Split-Klima an Relevanz gewinnt. Zu nennen sind hier: Daikin (ColdRegion), Mitsubishi Electric (Hyperheating), Panasonic (Nordic).

 

Multisplit-Anlagen

In Foren wird oft von Multisplit-Anlagen abgeraten, wenn Single-Split möglich ist. In der Tat ist es so, dass Multisplitanlagen einige Nachteile mit sich bringen. Allerdings sind sie auch oft genug ein gut funktionierender Kompromiss.

Nachteile von Multisplitanlagen:

  • Geringere Effizienz, was man am SCOP sehen kann. Diese kann auch noch deutlich sinken je nach Betriebsverhalten im konkreten Fall.
  • Untere Modulationsgrenze deutlich höher, was in der Übergangszeit zum Takten führen kann.
  • Für eine gute Effizienz und wenig Taktung sollten mindestens 2 IGs laufen
  • Auch ausgeschaltete Geräte geben eine gewisse Restwärme ab, was man je nach Situation auch als Verluste sehen kann. Diese liegen typisch im Bereich von 100-300 Watt Heizleistung.
  • Geräusche, die z.B. beim Abtauen auftreten, hört man auch deutlich bei ausgeschalteten Innengeräten
  • Geräusche in Räumen, wo Kälteleitungen durchgehen, besonders bei Abtauzyklen.
  • Die Innengeräte sind in ihrem Regelverhalten teils voneinander abhängig, was mitunter zu Problemen führen kann, z.B. Überhitzung eines Raums, häufiges Takten oder Effizienzverluste.
  • Außengeräte sind typisch etwas lauter, weil sie für die Anzahl der Innengeräte recht klein sind und man so über höhere Lüfterdrehzahl kompensieren muss.
  • Die Heizleistung bricht bei niedrigen Temperaturen deutlich mehr ein, als bei Single-Splits. So kann es sein, dass man bei -10 Grad nur noch die Hälfte der Nennheizleistung hat.
  • Das Außengerät friert schon bei einigen Grad über Null ein, weil mehr Leistung über einen recht kleinen Wärmetauscher abgefordert wird. Schafft man es bei Single-Split und geringer Leistung, noch bis 1,5 Grad ohne Reifbildung, hat man bei Multisplits oft schon bei 4-5 Grad Reifbildung und damit Abtauzyklen.
  • Fehlende Redundanz. Bei nur einer Multisplit fällt bei Defekt das ganze Heizsystem aus.
  • Oft braucht man ein recht langes Rohrsystem, um alle Räume erreichen zu können. Das bedeutet mehr Installationsaufwand, unschöne Kanäle an Fassaden oder Innenräumen, höhere Materialkosten, mehr Leitungsverluste. Mitunter muss auch noch zusätzlich Kältemittel nachgefüllt werden, was man im Fehlerfall auch nicht mehr komplett ins Außengerät zurückpumpen kann.

Interessant ist eine Kombination mit einer Nordic Single-Split. Das kann einige Nachteile kompensieren. Man hat auf diese Weise Redundanz und man hat eine sehr effiziente weitere Wärmequelle, die einen großen Teil des Wärmebedarfs decken kann. Auch hat man bei niedrigen Temperaturen noch genügend Leistungsreserven, weil Nordic-Geräte noch bei tiefen Temperaturen Nennleistung bringen. So kompensiert man die Leistungsverluste bei Multispilts. In der Übergangszeit könnte es sogar reichen, nur die Nordic laufen zu lassen, womit man auch das Problem des häufigen Taktens löst.

Bei Multisplit sollte man auf eine gute Dimensionierung der Innengeräte achten. Würde man z.B. einen Raum mit zu wenig Leistung ausstatten, müsste dieses Innengerät immer mit recht hohen Heißgastemperaturen versorgt werden. Und weil die Heißgastemperatur für alle Geräte gleich ist, würden auch alle anderen Geräte wenig effizient arbeiten und vielleicht auch die Räume überhitzen bzw. oft takten. Man muss also vor allem aufpassen, keinen Raum zu schwach zu bestücken.

Weiterhin sollten bei Multisplitgeräten mindestens 2 Innengeräte permanent laufen, weil nur so der Kältekreislauf effizient funktioniert. Noch besser ist es, wenn möglichst alle Geräte oft laufen. Das verbessert typisch die Effizienz. Auch ist ein 24/7 Betrieb für Multisplits oft besser, was Effizienz und Regelverhalten angeht. Das macht natürlich nur in gut gedämmten Häusern Sinn, sonst wird es zu kostspielig.

Wenn möglich, scheint es besser, auf mehrere Multisplits aufzuteilen, wenn möglich. Also anstatt eine 5er Split, besser eine 2er und eine 3er Split. Je mehr Innengeräte an einem Außengerät hängen, um so ungünstiger wird in der Regel die Situation, was Leistung, Effizienz, Lautstärke Außengerät, untere Modulationsgrenze und Regelungsverhalten angeht.

 

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Eclipse
(@eclipse)
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Veröffentlicht von: @win
 

Alternative 3: Berechnung der Heizlast über ubakus

Nicht immer hat man eine professionelle Heizlastberechnung vorliegen. Dann kann man auch selber rechnen. Dafür gibt es die Werkzeuge auf ubakus.de 

Das zentrale Werkzeug von Ubakus ist die U-Wert-Berechnung. Damit können wir die U-Werte der Wände und Dächer berechnen. Im zweiten Schritt kann man dann über das Werkzeug "Wärmebedarf Rechner" die Heizlast berechnen. Dieses Werkzeug findet man auch bei ubakus. Man sollte hier die Heizlast des gesamten Gebäudes berechnen. Der Rechner berechnet sowohl die Heizlast wie auch den Jahresenergiebedarf. Teilt man jetzt die Heizlast / beheizte m², hat man einen Durchschnittswert Heizleistung pro m². Damit lässt sich dann die ungefähre Heizleistung für jeden Raum berechnen. Natürlich ist das nur überschlägig, weil es z.B. Zimmer gibt, die 2 Außenwände haben, andere nur eine Außenwand. Und es ist natürlich auch die Frage, ob alle benachbarten Räume mitbeheizt werden oder ob z.B. ein kalter Keller unter dem Raum ist.

@win Sehr gute Einführung in die Überlegungen, die man anstellen sollte, wenn man mit Klimaanlagen heizen will. Gefällt mir.

Ich habe noch eine Alternative 3a zur Heizlastberechnung.

Man kann selber für jeden Raum im Haus eine Excel-Tabelle ausfüllen, um die Heizlast zu ermitteln. (Dabei hilft auch Ubakus, mit den Wärmedurchgangswerten, wenn man seine Außen- oder Innenwände simuliert)

Hier ist eine Excel Tabelle, die auch die Nachbarräume und deren Temperaturen berücksichtigt, das ist angelehnt an die DIN-Norm zur Ermittlung der Heizlast.
Link: Heizlastberechnung nach DIN/EN 12831

Wenn man das einmal für sein ganzes Haus ermittelt hat, kennt man sich erstens bestens aus und hat zweitens ein gutes Gefühl, wie und wo Wärme verloren geht.

Zur Kontrolle kann man die Resideo App (kostenlos für Android oder iPhone) mit ein paar groben Daten füttern, um die Werte unabhängig zu validieren.

Herzliche Grüße

 

Eclipse

Des Menschen Wille ist sein Himmelreich.

Installation:
Wärmepumpe für Warmwasser und 7kW Monoblock Wärmepumpe zum Heizen
Daikin Multisplit 3MXM40 mit Perfera Innengerät 20, 20, 25 als Ergänzung
Daikin Comfora 35 als Single-Split schon zwei Jahre länger zur Kühlung, jetzt auch zum Heizen.
31*410Wp PV auf dem Dach und 11kWh BYD Hochvolt Batteriespeicher
Mobiles Solar-Batterieladegerät zum Laden einer 2,5kWh Batterie für Off-Grid Notstromanwendung
Geplant: Gartenhütte mit ca. 5kWp - Frühjahr 24


   
Sushibomba and Win reacted
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Sushibomba
(@sushibomba)
Vorsichtiger Stromfühler
Beigetreten: Vor 1 Jahr
Beiträge: 116
 

@eclipse 

Hey vielen Dank für deine tolle Excel Tabelle. Hättest du vielleicht für mich noch ein paar Erklärungen wie man am besten die Werte ermittelt und was man in der rechten Spalte alles eintragen muss sprich unter Zuluft-Volumestrom? Und was heißt grenzt an e oder b? Und AT = AUßentür und IT = Innentür vermutlich?

Vielen Dank vorab.


   
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Split Klima - Dimen...
 
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