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Wärmebedarf ermitteln
Von Ralf Plag | 30.12.2010
Ich möchte die Wärmeverluste eines ganzen Raumes ermitteln. Die U-Werte für die Umfassungsflächen (Wand, Fenster, Boden, Decke) habe ich vorliegen, aber wie geht es nun weiter?
Update: Seit kurzem ist der Wärmebedarf-Rechner Bestandteil von u-wert.net, der neben den hier beschriebenen Wärmeverlusten auch interne und solare Wärmegewinne berücksichtigt. Hier klicken, um zum Wärmebedarf-Rechner zu gelangen.
Um die Wärmeverluste eines Raumes und daraus die notwendige Heizleistung zu berechnen, müssen folgende Punkte berücksichtigt werden:
- Die Summe der Transmissionswärmeverluste durch die einzelnen Umfassungsflächen. Die notwendigen U-Werte können Sie mit dem U-Wert-Rechner bestimmen.
- Lüftungsverluste, dazu steht Ihnen der Lüftungsrechner zur Verfügung
- Wärmebrücken, z.B. an Fenstern, Rolladenkästen, Balkonplatten. Dieser Punkt kann über eine pauschale Erhöhung sämtlicher U-Werte um 0,05W/m²K berücksichtigt werden.
Beispiel
Berechnet werden soll die notwendige Heizleistung bei einer Außentemperatur von -10°C für folgenden Raum:
- Grundfläche: 3m x 4m = 12m²
- Zwei Außenwände (3m+4m=7m) bei einer Raumhöhe von 2,5m. U=0,24W/m²K
- Zwei Fenster zu je 1,25m². U=1,3W/m²K
- Unter diesem Raum befindet sich ein beheizter Keller
- Über diesem Raum befindet sich ein offener Dachboden, d.h. es herrschen dort Außentemperaturen. U-Wert der Decke=0,2 W/m²K
- Die Innentemperatur soll 20°C betragen.
Die beiden Innenwände und der Fußboden müssen nicht betrachtet werden, da auf beiden Seiten dieser Bauteile die gleiche Temperatur herrscht. Übrig bleiben: 12m² Decke, 15m² Wände (7m x 2,5m = 17,5m² abzüglich 2,5m² Fenster) und 2,5m² Fenster. Sämtliche oben angegebene U-Werte werden um den Wärmebrückenzuschlag von 0,05W/m²K erhöht.
Die Temperaturdifferenz zwischen Raum- und Außenluft beträgt 30°C (=30Kelvin).
Berechnung der Heizleistung
Den Wärmestrom durch die einzelnen Flächen erhält man, indem man den U-Wert mit der Fläche (in m²) und der Temperaturdifferenz multipliziert:
Transmissionswärmeverlustleistung:
P = U-Wert * Fläche * Temperaturdifferenz.
Damit erhält man folgende Transmissionswärmeverluste:
- Wände: 0,29W/m²K x 15m² x 30K = 131W
- Decke: 0,25W/m²K x 12m² x 30K = 90W
- Fenster: 1,35W/m²K x 2,5m² x 30K = 101W
Die Summe beträgt rund 320W. Hinzu kommen Lüftungsverluste: Für einen hygienischen Mindeststandard sollte die gesamte Raumluft alle zwei Stunden ausgetauscht werden. Ohne Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung muss die Heizung die dazu notwendige kalte Außenluft erwärmen. Laut Lüftungsrechner sind dazu in etwa 160W notwendig.
Insgesamt sollte man an einem kalten Wintertag also mit einer Heizleistung von ca. 480 Watt rechnen. Einen gewissen Sicherheitszuschlag sollte man bei der Auslegung der Heizung aber noch mit einplanen, außerdem gilt zu berücksichtigen, dass für eine schnellere Aufheizung des Raumes möglicherweise eine deutlich höhere Heizleistung gewünscht wird.
Wärmebedarf
In anderen Worten: Wie teuer wird es sein, diesen Raum zu beheizen? Dabei ist die Betrachtung eines einzelnen kalten Wintertages zwar einfach, andererseits aber nicht aussagekräftig. Trotzdem in Kürze: Die Energiemenge, die für einen ganzen Tag (24h) benötigt wird, erhält man, indem man die Wärmeverlustleistung mit 24h multipliziert und, um kWh zu erhalten, durch 1000 dividiert:
Wärmeverlust pro 24h
E = 480W x 24h / 1000 = 11,5kWh
Die Berechnug des Wärmebedarfs für einen gesamten Winter ist leider deutlich aufwändiger denn sie verlangt die Berücksichtigung des Außenklimas am Gebäudestandort. Außerdem sollten solare Gewinne (Sonneneinstrahlung) und interne Gewinne nicht weiter vernachlässigt werden. Interne Gewinne entstehen z.B. durch alle elektrische Geräte, Lampen, etc. die Strom letztendlich immer in Wärme umwandeln, aber auch durch die Bewohner selbst. Als Richtwert gilt 5W/m² für Wohngebäude; bezogen auf die beheizte Nutzfläche.
Eine verlässliche Berechnung sollten Sie normalerweise einem Spezialisten überlassen. Für einen groben Richtwert bieten Ihnen U-Wert-Rechner und Lüftungsrechner einen Jahreswärmeverlust-Rechner an, der wenigstens das Außenklima, nicht aber solare und interne Gewinne berücksichtigt.
Update: Seit kurzem ist der Wärmebedarf-Rechner Bestandteil von u-wert.net, der neben den hier beschriebenen Wärmeverlusten auch interne und solare Wärmegewinne berücksichtigt. Hier klicken, um zum Wärmebedarf-Rechner zu gelangen.
Themen: Bauphysik, FAQ, Howtos
4 Kommentare zu “Wärmebedarf ermitteln”
Kommentare
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2.September 2011 at 13:26
Hallo,
ich möchte eine Infrarotheizung von Redwell einbauen. Redwell sagt das wegen des Stefan-Boltzmannschen-Gesetz nur 58% der elektrischen Heizenergie aufgebracht werden als wie z. B. mit einem Heizlüfter oder einer Wasser-Zentralheizung. Ausserdem soll die Infrarotheizung die Wände austrocknen und damit den u-Wert wesentlich verbessern? Gibt es eine Berechnung die diesen Ansatz berücksichtigt? Mir wurde auch eine Berechnung der Energieaufwandzahl gezeigt die ähnliches aussagt. So richtig verstehen tue ich das ganze nicht. Weil ich an das Energieerhaltungsgesetz denke und da darf dann sowas nicht sein – oder?
Viele Grüße
Hubert
4.September 2011 at 11:54
Schwierig…
Dass Redwell eine Möglichkeit gefunden hat, das Energieerhaltungsgesetz zu überlisten, wage ich tatsächlich auch zu bezweifeln
Richtig ist aber, dass Strahlungswärme zu trockeneren Wänden führen kann und diese dann tatsächlich besser dämmen. Wie groß dieser Effekt ist, kommt auf den Einzelfall an. Ich nehme aber an, dass er in den meisten Fällen klein ist. Wenn eine Wand tatsächlich sehr feucht ist, würde ich lieber die Ursache abstellen, d.h. Feuchtigkeitssperre einbringen und/oder eine Außendämmung aufbringen.
Soweit ich die Sache einschätze, ist das Heizen mit Strom immer noch eine der teuersten Varianten.
Außerdem würde mich interessieren, ob es bei diesen Heizungen auch den typischen Brandgeruch gibt, wenn sich Staub auf über 65°C erhitzt.
Grüße!
4.September 2011 at 12:50
Wir haben in unserem Haus (Neubau 2008) Infrarot-Heizelemente installiert, berechnet durch den Installateur.
Unsere Erfahrung: Stromfresser und wenig Komfort.
Im Moment sind wir daran für teures Geld nachträglich einen Wärmererzeuger mit entsprechender Wärmeverteilung einzbauen.
Viele Grüsse
Norbert
15.Oktober 2011 at 14:11
Infrarot Heizelement sind nicht als Heizsysteme für ganze Häuser einzusetzen. Es handelt sich auch nur um Elektroheizungen die physikalisch gesehen auch nur 1 zu 1 Strom in Wärme umwandeln. Strom sollte nur in Verbindung mit Wärmepumpen für die Wärmeerzeugung eingesetzt werden, da diese zusätzlich 60-80% Umweltenergie nutzen und somit die Energieeffizienteste Heizung darstellen (optimale Ökobilanz, wenn sie mit Ökostrom betrieben werden).
IR-Heizelemente sind nur in einigen wenigen Anwendungen sinnvoll z.B. anstelle eines herkömmlichen Handtuchradiators im Bad (angenehme Strahlungswärme oder zur zeitabhängigen Raumtemperaturanhebung). Als Übergangs- oder Ergänzungsheizung in einen Nebenraum oder allenfalls in Räumen z.B. Büro im UG die früher beheizt werden müssen als der Rest des Gebäudes.
Die Verkaufsargumente der Vertreiber sind mit grosser Vorsicht zu geniessen, im einzelnen und objektspezifisch stimmen sie grösstenteils, in der Praxis werden diese aber in den allermeisten Fällen nicht eintreffen. Es handelt sich dabei auch immer um alte Häuser mit bauphysikalischen Problemen. Nachhaltig müssen aber die Ursachen bekämpft und nicht die Symptome mit tech. und energiefressenden Installationen reduziert werden. Gruss Martin