Primärenergiebedarf QP
Formel: Primärenergiebedarf QP = Endenergiebedarf QE x Primärenergiefaktor fp
Dieser Begriff bezieht sich auf die gesamte Energiemenge, die benötigt wird, um den Endenergiebedarf eines Gebäudes zu decken. Er umfasst alle Energie, die von der Gewinnung über die Umwandlung bis hin zum Transport und der Bereitstellung der Energie benötigt wird. Der Primärenergiebedarf wird oft in Kilowattstunden pro Quadratmeter (kWh/m²a) angegeben und ist ein wichtiger Kennwert für den Nachweis der Energieeffizienz von Gebäuden. Er misst alle Prozesse, die hinter der verbrauchten Energie stecken, einschließlich der Aufbereitung, Speicherung und Bereitstellung der Energie sowie des Verbrauchs in der Immobilie.
Endenergiebedarf QE
Formel: Endenergiebedarf QE = Heizwärmebedarf QH + Warmwasserbedarf QW / Nutzungsgrad η
Dieser Begriff beschreibt die Energiemenge, die tatsächlich von außen zugeführt werden muss, um ein Gebäude mit Wärme und Warmwasser zu versorgen. Er beinhaltet zusätzlich zur Nutzenergie auch alle Verluste und Gewinne im Haus oder Grundstück, wie zum Beispiel Wärmeverluste aus der Anlage und der Verteilung sowie Gewinne durch passive solare Wärmenutzung oder interne Wärmequellen. Der Endenergiebedarf wird ebenfalls in kWh/m²a gemessen und gibt an, wie viel Energie ein Gebäude jährlich verbraucht. Der Endenergiebedarf eines Gebäudes wird in Kilowattstunden pro Quadratmeter Wohnfläche im Jahr berechnet.
Primärenergiefaktor fp
Der Primärenergiefaktor ist ein Maß für die Effizienz, mit der eine Energiequelle genutzt wird. Er gibt an, wie viel Primärenergie benötigt wird, um eine bestimmte Menge an Endenergie bereitzustellen. Der PEF berücksichtigt die gesamte Energiemenge, die durch vorgelagerte Prozessketten bei der Gewinnung, Umwandlung und Verteilung des Energieträgers benötigt wird. Ein niedriger Primärenergiefaktor bedeutet, dass die Energiequelle effizient genutzt wird und weniger Primärenergie für die Bereitstellung der Endenergie erforderlich ist. Verschiedene Energieträger haben unterschiedliche Primärenergiefaktoren.
Heizwärmebedarf QH
Formel: Heizwärmebedarf QH = (Transmissionswärmeverlust HT + Lüftungswärmeverlust QV) - Nutzungsgrad η x (interne Gewinne Qi + solare Gewinne Qs)
Der Heizwärmebedarf ist ein Maß für die Energiemenge, die benötigt wird, um ein Gebäude während der Heizperiode auf eine bestimmte Innentemperatur zu bringen und zu halten. Er wird in Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr (kWh/m²a) angegeben und ist abhängig von der Gebäudehülle, der Isolierung, der Größe und Nutzung des Gebäudes sowie der Klimaregion, in der es sich befindet. Der Heizwärmebedarf ist eine wichtige Kenngröße für die Energieeffizienz eines Gebäudes. Er berücksichtigt nicht nur die Wärme, die durch Heizsysteme zugeführt wird, sondern auch die Wärme, die durch Sonneneinstrahlung, Bewohner und elektrische Geräte erzeugt wird. Der Heizwärmebedarf ist damit unabhängig vom tatsächlichen Energieverbrauch, der stark vom Nutzerverhalten beeinflusst werden kann. Ein niedriger Heizwärmebedarf zeigt an, dass ein Gebäude gut isoliert ist und wenig Energie für die Beheizung benötigt. Dies führt zu niedrigeren Heizkosten und einer geringeren Umweltbelastung. Der Heizwärmebedarf ist daher ein entscheidender Faktor für die Planung energieeffizienter Gebäude und für die Einhaltung gesetzlicher Energiestandards.
Spezifischer Heizwärmebedarf
Formel: Spezifischer Heizwärmebedarf qH = Heizwärmebedarf QH / beheizte Wohnfläche A
Der spezifische Heizwärmebedarf ist der Heizwärmebedarf pro Quadratmeter beheizter Wohnfläche. Er wird in Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr (kWh/m²a) angegeben. Der spezifische Heizwärmebedarf ermöglicht den Vergleich der Energieeffizienz verschiedener Gebäude unabhängig von ihrer Größe.
Heizlast ΦHL
Formel: Heizlast ΦHL = Transmissionswärmeverluste HT + Lüftungswärmeverluste QV + Wiederaufheizleistung Qrh
Die Heizlast bezeichnet die Wärmemenge, die einem Gebäude zugeführt werden muss, um auch bei der tiefsten Außentemperatur im Winter eine vorgegebene Innentemperatur zu erreichen. Sie wird in Watt gemessen und ist abhängig von verschiedenen Faktoren wie der Lage des Gebäudes, der Bauweise, dem Wärmeschutz und dem Lüftungsverhalten. Die Heizlast ist entscheidend für die Auslegung von Heizsystemen und wird nach der europäischen Norm EN 12831 berechnet. Diese Norm legt fest, wie die Norm-Heizlast auf Basis der Transmissions- und Lüftungswärmeverluste ermittelt wird, um die erforderliche Wärmezufuhr für die Aufrechterhaltung der Raumtemperatur zu bestimmen.
Transmissionswärmeverlust HT
Formel: Transmissionswärmeverlust HT = (Wärmedurchgangskoeffizient U x Fläche A x Temperaturkorrekturfaktor Fx) + (Wärmebrückenzuschlag Ψ x Länge L)
Der Transmissionswärmeverlust bezieht sich auf den Wärmeverlust, der durch die Gebäudehülle, also Wände, Fenster, Türen und Dach, entsteht. Dieser Verlust tritt auf, weil Baumaterialien zu einem gewissen Grad durchlässig für Wärme sind. Der Transmissionswärmeverlust ist besonders hoch, wenn die Dämmung eines Gebäudes schlecht ist. In der Bauphysik wird der Transmissionswärmeverlust mit dem Symbol (H_T) abgekürzt und in der Einheit Watt pro Kelvin (W/K) gemessen. Dies gibt an, wie viel Leistung in Watt bei einem Grad Kelvin Temperaturunterschied zwischen der Innen- und Außenseite des Bauteils verloren geht. Die Höhe des Transmissionswärmeverlustes hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie die Fläche der Bauteile, der U-Wert der Bauteile, welcher die Wärmedurchgangseigenschaft angibt, und die Temperaturdifferenz zwischen innen und außen. Eine gute Wärmedämmung kann den Transmissionswärmeverlust verringern, aber nicht vollständig verhindern. Der Wert ist wichtig für die Beurteilung der Dämmqualität der Außenhülle eines Gebäudes und fließt in die Heizlastberechnung ein, die für die Planung einer neuen Heizung erforderlich ist. Außerdem müssen nach dem Gebäudeenergiegesetz (GEG) bestimmte Grenzwerte für den Transmissionswärmeverlust eingehalten werden, um die Energieeffizienz des Gebäudes zu gewährleisten.
Lüftungswärmeverluste
Formel: Lüftungswärmeverlust QV = Gebäudevolumen V x Luftwechselrate n x spezifische Wärmekapazität der Luft c x Temperaturdifferenz (innen/außen) dT
Lüftungswärmeverluste entstehen durch den Luftaustausch im Gebäude. Wenn warme Innenluft nach außen entweicht und durch kalte Außenluft ersetzt wird, geht Wärme verloren, die das Heizsystem ersetzen muss. Dies kann durch natürliche Infiltration (undichte Stellen) oder durch kontrollierte Lüftungssysteme geschehen.
Wärmeleitfähigkeit λ
Der Lambda-Wert ist ein Maß für die Wärmeleitfähigkeit von Baustoffen und spielt eine entscheidende Rolle bei der Energieeffizienz von Gebäuden. Er gibt an, wie gut ein Material Wärme leitet. Ein niedriger Lambda-Wert bedeutet eine geringe Wärmeleitfähigkeit und somit eine bessere Dämmwirkung des Materials. Der Wert gibt an, wie viel Wärmeenergie pro Zeiteinheit und pro Fläche durch ein Material mit einer bestimmten Dicke übertragen wird, wenn ein Temperaturunterschied von einem Kelvin zwischen den beiden Seiten des Materials herrscht. Die Auswahl von Dämmstoffen mit einem niedrigen Lambda-Wert trägt erheblich zur Verbesserung der Energieeffizienz von Gebäuden bei. Durch die Reduzierung des Wärmeverlusts in den Wintermonaten und der Minimierung der Wärmeeinträge im Sommer können die Heiz- und Kühlkosten erheblich gesenkt werden, was nicht nur zur Kosteneinsparung beiträgt, sondern auch positive Auswirkungen auf die Umwelt hat, da der Energieverbrauch reduziert wird.
Wärmedurchlasswiderstand R
Formel: [R1 ... R5] = Durchmesser d / Wärmeleitfähigkeit λ
Der Wärmedurchlasswiderstand beschreibt den Widerstand, den ein Material oder eine Materialschicht dem Wärmestrom entgegensetzt. Er ist ein Maß dafür, wie gut ein Material Wärme isoliert.
Wärmeübergangswiderstand innen RSi
Der Wärmeübergangswiderstand innen bezieht sich auf den Widerstand gegen den Wärmefluss von der Innenluft zu einer Innenoberfläche. Dieser wird beeinflusst durch die Luftbewegung im Raum, die Temperaturdifferenz zwischen der Luft und der Oberfläche sowie die Oberflächenbeschaffenheit. In der Regel liegt der Wärmeübergangswiderstand innen bei horizontaler Wärmeleitung bei 0,13 m² x K/W.
Wärmeübergangswiderstand außen RSe
Der Wärmeübergangswiderstand außen bezieht sich auf den Widerstand gegen den Wärmefluss von einer Außenoberfläche zur Außenluft. Dieser wird beeinflusst durch Windgeschwindigkeit, Temperaturdifferenz zwischen der Oberfläche und der Außenluft sowie die Oberflächenbeschaffenheit. In der Regel liegt der Wärmeübergangswiderstand außen bei horizontaler Wärmeleitung bei 0,04 m² x K/W.
Gesamtwärmedurchgangswiderstand RT
Formel: Gesamtwärmedurchgangswiderstand RT = Übergangswiderstand RSi + Wärmedurchlasswiderstände [R1 ... R5] + Übergangswiderstand RSe
Der Wärmedurchgangswiderstand ist der Kehrwert des Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Wert) und beschreibt den Widerstand, den ein Bauteil dem Wärmestrom entgegensetzt. Er berücksichtigt alle Schichten einer Außenwand sowie die Übergangswiderstände der Innen- und Außenflächen.
Wärmedurchgangskoeffizient U
Formel: Wärmedurchgangskoeffizient U = 1 / Wärmedurchgangswiderstand RT
Der U-Wert, auch bekannt als Wärmedurchgangskoeffizient, ist ein Maß für den Wärmeverlust durch ein Bauteil, wie zum Beispiel eine Wand, ein Fenster oder ein Dach. Er gibt an, wie viel Wärmeenergie pro Sekunde und pro Quadratmeter eines Bauteils verloren geht, wenn zwischen der Innen- und Außenseite des Bauteils eine Temperaturdifferenz von 1 Kelvin (entspricht 1 °C) besteht. Ein niedriger U-Wert bedeutet, dass das Bauteil gut isoliert ist und wenig Wärme durchlässt, während ein hoher U-Wert auf eine schlechte Isolierung und hohen Wärmeverlust hinweist.
Interne Gewinne Qi
Die internen Gewinne sind Wärmegewinne eines Gebäudes, die durch Personen, Geräte und Beleuchtung entstehen. Diese Wärmequellen tragen zur Erwärmung des Gebäudes bei und können den Heizwärmebedarf reduzieren.
Solare Gewinne Qs
Die solaren Gewinne sind Wärmegewinne eines Gebäudes, die durch die Sonneneinstrahlung entstehen. Sie spielen eine erhebliche Rolle in der Energiebilanz eines Gebäudes, besonders bei gut wärmegedämmten Gebäuden, wo die insgesamt umgesetzten Wärmemengen wesentlich kleiner sind als in ungedämmten Gebäuden. Solare Gewinne werden hauptsächlich durch Fenster erzielt, insbesondere auf der Südseite von Gebäuden auf der Nordhalbkugel, und in geringerem Maße auf der West- und Ostseite. Die Energie der Sonnenstrahlung, vor allem sichtbares Licht und Infrarotlicht, kann zum Teil die Fensterscheiben durchdringen und wird dann im Raum absorbiert, wobei diese Energie in Wärme umgewandelt wird. Diese Wärme verteilt sich dann im Raum und wirkt ähnlich wie zugeführte Heizwärme. Die entstehende Wärme fließt dann größtenteils durch die Mauer in das Gebäude und nur zu einem kleineren Teil nach außen. Solare Gewinne können also einen signifikanten Beitrag zur Reduzierung des Heizenergiebedarfs leisten und sind ein wichtiger Aspekt bei der Planung energieeffizienter Gebäude.
Heizwärmegutschrift Qh
Formel: Heizwärmegutschrift Qh = (Interne Gewinne Qi + Solare Gewinne Qs) x Nutzungsgrad η
Eine Heizwärmegutschrift in einem Gebäude bezieht sich auf die Wärmemenge, die durch interne und externe Quellen gewonnen wird und somit den Bedarf an zugeführter Heizenergie reduziert. Zu diesen Quellen gehören beispielsweise die Wärmeabgabe von Personen, elektrischen Geräten, Beleuchtung und die solaren Gewinne durch Sonneneinstrahlung. Diese internen und solaren Gewinne werden von der benötigten Heizenergie abgezogen, um den tatsächlichen Energiebedarf für die Beheizung des Gebäudes zu ermitteln. In der Energiebilanz eines Gebäudes werden diese Gewinne als Gutschriften verbucht, da sie dazu beitragen, die Energiemenge, die von der Heizungsanlage bereitgestellt werden muss, zu verringern. Dies ist besonders in gut isolierten und energieeffizienten Gebäuden relevant, wo solche internen und solaren Gewinne einen signifikanten Anteil des Heizwärmebedarfs decken können.