Wärmeverlust-Rechner - Heizungssysteme Dimensionieren & Isolierung Vergleichen

Rechner für Wärmeverluste

Ein Rechner für Wärmeverluste schätzt, wie schnell Wärme einen Raum verlässt, in Watt. Er verwendet die Größe des Raums, die Qualität seiner Dämmung und den Temperaturunterschied zwischen innen und außen. Das Ergebnis zeigt ungefähr, wie viel Heizleistung ein Raum benötigt, um warm zu bleiben.

Wärme fließt immer von warmen zu kalten Bereichen. Im Winter gelangt Wärme aus einem beheizten Raum durch Wände, Dach und Boden zur kälteren Außenluft. Eine Heizungsanlage muss diese verlorene Wärme ersetzen, um die Raumtemperatur konstant zu halten. Zu wissen, wie viele Watt verloren gehen, hilft bei der Auswahl eines Heizgeräts oder Heizkörpers in der richtigen Größe und bei der Einschätzung, ob sich eine zusätzliche Dämmung lohnt.

Formel für Wärmeverluste

Der Rechner verwendet eine Standardformel aus der Bauphysik:

$Q = U \times A \times \Delta T$

• Q ist die Wärmeverlustleistung in Watt (W).
• U ist der U-Wert beziehungsweise der Wärmedurchgangskoeffizient in Watt pro Quadratmeter und Kelvin (W/m²K). Ein niedrigerer U-Wert bedeutet eine bessere Dämmung.
• A ist die gesamte Oberfläche, durch die Wärme entweicht, in Quadratmetern (m²).
• ΔT ist der Temperaturunterschied zwischen innen und außen in Grad Celsius oder Kelvin.

Die Formel multipliziert drei Größen: wie leicht Wärme durch das Baumaterial gelangt, wie groß die Oberfläche für den Wärmedurchgang ist und wie groß der Temperaturunterschied ist. Ein größerer Unterschied oder eine größere Oberfläche erhöhen jeweils den Wärmeverlust. Das gilt auch für einen höheren U-Wert.

Im Rechner verwendete U-Werte

Der Rechner bietet vier feste Dämmstufen, die jeweils mit einem typischen U-Wert verknüpft sind:

Dies sind grobe Durchschnittswerte für einen ganzen Raum, nicht für ein einzelnes Material. Eine tatsächliche Wand, ein Fenster und ein Dach haben jeweils ihren eigenen U-Wert, wobei Fenster gewöhnlich deutlich mehr Wärme durchlassen als gedämmte Wände.

Oberfläche

Der Rechner addiert die Fläche aller sechs Oberflächen eines rechteckigen Raums: vier Wände, die Decke und den Boden.

$A = 2 \times (L \times W + L \times H + W \times H)$

L, B und H sind die Länge, Breite und Höhe des Raums in Metern. Bei dieser Methode wird jede Oberfläche so behandelt, als grenze sie an die Außenluft. In einem echten Haus verlieren Wände, die an einen beheizten Nachbarraum grenzen, wenig oder gar keine Wärme. Eine auf diese Weise erstellte Schätzung für das ganze Haus fällt daher tendenziell etwas zu hoch aus.

Temperaturunterschied

ΔT ist einfach die Innenraumtemperatur minus der Außentemperatur. Für alltägliche Komfortprüfungen verwenden viele Menschen die kälteste Temperatur, mit der sie an diesem Tag rechnen. Ingenieure verwenden für die Auslegung einer dauerhaften Heizungsanlage dagegen die „Auslegungstemperatur“ eines Standorts, eine veröffentlichte Standardzahl für kaltes Wetter, wie sie etwa von ASHRAE herausgegeben wird, und nicht die dort jemals gemessene kälteste Temperatur.

So wird der Rechner für Wärmeverluste verwendet

1. Raum ausmessen. Geben Sie die Innenlänge, -breite und -höhe in Metern ein.
2. Dämmstufe auswählen. Wählen Sie je nach Alter und Bauweise des Gebäudes schlecht, durchschnittlich, gut oder sehr gut. Wenn Sie unsicher sind, ist die Wahl einer schlechteren Stufe sicherer, da so eine zu klein ausgelegte Heizung vermieden wird.
3. Temperaturen festlegen. Geben Sie die zu haltende Innenraumtemperatur und die zugrunde zu legende Außentemperatur ein.
4. Ergebnis ablesen. Der Rechner zeigt die gesamte Oberfläche, den verwendeten U-Wert, den Temperaturunterschied, den gesamten Wärmeverlust in Watt und eine Einstufung der Verluststärke an.

So funktioniert die Einstufung der Verluststärke

Die Einstufung der Verluststärke betrachtet nicht allein den Wattwert, da ein großer Raum bei gleicher Dämmung naturgemäß mehr Watt verliert als ein kleiner. Stattdessen teilt der Rechner den Wärmeverlust durch das Raumvolumen. Dadurch ergibt sich ein Wert in Watt pro Kubikmeter (W/m³), der mit vier Bereichen verglichen wird:

Ein kleiner, schlecht gedämmter Raum kann selbst bei einer mäßigen Gesamtleistung als „sehr hoch“ eingestuft werden, während eine große, gut gedämmte Halle trotz eines höheren Gesamtwerts als „niedrig“ eingestuft werden kann. Die Division durch das Volumen macht die Einstufung für Räume unterschiedlicher Größe vergleichbar.

Durchgerechnetes Beispiel

Betrachten wir einen Raum mit einer Länge von 5 m, einer Breite von 4 m und einer Höhe von 2,5 m, mit durchschnittlicher Dämmung (U = 1,0 W/m²K), der auf 21 °C beheizt wird, während draußen 0 °C herrschen.

1. Oberfläche: 2 × (5 × 4 + 5 × 2,5 + 4 × 2,5) = 2 × (20 + 12,5 + 10) = 2 × 42,5 = 85 m²
2. Temperaturunterschied: 21 − 0 = 21 °C
3. Wärmeverlust: 1,0 × 85 × 21 = 1.785 W
4. Raumvolumen: 5 × 4 × 2,5 = 50 m³
5. Wärmeverlust pro Volumen: 1.785 ÷ 50 = 35,7 W/m³, was in den Bereich von 30 bis 50 fällt. Daher stuft der Rechner diesen Raum als hoch ein.

Derselbe Raum bei denselben Temperaturen zeigt, wie stark sich die Dämmung auf das Ergebnis auswirkt:

Der Wärmeverlust steigt bei gleichbleibender Fläche und gleichbleibendem Temperaturunterschied direkt proportional zum U-Wert, aber der U-Wert sinkt nicht bei jedem Schritt um denselben Anteil. Der Wechsel von schlechter zu durchschnittlicher Dämmung halbiert den U-Wert (2,0 auf 1,0), wodurch sich der Wärmeverlust von 3.570 W auf 1.785 W ebenfalls genau halbiert. Beim Wechsel von durchschnittlicher zu sehr guter Dämmung sinkt der U-Wert dagegen auf ein Viertel (1,0 auf 0,25). Daher sinkt auch der Wärmeverlust von 1.785 W auf 446 W auf ein Viertel und nicht lediglich um die Hälfte.

Einschränkungen

Diese Formel liefert eine stationäre Schätzung, die für Vergleiche und eine grobe Auslegung nützlich ist, aber mehrere reale Einflüsse nicht berücksichtigt:

• Luftundichtigkeiten. Zugluft an Türen, Fenstern und Fugen kann einen großen Anteil des tatsächlichen Wärmeverlusts eines Gebäudes ausmachen. Die Formel berücksichtigt dies nicht.
• Wärmebrücken. Ständer, Balken und andere Teile der Tragkonstruktion leiten Wärme schneller als die sie umgebende Dämmung.
• Fenster und Türen. Der Rechner verwendet für den gesamten Raum einen einzigen U-Wert, aber Glas verliert gewöhnlich ein Mehrfaches schneller Wärme als eine gedämmte Wand.
• Solare Gewinne. Durch Fenster einfallendes Sonnenlicht kann tagsüber einen Teil des Wärmeverlusts ausgleichen.
• Gemeinsame Innenwände. Wände zwischen zwei beheizten Räumen verlieren wenig Wärme, aber die Formel zählt sie so, als würden sie an die Außenluft grenzen.

Für die zertifizierte Auslegung einer Heizungsanlage sollte ein qualifizierter Installateur oder Energieberater diese Faktoren anhand von Messungen vor Ort berücksichtigen.

Häufig gestellte Fragen

Was ist ein Rechner für Wärmeverluste?

Es handelt sich um ein Werkzeug, das anhand der Größe, Dämmung und des Temperaturunterschieds zwischen innen und außen schätzt, wie viele Watt Wärme ein Raum an die Außenluft verliert. Das Ergebnis zeigt ungefähr, wie viel Heizleistung der Raum benötigt.

Welche Formel wird verwendet?

Q = U × A × ΔT, wobei Q der Wärmeverlust in Watt, U der U-Wert der Baumaterialien in W/m²K, A die gesamte Oberfläche in Quadratmetern und ΔT der Temperaturunterschied in Grad ist.

Wie wird die Einstufung der Verluststärke berechnet?

Der Rechner teilt den gesamten Wärmeverlust durch das Raumvolumen, um Watt pro Kubikmeter zu erhalten, und stuft ihn dann als niedrig (unter 15 W/m³), mittel (15 bis 30), hoch (30 bis 50) oder sehr hoch (50 oder mehr) ein. Jeder Bereich beginnt bei seiner unteren Zahl und endet knapp unter dem nächsten Grenzwert. Dadurch werden große Räume nicht aufgrund ihrer Größe ungerecht benachteiligt.

Welchen U-Wert sollte ich wählen?

Wählen Sie „schlecht“ (2,0) für ältere, ungedämmte Gebäude, „durchschnittlich“ (1,0) für Standardhäuser aus den 1980er- bis 2000er-Jahren, „gut“ (0,5) für moderne, gut gedämmte Häuser und „sehr gut“ (0,25) nur für Gebäude, die nach Passivhausstandards errichtet wurden. Wenn Sie unsicher sind, vermeiden Sie mit der Wahl einer schlechteren Stufe, eine Heizung zu klein auszulegen.

Berücksichtigt der Rechner Fenster gesondert?

Nein. Er verwendet für den gesamten Raum einen einzigen U-Wert. Fenster verlieren pro Quadratmeter typischerweise deutlich mehr Wärme als gedämmte Wände. Daher verliert ein Raum mit großen Fenstern in der Praxis mehr Wärme, als dieser Rechner anzeigt.

Was ist der Unterschied zwischen U-Wert und R-Wert?

Beide beschreiben dieselbe Eigenschaft aus entgegengesetzten Richtungen. Der U-Wert misst, wie schnell Wärme durch ein Material gelangt (niedriger ist besser); der R-Wert misst, wie gut ein Material den Wärmestrom hemmt (höher ist besser). Sie stehen über R = 1/U miteinander in Beziehung.

Referenzen

1. ASHRAE. ASHRAE Handbook—Fundamentals. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers.
2. Chartered Institution of Building Services Engineers. CIBSE Guide A: Environmental Design. CIBSE.
3. U.S. Department of Energy. „Insulation.“ energy.gov/energysaver/insulation.
4. Passive House Institute. „Passive House Requirements.“ passivehouse.com.