Wärmebedarfsberechnung nach DIN 4108-6

Wärmebedarfsberechnung: Das Wichtigste in Kürze   

Die Berechnung des  Heizwärmebedarfs  im Einfamilienhaus erfolgt grundsätzlich nach  DIN 4108  Teil 6. Die Norm trägt den Titel „Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden - Teil 6: Berechnung des Jahresheizwärme- und des Jahresheizenergiebedarfs“ und ist aktuell vom Stand 2003-06. Bei der Betrachtung geht es darum, alle Verluste und Gewinne eines Gebäudes zu ermitteln und gegeneinander aufzurechnen. Zu berücksichtigen sind dabei:

• Transmissionswärmeverluste (Wärmeverluste über die Gebäudehüllflächen)
  
• Lüftungswärmeverluste durch Undichtigkeiten in der Gebäudehülle
  
• solare Wärmegewinne über die Sonneneinstrahlung durch Fenster und Türen
  
• interne Wärmegewinne durch Personen und typische Geräte in einem Haushalt
  

Das Ergebnis ist auch der Wärmebedarf nach GEG (Gebäudeenergiegesetz) in Kilowattstunden pro Jahr. Für einen besseren Vergleich verschiedener Gebäude lässt sich der Wärmebedarf auch auf die beheizte Gebäudefläche beziehen. Die Einheit lautet dann Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr.

Wichtig zu wissen ist, dass die Berechnung des Wärmebedarfs nach DIN 4108 allein für Wohngebäude dient. Wer hingegen den Wärmebedarf für ein Nichtwohngebäude berechnen möchte, muss sich dazu an die Vorgaben der DIN V 18599 halten.

Wärmebedarfsberechnung: Wie lautet die Formel?

Zum Bilanzieren der genannten Einflussgrößen kommen diese bei der Wärmebedarfsberechnung in einer Formel zusammen:

• Jahres-Heizwärmebedarf = [Gradtagsfaktor x (Transmissionswärmeverlust + Lüftungswärmeverlust)] – [Nutzungsgrad interner Gewinne x (solare Gewinne + interne Gewinne)] in Kilowattstunden pro Jahr.
  

Dabei sind die Gewinne von den Verlusten abzuziehen. Verschiedene Korrekturfaktoren helfen, die jeweiligen Ergebnisse individuell anzupassen.

Unterschied zwischen Wärmebedarf und Heizlast   

Neben dem Wärmebedarf gibt es auch die Heizlast. Diese beschreibt, wie viel Wärme ein Haus bei der tiefsten Außentemperatur benötigt, um bestimmte Raumtemperaturen gewährleisten zu können. Die sogenannte  Heizlastberechnung  erfolgt nach DIN 12831 und dient der Auslegung von Wärmeerzeugern. Das Ergebnis der Betrachtung ist eine Leistung, die mit der Einheit Kilowatt versehen ist.

Den Wärmebedarf berechnen: Schritt für Schritt   

Im Folgenden erklären wir, wie Hausbesitzer und Experten den Wärmebedarf berechnen können. Dabei beziehen wir uns auf das vereinfachte Heizperiodenverfahren, das sich auch von Hand anwenden lässt. Viele Softwareprogramme setzen hingegen auf das Monatsbilanzverfahren. Dieses ist deutlich detaillierter und nur mit großem Aufwand von Hand durchzuführen.

Schritt 1: Grunddaten zur Wärmebedarfsberechnung   

Bevor die Wärmebedarfsberechnung beginnen kann, sind die wichtigsten Daten zum Gebäude zu sammeln. Hier geht es erst einmal um das beheizte Gebäudevolumen, die Nutzfläche und die  Gradtagszahl. Während sich die Nutzfläche aus dem Verhältnis von 0,32 x Gebäudevolumen ergibt, ist die Gradtagszahl regional zu bestimmen. Sie gibt an, wie oft die Außentemperaturen unter einer festgelegten Heizgrenztemperatur liegen. Der Wert lässt sich aus Tabellen ablesen und ist hoch, wenn es in der Region eher kalt ist.

Schritt 2: Bauteile der Gebäudehülle und ihre Qualität   

Neben den Grunddaten sind bei einer Wärmebedarfsberechnung alle Gebäudehüllflächen aufzunehmen und zu vermessen. Dabei geht es um Wände, Decken, Böden, Fenster oder Türen, die an Erdreich, Außenluft oder unbeheizte Räume grenzen. Für die nachfolgenden Schritte ist für jeden Bauteiltyp auch die energetische Qualität zu bestimmen. Dabei geht es um den  U-Wert  (Wärmedurchgangskoeffizient). Dieser gibt an, wie viel Wärme bei einer Temperaturdifferenz von einem Grad Celsius durch einen Quadratmeter des jeweiligen Bauteils strömt. Grenzen Bauteile der Gebäudehülle an unbeheizte Räume, Räume eines anderen Gebäudes oder an das Erdreich, sind die Ergebnisse mit verschiedenen Korrekturfaktoren zu multiplizieren.

Darüber hinaus sind bei der Wärmebedarfsberechnung auch Verluste über thermisch geschwächte Konstruktionen (Wärmebrücken) zu berücksichtigen. Wer diese nicht detailliert ermitteln möchte, kann nach GEG auch mit verschiedenen Zuschlägen rechnen.

Schritt 3: Wärmeverluste über Hülle und Lüftung   

Sind alle Grunddaten vorhanden, geht es im dritten Schritt der Wärmebedarfsberechnung um die Ermittlung der Verluste über Hülle und Lüftung. Die Summe der Transmissionsverluste ergibt sich dabei aus folgender Gleichung:

• Transmissionswärmeverlust = Summe aus (Korrekturfaktor x U-Wert x Bauteilfläche) + (Wärmebrückenzuschlag x Hüllfläche des Gebäudes)
  

Die Lüftungswärmeverluste ergeben sich aus dem Verhältnis der  Luftwechselrate, dem Gebäudevolumen und dem Faktor 0,34. Bei der Wärmebedarfsberechnung kommt dabei folgende Formel zur Anwendung:

• Lüftungswärmeverlust = 0,34 x Luftwechselrate x beheiztes Luftvolumen
  

Wichtig zu wissen ist, dass die Norm genaue Vorgaben für die Ermittlung des beheizten Gebäudevolumens und die Luftwechselrate gibt. Letztere hängt neben der Art der Lüftungstechnik (frei oder ventilatorgestützt) auch davon ab, ob bereits ein Luftdichtheitstest durchgeführt wurde.

Für die Berechnung des Wärmebedarfs sind anschließend beide Verlustwerte zu addieren.

• Wärmebedarf = Transmissionswärmeverlust + Lüftungswärmeverlust
  

In der Regel erfolgt die Wärmebedarfsberechnung an dieser Stelle mit absoluten Werten. Die Berechnung mit spezifischen, also auf die Nutzfläche bezogenen Werten ist auch möglich.

Schritt 4: Solare und interne Gewinne berechnen   

Stehen die Verluste fest, geht es im nächsten Schritt der Wärmebedarfsberechnung darum, auch die Wärmegewinne zu berücksichtigen. Denn diese senken den Wärmebedarf und somit auch den Energieverbrauch einer Heizung. Relevant sind solare und interne Gewinne.

Für die solaren Gewinne sind zunächst die Summen aller transparenten Bauteile jeder Orientierung zu bilden. Diese lassen sich anschließend mit einer Reihe von Korrekturfaktoren und den spezifischen Einstrahlungswerten der Sonne multiplizieren. Die Gleichung dazu lautet:

• Solare Gewinne = Summe (Einstrahlung x Energiedurchlassgrad der Fenster x Fläche x Korrekturfaktoren) pro Himmelsrichtung
  

Weiterhin sind auch die internen Wärmegewinne zu ermitteln. Diese ergeben sich ganz einfach aus dem Produkt eines vorgegebenen Wertes und der Länge der Heizperiode in Tagen. In der Wärmebedarfsberechnung kommt dabei folgende Formel zum Einsatz:

• Interne Wärmegewinne = 5 x Nutzfläche x Länge der Heizperiode x 0,024
  

Die Länge der Heizperiode beträgt im Durchschnitt 185 Tage. Der Faktor 0,024 dient der Umrechnung der einzelnen Einheiten.

Schritt 5: Abschluss der Wärmebedarfsberechnung   

Im letzten Schritt der Berechnung des Wärmebedarfs sind die Gewinne von den Verlusten zu subtrahieren. Wie im Abschnitt „Wärmebedarfsberechnung: Wie lautet die Formel?“ beschrieben, kommen dabei auch zwei Korrekturfaktoren zum Einsatz. Die Gleichung lautet:

• Jahres-Heizwärmebedarf = [Gradtagsfaktor x (Transmissionswärmeverlust + Lüftungswärmeverlust)] – [Nutzungsgrad interner Gewinne x (solare Gewinne + interne Gewinne)] in Kilowattstunden pro Jahr.
  

Der Gradtagsfaktor ergibt sich dabei aus der Gradtagszahl, dem Umrechnungsfaktor 0,024 und einem Korrekturfaktor für die Nachtabsenkung der Heizung. Der Nutzungsgrad interner Gewinne beträgt in der standardisierten Berechnung des Wärmebedarfs 0,95.

Möchten Verbraucher das Ergebnis spezifisch auf die Nutzfläche ihres Gebäudes angeben, müssen sie den Jahres-Heizwärmebedarf im Einfamilienhaus durch die Nutzfläche dividieren. Das Ergebnis erhält dabei die Einheit Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr.

Aussagekraft des Heizwärmebedarfs im Einfamilienhaus  

Der Heizwärmebedarf im Einfamilienhaus sagt aus, wie viel Energie Hausbesitzer aufbringen müssen, um das ganze Jahr über wohlige Raumtemperaturen zu haben. Der Kennwert bietet damit auch eine gute Möglichkeit, um den energetischen Zustand verschiedener Gebäude miteinander zu vergleichen. Er spielt auch bei der Frage: "Ab wieviel Grad Verbraucher heizen müssen", eine wichtige Rolle. Er lässt jedoch erst einmal nur begrenzte Rückschlüsse auf die Energiekosten zu. Denn diese hängen neben dem  Warmwasserwärmeverbrauch  auch von der Effizienz der Heizungsanlage ab. Diese lässt sich neben dem Wärmebedarf nach DIN 4701 – 10 bestimmen.