Die benötigte Energiemenge für die Wärme von Häusern und Wohnflächen
Nur zu gerne werden Heizwärmebedarf und Heizenergiebedarf in einen Topf geworfen und als Synonym gebraucht. Oder sie werden verwechselt. Dabei handelt es sich um zwei völlig unterschiedliche Kenngrößen für den Energiebedarf um Wohnräume oder ein komplettes Haus zu beheizen. Die Definition von Heizwärme- und Heizenergiebedarf zeigt den Unterschied der beiden Begriffe aus der Heiztechnik.
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Um den Unterschied der beiden Begriffe vorweg zu klären:
- Der Heizenergiebedarf (HEB) ist die Energiemenge, die für die Beheizung eines kompletten Wohngebäudes notwendig ist.
- Der Heizwärmebedarf (HWB) ist die Energiemenge, die einer Wohnfläche innerhalb der Heizperiode zuzuführen ist, um die gewünschte Innentemperatur aufrechtzuerhalten.
Damit wird klar, dass der Heizenergiebedarf sich auf die Wärmemenge bezieht, die für ein gesamtes Wohnhaus notwendig ist. Er wird aus dem Heizwärmebedarf und der thermischen Leistung des Heizsystems berechnet. Der Heizwärmebedarf hingegen bezieht sich auf die Wärmemenge für die zu beheizende Wohnfläche. Er wird in der DIN V 4108 Teil 6 definiert. Demnach wird die Kennzahl auch als Netto-Heizwärmebedarf bezeichnet. Andere Bezeichnungen sind Heizbedarf, Nutzheiz-Energiekennzahl oder kurz „Wärmebedarf“.
Der Heizwärmebedarf ist eine wichtige Kenngröße für die Definition von Energiestandards bei Häusern. Für Neubauten wird laut Gebäudeenergiegesetz (GEG) etwa für den Niedrigenergiehaus-Standard, ein spezifischer Heizwärmebedarf von maximal 50 Kilowattstunden pro Quadratmeter im Jahr gefordert. Er ist von der Gebäudehülle und den klimatischen Bedingungen am Gebäudestandort abhängig. Wobei sich die Gebäudehülle über die Wärmedurchgangskoeffizienten der Außen- und Innenwände definiert und dabei die Gesamtenergiedurchlassgrade aller Türen- und Fensterflächen berücksichtigt werden. Klingt kompliziert – ist es auch!
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Der Heizwärmebedarf
In die Heizwärmebedarfsrechnung fließen folgende Faktoren ein: Beschaffenheit des Mauerwerks im Innen- und Außenbereich; Art, Auf- und Ausbau des Dachs; Dämmung von Fenstern, Türen und Dach; Transmissionswärmeverluste durch die Dämmungssituation; Lüftungswärmeverlust durch (temporär) offene Türen und Fenster; Wärmequellen wie elektrische Geräte und Körperwärme der Bewohner; geografische und klimatische Einflüsse ausgedrückt im Gradtagsfaktor.
Der Heizwärmebedarf ergibt sich physikalisch somit durch Transmissions- und Lüftungswärmeverluste wie auch Wärmegewinne und den Standort. Vereinfacht ergibt sich daraus folgende Formel:
Heizwärmebedarf = [Gradtagsfaktor x (Transmissionswärmeverlust + Lüftungswärmeverlust)] – [Nutzungsgrad interner Gewinne x (solare Gewinne + interne Gewinne)] in Kilowattstunden pro Jahr.
Der Gradtagsfaktor [G] ergibt sich dabei aus der Gradtagszahl, dem Umrechnungsfaktor 0,024 und einem Korrekturfaktor für die Nachtabsenkung der Heizung. Die Gradtagszahl ist regional zu bestimmen. Sie gibt an, wie oft die Außentemperaturen unter einer festgelegten Heizgrenztemperatur liegt. Der Wert lässt sich aus Tabellen ablesen. Faustregel: Ist die Gradtagszahl hoch, ist es in der Region eher kalt. Ist sie klein, ist es in der Region eher warm.
Danach muss ermittelt werden, wie gut das Haus isoliert ist um die Transmissionswärmeverluste [HT]zu ermitteln. Im GEG sind Höchstwerte angegeben, die bestimmte Haustypen und Bauteile hinsichtlich des U-Wertes erreichen dürfen. Der U-Wert gibt nämlich den Wärmedurchgangskoeffizient des Gebäudes an. Er ist das Maß für den Wärmedurchgang durch die Außenwände, das Dach sowie der Fenster und Türen des Hauses. Er wird mit der Fläche des Gebäudes multipliziert.
Transmissionswärmeverlust = Summe aus (Korrekturfaktor x U-Wert x Bauteilfläche) + (Wärmebrückenzuschlag x Hüllenfläche des Gebäudes)
Die Lüftungswärmeverluste [HL] ergeben sich aus dem Verhältnis der Luftwechselrate, dem Gebäudevolumen und dem Faktor 0,34. Bei der Heizwärmebedarfsberechnung kommt dabei folgende Formel zur Anwendung:
Lüftungswärmeverlust = 0,34 x Luftwechselrate x Luftvolumen
Wichtig: Die Norm macht für die Ermittlung des beheizten Gebäudevolumens und die Luftwechselrate genaue Vorgaben. Sie ist abhängig von der Art der Lüftungstechnik (frei oder ventilatorgestützt) sowie ob ein Luftdichtheitstest durchgeführt wurde.
Für die Berechnung des Heizwärmebedarfs [HWB] sind anschließend beide Verlustwerte zu addieren.
Heizwärmebedarf = Transmissionswärmeverlust + Lüftungswärmeverlust
Sind die Verluste ermittelt, werden noch die Wärmegewinne [Q] berücksichtigt. Denn diese senken den Heizwärmebedarf. Für die solaren Gewinne [QS] sind zunächst die Summen aller transparenten Bauteile zu bilden. Diese werden mit einer Reihe von Korrekturfaktoren und den spezifischen Einstrahlungswerten der Sonne multiplizieren.
Solare Gewinne = Summe (Einstrahlung x Energiedurchlassgrad der Fenster x Fläche x Korrekturfaktoren) pro Himmelsrichtung
Die internen Wärmegewinne [QI] ergeben sich aus vorgegebenen Werten und der Länge der Heizperiode in Tagen. Die Länge der Heizperiode beträgt im Durchschnitt 185 Tage. Der Faktor 0,024 dient der Umrechnung der einzelnen physikalischen Einheiten.
Interne Wärmegewinne = 5 x Nutzfläche x Länge der Heizperiode x 0,024
Der in der Gesamtformel geforderte Nutzungsgrad der internen Gewinne [ƞQI] beträgt in der standardisierten Berechnung des Heizwärmebedarfs 0,95.
Beim Heizwärmebedarf ist immer von der höchsten Temperatur, die in einem Raum erreicht werden soll, auszugehen. In der Regel wird im Bad stets die höchste Temperatur gewünscht, als in allen anderen Räumen des Hauses. Die Mindest-Raumtemperaturen sind allerdings festgelegt: In den Wohnräumen und in der Küche muss die Raumtemperatur mindestens 20° Celsius betragen. Im Badezimmer oder auf der Toilette sind mindestens 22° Celsius zu erreichen. In den Fluren und im Schlafzimmer müssen mindestens 18° Celsius erreicht werden
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Heizenergiebedarf
Der Heizenergiebedarf ist die Energiemenge, die für die Beheizung eines kompletten Wohngebäudes notwendig ist. Bei der Berechnung des Heizenergiebedarfs fließen die gleichen Faktoren ein, wie beim Heizwärmebedarf. Allerdings wird hier auch der Energiebedarf des Heizungssystems berücksichtigt, den das Heizsystem aufwendet, um die Innentemperatur konstant auf dem Zielwert zu halten. Wird auch die Warmwasserbereitung über das Heizungssystem gewährleistet, ist dieser Energiebedarf ebenfalls einzurechnen.
Daraus ergibt sich:
Heizenergiebedarf = Heizwärmebedarf + Heiztechnikenergiebedarf (+Warmwasserwärmebedarf)
Eine andere Möglichkeit den Heizenergiebedarf zu berechnen, ist die Berücksichtigung des Jahresnutzungsgrads des eingesetzten Heizsystems. Der Jahresnutzungsgrad ist dabei der Dezimalwert in Prozent, der angibt, welche Energie das Heizsystem während der Betriebsperiode aufbringen muss, um die Innentemperatur konstant auf dem Zielwert zu halten. Wobei der Wert den Energieaufwand des Heizungssystems für Wärmebereitstellung, Wärmeverteilung und Regelmesssystem berücksichtigt.
Hier ergibt sich die Formel:
Heizenergiebedarf = Heizwärmebedarf / Heizungsjahresnutzungsgrad
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