Wärmeverlust berechnen

Über die Berechnung des Wärmeverlusts

Mit diesem Wärmeverlust Rechner können Sie den Wärmeverlust eines Hauses abschätzen und die Heizlast im Haus berechnen. Berücksichtigt werden Wärmeverluste über Außenwände, Fenster, Außentür, Decke, Boden und Luftwechsel sowie die Flächen und U-Werte der Bauteile. Die Berechnung ermöglicht eine Abschätzung der erforderlichen Heizleistung, um bei einer vorgegebenen winterlichen Außentemperatur die gewünschte Raumtemperatur aufrechtzuerhalten.

Jeder Anteil des Wärmeverlusts wird separat berechnet und anschließend zur gesamten Wärmeverlustleistung addiert. Das Ergebnis wird in Watt und Kilowatt sowie als spezifischer Wärmeverlust je 1 m² Bodenfläche und je 1 m³ Raumvolumen ausgegeben.

Orientierungswerte und Empfehlungen

Raumgeometrie

Bodenfläche und Volumen. Die Bodenfläche wird aus der Raumlänge L und der Breite B berechnet. Für das Volumen wird zusätzlich die Raumhöhe H berücksichtigt.

A = L × B

V = L × B × H

Die Abmessungen werden in Metern eingegeben. Dadurch ergibt sich die Fläche A in m² und das Volumen V in m³. Die Bodenfläche wird für die Berechnung der Wärmeverluste über Decke und Boden verwendet, das Volumen für die Wärmeverluste durch Luftwechsel.

Außenumfang. Bei der Wandberechnung werden nur die Raumseiten berücksichtigt, die an die Außenluft grenzen. Für jede ausgewählte Seite wird ihre tatsächliche Länge verwendet. Sind alle vier Wände Außenwände, beträgt der Außenumfang eines rechteckigen Raums:

Pext = 2 × (L + B)

Gibt es keine Außenwände, werden die Wärmeverluste über Wände, Fenster und Außentür mit null angesetzt.

Temperaturdifferenz

Temperaturdifferenz. Für alle Wärmeverlustanteile wird die Differenz zwischen der gewählten Innentemperatur T_i und der Außentemperatur T_e verwendet.

ΔT = Ti - Te

Bei einer Innentemperatur von +20 °C und einer Außentemperatur von -15 °C beträgt die Berechnungstemperaturdifferenz beispielsweise 35 K. Eine Temperaturdifferenz in Kelvin entspricht zahlenmäßig derselben Temperaturdifferenz in Grad Celsius. Ist die Außentemperatur gleich hoch oder höher als die Innentemperatur, wird für die Wärmeverlustberechnung ΔT = 0 verwendet.

Wärmeverluste über Bauteile

Grundgleichung. Der Wärmeverlust über Wände, Fenster, Tür, Decke und Boden wird als Produkt aus Bauteilfläche A, Wärmedurchgangskoeffizient U und Temperaturdifferenz ΔT berechnet.

Q = U × A × ΔT

Dabei ist Q der Wärmeverlust in W, U der Wärmedurchgangskoeffizient in W/(m²·K), A die Bauteilfläche in m² und ΔT die Temperaturdifferenz in K. Eine größere Fläche, ein höherer U-Wert oder eine größere Temperaturdifferenz führen zu einem höheren Wärmeverlust.

Außenwände

Wandfläche. Zunächst wird der Außenumfang mit der Raumhöhe multipliziert. Anschließend werden die Fensterfläche und die angenommene Fläche der Außentür abgezogen, da diese Bauteile separat berechnet werden.

Awall = Pext × H - Awindow - Adoor

Übersteigt die gemeinsame Fläche von Fenstern und Tür die gesamte Außenwandfläche, wird kein Ergebnis berechnet, bis die Eingabedaten korrigiert wurden. Dadurch wird verhindert, dass eine negative Wandfläche verwendet wird.

Wanddämmung. Anstatt jede Schicht des Wandaufbaus einzeln zu berechnen, verwendet der Rechner vordefinierte Näherungswerte für den Wärmedurchgangskoeffizienten:

• schlechte Dämmung oder älteres Haus - U = 1,30 W/(m²·K)
• mittlere Dämmung - U = 0,60 W/(m²·K)
• gute Dämmung oder modernes Haus - U = 0,25 W/(m²·K)

Diese Werte beschreiben die gesamte thermische Qualität der Wand. Ist der genaue U-Wert einer konkreten Wandkonstruktion bekannt, sollten die vereinfachten Dämmstufen als Näherungswerte betrachtet werden.

Fenster und Außentür

Verglasung. Für die gesamte eingegebene Fensterfläche wird abhängig von der gewählten energetischen Qualität ein einheitlicher Wärmedurchgangskoeffizient verwendet:

• ältere Fenster mit hohen Wärmeverlusten - U = 2,80 W/(m²·K)
• moderne Isolierverglasung - U = 1,40 W/(m²·K)
• energieeffiziente moderne Fenster - U = 0,90 W/(m²·K)

Außentür. Die Türabmessungen werden nicht separat eingegeben. Für die verfügbaren Türtypen werden typische Flächen und Wärmedurchgangskoeffizienten verwendet:

• gedämmte einflügelige Tür - Fläche 2,0 m², U = 1,40 W/(m²·K)
• gedämmte zweiflügelige Tür - Fläche 4,0 m², U = 1,40 W/(m²·K)
• ungedämmte Außentür - Fläche 2,0 m², U = 3,00 W/(m²·K)
• verglaste einflügelige Tür - Fläche 2,0 m², U = 1,60 W/(m²·K)
• verglaste zweiflügelige Tür oder Terrassentür - Fläche 4,0 m², U = 1,60 W/(m²·K)

Die Flächen von Fenstern und Tür werden aus der Wandfläche herausgerechnet. Dadurch wird der Wärmeverlust über denselben Teil der Gebäudehülle nicht doppelt berücksichtigt.

Decke und Boden

Decke. Der Wärmeverlust wird über die gesamte Raumfläche A berechnet. Abhängig vom darüberliegenden Raum oder Bauteil werden folgende effektive Koeffizienten verwendet:

• beheizter Raum darüber - U = 0
• gut gedämmtes Dach oder gut gedämmter Dachboden - U = 0,18 W/(m²·K)
• mittlere Dämmung von Dach oder Dachboden - U = 0,35 W/(m²·K)
• schlechte Dämmung oder kalter Dachboden - U = 0,90 W/(m²·K)

Boden. Auch für die untere Raumbegrenzung werden effektive Koeffizienten verwendet, um typische Unterschiede zwischen beheiztem Raum, Keller und gedämmtem Boden abzubilden:

• beheizter Raum darunter - U = 0
• unbeheizter Keller oder Garage - U = 0,35 W/(m²·K)
• gute Bodendämmung - U = 0,20 W/(m²·K)
• mittlere Bodendämmung - U = 0,40 W/(m²·K)
• schlechte oder keine Dämmung - U = 0,80 W/(m²·K)

Für Decke und Boden werden die gesamte Raumfläche und die vollständige Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Außenluft verwendet. Die Koeffizienten sind vereinfachte effektive Werte. Die Temperatur eines Dachbodens, Kellers oder des Erdreichs wird daher nicht separat berechnet.

Luftwechsel und Infiltration

Wärmeverlust durch Luft. Ein Teil der Wärme wird benötigt, um Außenluft zu erwärmen, die durch Lüftung und Undichtheiten in den Raum gelangt. Für die Berechnung werden das Raumvolumen V, die Luftwechselrate n und die Temperaturdifferenz ΔT verwendet.

Qair = 0,34 × n × V × ΔT

Der Koeffizient 0,34 entspricht bei dieser Berechnungsmethode näherungsweise der volumetrischen Wärmekapazität der Luft. Die Luftwechselrate n gibt an, wie oft das gesamte Luftvolumen eines Raums pro Stunde durch Außenluft ersetzt wird.

• n = 0,3 h^-1 - niedriger Luftwechsel
• n = 0,5 h^-1 - normaler Luftwechsel
• n = 0,8 h^-1 - mäßig erhöhter Luftwechsel
• n = 1,0 h^-1 - erhöhter Luftwechsel
• n = 1,5 h^-1 - hoher Luftwechsel
• n = 2,0 h^-1 - sehr hoher Luftwechsel

Für eine einfache Abschätzung der Heizlast im Haus werden bei gewöhnlichen Wohnräumen häufig etwa 0,5 h^-1 verwendet. Höhere Werte erhöhen den berechneten Lüftungswärmeverlust direkt proportional zur Luftwechselrate.

Gesamter Wärmeverlust

Summierung. Nachdem alle Anteile separat berechnet wurden, addiert der Wärmeverlust Rechner die Verluste über Außenwände, Fenster, Tür, Decke, Boden und Luftwechsel.

Qtotal = Qwall + Qwindow + Qdoor + Qceiling + Qfloor + Qair

Q_total ist der gesamte Wärmeverlust in Watt unter den gewählten Bedingungen. Der Wert in Kilowatt ergibt sich durch Division des Ergebnisses in Watt durch 1000.

Spezifische Werte. Um Räume mit unterschiedlichen Bodenflächen und Raumhöhen vergleichen zu können, werden zusätzlich Wärmeverlustwerte je Flächen- und Volumeneinheit berechnet:

qA = Qtotal / A

qV = Qtotal / V

Der erste Wert wird in W/m², der zweite in W/m³ angegeben. Der Wert in BTU/h wird mit 1 W = 3,41214 BTU/h berechnet. Der prozentuale Anteil jeder Wärmeverlustkomponente ergibt sich aus ihrem Wärmeverlust geteilt durch Q_total.

Zugehörige europäische Normen

EN 12831-1 „Energetische Bewertung von Gebäuden - Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast - Teil 1: Raumheizlast“. Diese Norm beschreibt die allgemeine Methodik zur Ermittlung der Auslegungs-Heizlast von Räumen und Gebäuden einschließlich der Wärmeübertragung durch die Gebäudehülle und der Lüftungswärmeverluste. Der Rechner verwendet für diese wesentlichen Wärmeverlustanteile ein vereinfachtes Berechnungsverfahren mit vordefinierten Koeffizienten.

EN ISO 6946 „Bauteile - Wärmedurchlasswiderstand und Wärmedurchgangskoeffizient - Berechnungsverfahren“. Diese Norm beschreibt die Ermittlung des Wärmedurchlasswiderstands und des Wärmedurchgangskoeffizienten U von Bauteilen. In dieser Berechnung werden mehrschichtige Wände nicht aus einzelnen Materialien zusammengesetzt. Stattdessen werden vordefinierte Näherungswerte für mehrere Dämmstufen verwendet.

FAQs

Welche Außentemperatur sollte für die Berechnung des Wärmeverlusts verwendet werden?

Für winterliche Heizlastberechnungen wird üblicherweise die Auslegungs-Außentemperatur der kalten Jahreszeit am jeweiligen Standort verwendet und nicht die aktuelle Außentemperatur. Je niedriger die gewählte Außentemperatur bei gleicher Innentemperatur ist, desto größer wird ΔT und desto höher fällt der berechnete Wärmeverlust aus.

Wie sollte die Dämmstufe der Außenwände gewählt werden?

Die gewählte Dämmstufe bestimmt den für die Wand verwendeten Wärmedurchgangskoeffizienten. Der Rechner verwendet U = 1,30 W/(m²·K) für schlechte Dämmung, U = 0,60 für mittlere Dämmung und U = 0,25 für gute Dämmung. Ist der berechnete U-Wert der tatsächlichen Wandkonstruktion bekannt, können diese Werte als Orientierung zur Auswahl der nächstliegenden Stufe dienen.

Warum werden Fenster- und Türflächen von der Wandfläche abgezogen?

Fenster und Außentür besitzen eigene Wärmedurchgangskoeffizienten und werden separat berechnet. Würden ihre Flächen zusätzlich vollständig in der Wandfläche enthalten bleiben, würde derselbe Teil der Gebäudehülle doppelt berücksichtigt und der gesamte Wärmeverlust zu hoch berechnet.

Wie stark beeinflusst der Luftwechsel den Wärmeverlust eines Hauses?

Der Wärmeverlust durch Luftwechsel ist direkt proportional zur Luftwechselrate n. Bei gleichem Raumvolumen und gleichen Temperaturen verdoppelt beispielsweise eine Erhöhung von n = 0,5 auf n = 1,0 den Lüftungsanteil des Wärmeverlusts. Lüftung und Infiltration können deshalb einen erheblichen Anteil an der gesamten Heizlast ausmachen.

Was bedeuten die Werte W/m² und W/m³?

W/m² gibt an, welcher Anteil der gesamten Heizlast auf einen Quadratmeter Bodenfläche entfällt, während W/m³ die Belastung je Kubikmeter Raumvolumen beschreibt. Diese Werte eignen sich zum Vergleich unterschiedlich großer Räume. Die gesamte erforderliche Wärmeleistung wird dagegen durch Q_total dargestellt.