Heizkörper berechnen

Über die Berechnung von Heizkörpern

Der Rechner schätzt die Auslegungs-Heizlast eines Raums (wie viele Watt benötigt werden, um die eingestellte Innentemperatur im Winter zu halten) und ermittelt anhand der Wärmeleistung des Heizkörpers die Anzahl der Glieder oder die Anzahl der Heizkörper. Die Berechnung ist für die Vorbemessung von Heizkörpern und zum Vergleich von Varianten gedacht (Dämmung, Fenster, Lüftung, Temperaturen).

Richtwerte und Empfehlungen

Berechnungsgrundlage und Normen

Ansatz zur Heizlast orientiert sich an den allgemeinen Prinzipien der EN 12831-1 (Heizungsanlagen in Gebäuden. Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast). Die Wärmeleistung von Heizkörpern wird üblicherweise nach EN 442 (Heizkörper und Konvektoren) angegeben. Der Rechner verwendet ein vereinfachtes Modell: Wärmeverluste werden aus Grundfläche, Deckenhöhe, Temperaturdifferenz und einem Satz von Koeffizienten abgeschätzt.

Geometrie und Temperaturdifferenz

Raumvolumen wird aus Grundfläche und Deckenhöhe berechnet. Die Höhe wird in Meter umgerechnet.

V=A·h

Wobei V - m³, A - m², h - m.

Temperaturdifferenz für den Wärmeverlust wird als Differenz zwischen Innen- und Außentemperatur angesetzt.

ΔT=Tin-Tout

Einheiten - °C. Wenn ΔT kleiner als 0 ist, wird 0 verwendet.

Transmissionswärmeverluste über die Gebäudehülle

Referenz-spezifische Last ist auf qref=100 W/m² bei ΔTref=40 °C und Höhe href=2.7 m festgelegt. Anschließend wird sie mit der tatsächlichen Temperaturdifferenz, der Höhe und Koeffizienten skaliert, die typische Abweichungen vom Referenzfall beschreiben.

Qtrans=A·qref·(ΔT/ΔTref)·(h/href)·kwin ·kglz·kins·kwall·ktop·ksun

Fensterkoeffizienten bilden typische Verlustniveaus über die Verglasung ab. Verwendet werden: kwin=1.20 für alte Fenster, kwin=1.00 für Standard-Isolierverglasung, kwin=0.90 für energieeffiziente Fenster. Ein zusätzlicher Faktor für den Verglasungsanteil: kglz=0.95 (gering), kglz=1.00 (mittel), kglz=1.10 (hoch).

Dämmkoeffizient beschreibt die Gesamtqualität der Hülle: kins=1.25 (schwache Dämmung), kins=1.00 (typisch), kins=0.85 (gute Dämmung).

Koeffizient für Außenwände berücksichtigt höhere Verluste bei größerem Anteil an Außenwänden. Verwendete Werte: kwall=0.90 (0 Außenwände), kwall=1.00 (1), kwall=1.10 (2), kwall=1.20 (3), kwall=1.30 (4).

Koeffizient für den Raum darüber bildet Wärmeverluste nach oben ab. Bei beheiztem Raum darüber gilt ktop=1.00. Bei kaltem Dachboden oder Außendach gilt ktop=1.10.

Sonnenkoeffizient berücksichtigt typische solare Gewinne als Korrektur des Heizbedarfs. Verwendete Werte: ksun=1.00 (wenig Sonne), ksun=1.15 (mittel), ksun=1.25 (viel).

Lüftungs- und Infiltrationsverluste

Wärmeverlust durch Luftwechsel hängt von Volumen, Luftwechselrate und Temperaturdifferenz ab. Es wird eine gängige Näherungsformel für Luft verwendet.

Qvent=0.34·n·V·ΔT

Wobei Q_vent - W, n - 1/h, V - m³, ΔT - °C. Der Faktor 0.34 entspricht der Wärmekapazität der Luft in W je m³/h.

Typische Richtwerte für n in Wohnräumen sind oft n=0.5 1/h (Minimum), n=1.0 1/h (typisch), n=2.0 1/h (hohe Infiltration oder häufiges Lüften). Werte über 3.0 1/h sind typisch für aktiv belüftete Räume oder starke Undichtigkeiten.

Erforderliche Gesamtleistung

Gesamt erforderliche Leistung ist die Summe aus Transmissions- und Lüftungsverlusten. Zusätzlich wird ein Sicherheitszuschlag für Regelung und Unsicherheiten angesetzt.

Qreq=(Qtrans+Qvent)·ksafe

Der Zuschlag ist auf ksafe=1.10 (10%) gesetzt. Das Ergebnis Q_req wird in W angezeigt.

Anpassung der Heizkörperleistung an das Temperaturregime

Mittlere logarithmische Temperaturdifferenz wird als logarithmisches Mittel zwischen den Wassertemperaturen und der Raumlufttemperatur berechnet.

ΔTlm=( (Ts-Tin)-(Tr-Tin) )/ln( (Ts-Tin)/(Tr-Tin) )

Wobei T_s - Vorlauf, °C. T_r - Rücklauf, °C. T_in - Raumtemperatur, °C.

Nennregime für die deklarierte Heizkörperleistung ist häufig 75/65/20 °C, daraus folgt ΔTlm,nom=49.8 °C. Wenn die deklarierte Leistung für ein anderes Regime angegeben ist, sollte dessen ΔT_lm,nom verwendet werden.

Leistungsumrechnung erfolgt über eine Potenzbeziehung, die das typische Konvektions- und Strahlungsverhalten abbildet.

Peff=Pnom·(ΔTlm/ΔTlm,nom)n

Der Exponent ist auf n=1.30 gesetzt. P_nom und P_eff sind in W je Glied oder je Heizkörper (je nach Typ).

Auswahl der Anzahl von Gliedern oder Heizkörpern

Anzahl der Heizflächen ergibt sich aus dem Quotienten aus erforderlicher Leistung und effektiver Leistung je Glied oder je Heizkörper. Anschließend wird aufgerundet, um mindestens die erforderliche Wärmeleistung zu erreichen.

N=ceil(Qreq/Peff)

Wenn das Ergebnis kleiner als 1 ist, wird N=1 verwendet. Bei Gliederheizkörpern bedeutet N die Anzahl der Glieder. Bei Plattenheizkörpern bedeutet N die Anzahl der Heizkörper.

FAQs

Warum ändert sich die erforderliche Leistung bei gleicher Fläche?

Die Fläche beeinflusst die grundlegenden Transmissionsverluste, aber die Endlast wird stark durch die Temperaturdifferenz ΔT, die Deckenhöhe (über das Volumen), die Luftwechselrate n und die Koeffizienten der Gebäudehülle bestimmt. Deshalb können zwei Räume mit gleicher Fläche deutlich unterschiedliche Heizleistung benötigen.

Was ist wichtiger: Außentemperatur oder Luftwechselrate?

Beides wirkt über die Temperaturdifferenz ΔT. Bei hoher Luftwechselrate können die Lüftungsverluste Q_vent mit den Transmissionsverlusten vergleichbar werden, besonders bei hohen Decken oder häufigem Lüften.

Warum wird die Anzahl der Glieder meist aufgerundet?

Heizkörper werden üblicherweise mit Reserve ausgelegt, um die Norm-Heizlast unter ungünstigen Bedingungen abzudecken. In der Formel wird mit ceil aufgerundet, daher empfiehlt der Rechner eine Anzahl von Gliedern oder Heizkörpern, die nicht kleiner als der erforderliche Wert ist.

Kann ich mich auf die Leistungsanpassung für 75/65/20 verlassen?

Die Anpassung über ΔT_lm entspricht gängiger Praxis nach EN 442 und liefert für typische Montage und Anbindung eine gute Abschätzung. Für eine Detailplanung sollten auch Anschlussart, Verkleidungen, Nischen und der tatsächliche hydraulische Betrieb berücksichtigt werden.

Warum heißt die Berechnung vereinfacht, obwohl es Formeln gibt?

Die Formeln definieren einen eindeutigen Algorithmus, aber die Koeffizienten stehen für typische Fälle und nicht für eine vollständige, bauteilweise Wärmebilanz. Eine vollständige Berechnung nach EN 12831-1 nutzt Flächen und Eigenschaften aller Hüllbauteile, Wärmebrücken und detaillierte Randbedingungen. Dieser Rechner ist für eine schnelle, transparente Vorbemessung gedacht.