Ein Phänomen, das bei komplexen Projekten in ArchiPHYSIK immer wieder für Fragen sorgt: Sie optimieren die thermische Hülle oder fügen eine Lüftungsanlage in Zone A ein und plötzlich verändern sich die Berechnungsdaten minimal auch in Zone B, obwohl Sie dort nichts verändert haben.
Dieser Beitrag erläutert den physikalischen Hintergrund und zeigt, warum dieses Verhalten kein Softwarefehler ist, sondern das Ergebnis einer normgerechten thermodynamischen Kopplung.
Die Ursache: Das gemeinsame zentrale Heizsystem
Das Phänomen tritt ausschließlich dann auf, wenn mehrere thermische Zonen an gemeinsamen zentralen Anlagen hängen – etwa einer gemeinsamen Wärmeerzeugung, wie einer Wärmepumpe oder einem zentralen Gaskessel.
Da die Wärme für das gesamte Gebäude an einem einzigen Ort erzeugt wird, sind alle angeschlossenen Zonen energetisch miteinander gekoppelt. Eine Änderung des Energieverhaltens in einer Zone wirkt sich zwangsläufig auf die Effizienz der gesamten Anlage aus.
Links: Die zentrale Anlage. Rechts: Ihre Aufteilung auf die einzelnen Zonen – eine Änderung in einer Zone beeinflusst die Kennzahlen aller anderen.
Wie funktioniert die Berechnung im Hintergrund?
ArchiPHYSIK ermittelt den Endenergiebedarf (EEB) und den Primärenergiebedarf (PEB) je Zone (als Beispiel Zone A und Zone B) in mehreren Schritten:
Gesamtheizlast
Das Programm summiert den Netto-Wärmebedarf (Heizwärme- und Warmwasserwärmebedarf) aller angeschlossenen Zonen, um die Gesamtlast zu ermitteln, die der zentrale Erzeuger im Jahr erbringen muss.
Jahresnutzungsgrad und Teillastverhalten
Die Effizienz eines Wärmeerzeugers ist jedoch keine Konstante, sondern hängt maßgeblich von seiner Auslastung ab. Jede Anlage verfügt über einen individuellen optimalen Arbeitsbereich. Kessel und Wärmepumpen weisen daher je nach Teillastbereich unterschiedliche Wirkungsgrade auf. Bei Volllast arbeiten sie in der Regel weniger effizient.
Der Kopplungseffekt bei der Optimierung
Wird in Zone A nun zusätzlich eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung geplant, sinkt deren Wärmebedarf erheblich. Damit sinkt auch die Gesamtheizlast des Gebäudes. Der zentrale Erzeuger läuft nun über das Jahr in einem anderen Teillastbereich – er ist weniger ausgelastet. ArchiPHYSIK berechnet seinen Jahresnutzungsgrad auf Basis dieses veränderten Lastprofils neu.
Anteilige Verlustzuweisung
Die neu berechneten Bereitstellungsverluste und Hilfsenergien des zentralen Erzeugers werden flächengewichtet (nach BGF) an die einzelnen Zonen zurückverteilt. Da sich der Gesamtwirkungsgrad der Anlage verändert hat, verschieben sich proportional auch die zugewiesenen Verluste für die völlig unberührte Zone B – der End- und Primärenergiebedarf ändert sich dort minimal.
Plausibilität in der Praxis
Bei einer behördlichen Prüfung lässt sich das vollkommen schlüssig begründen:
Das Verhalten ist ein exaktes Abbild der physikalischen Realität. Wird ein Gebäude zB. thermisch saniert, ist der bestehende zentrale Heizkessel für die verbleibende, kleinere Heizlast oft einfach überdimensioniert. Er taktet häufiger oder arbeitet in einem ungünstigeren Betriebsbereich – und diese veränderte Effizienz betrifft im echten Betrieb alle Räume, die von ihm versorgt werden. Genau das bildet die Berechnung nach ÖNORM H 5056 detailgetreu ab.
Fazit
Die minimale Verschiebung der Energiekennzahlen in – vermeintlich – unbeteiligten Zonen ist der rechnerische Beweis für die Genauigkeit der dynamischen Anlagen-Bilanzierung in ArchiPHYSIK. Die Software betrachtet das Gebäude nicht als Ansammlung isolierter Einzelteile, sondern als energetisches Gesamtsystem, in dem die Haustechnik alle Zonen miteinander verbindet.