Heizleistung berechnen mit der Formel nach DIN EN 12831
Wie viel kW braucht eine Heizung pro Quadratmeter Wohnfläche? Diese Frage lässt sich schnell oder ausführlich beantworten. Wie Sie zu beiden Ergebnissen kommen, zeigen wir Ihnen hier. Wir stellen Ihnen die überschlägige und detaillierte Heizlastberechnung nach DIN-Norm vor, und Sie können die Heizleistung für Ihr Haus mit einer einfachen Formel zunächst selbst berechnen. Im Anschluss bekommen Sie einen Einblick, wie die Berechnung der Heizleistung fachlich korrekt erfolgt anhand von Wärmeverluste eines Gebäudes sowie am konkreten Beispiel eines Badezimmers.
- Für Schnellleser: Das Wichtigste zur Heizlastberechnung im Überblick
- Welche Heizleistung benötige ich? Wissenswertes, wenn Sie die Heizleistung für Haus und Heizung berechnen wollen
- Heizleistung berechnen mit einer vereinfachten Formel
- Wie viel kW braucht eine Heizung pro Quadratmeter Wohnfläche genau? Heizleistung korrekt berechnen nach DIN EN 12831
Für Schnellleser: Das Wichtigste zur Heizlastberechnung im Überblick
- Für die Berechnung der Heizleistung gibt es zwei Wege: eine Überschlagsrechnung und eine ausführliche Berechnung.
- Die überschlägige Heizlastberechnung liefert nur Anhaltspunkte, keine Entscheidungsgrundlage.
- Heizleistung nach DIN EN 12831 zu berechnen liefert verlässliche Werte, da Wärmeverluste über Bausubstanz und Luftwechsel konkret erfasst werden.
- Allgemeine Formel: Transmissionswärmeverluste in Watt + Lüftungswärmeverluste in Watt = Heizleistung in (Kilo)Watt
- Der Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert) ist ein zentraler Rechenwert bei der Heizlastberechnung.
- Je höher der Wärmeverlust durch große Flächen, schlechte Dämmung und hohen Luftwechsel ist, desto höher ist die Heizlast.
- Formel für Transmissionswärmeverluste: Fläche x U-Wert x Temperaturdifferenz
- Formel für Lüftungswärmeverluste: Luftvolumen x Wärmekapazität der Luft x Temperaturdifferenz.
- Die Heizleistung für eine Wärmepumpe, Gasheizung, Ölheizung oder Elektroheizung wird einheitlich nach DIN EN 12831 berechnet.
- Die Berechnung der erforderlichen Heizleistung sollte immer durch einen Fachbetrieb erfolgen.
Welche Heizleistung benötige ich? Wissenswertes, wenn Sie die Heizleistung für Haus und Heizung berechnen wollen
Um keinen falschen Eindruck entstehen zu lassen: Eine Heizlastberechnung ist nichts für Laien oder Privatpersonen, selbst wenn Sie ambitionierter Heimwerker sind! Das muss Ihnen klar sein. Die benötigte Heizleistung für ein Haus – das heißt für jeden Raum und für die Heizung generell – sollte immer eine fachkundige Person berechnen. Sowohl im Altbau, bei der Modernisierung der Heizungsanlage als auch im Neubau.
Eine korrekt dimensionierte Heizung ist insbesondere beim Einsatz moderner Heizsysteme wie Brennwert-Hybridgeräten und Wärmepumpen wichtig, damit die Anlagen jederzeit effizient und energiesparend heizen.
Für die Berechnung der erforderlichen Heizleistung für ein Haus in Watt bzw. Kilowatt pro Quadratmeter (W/m2 bzw. kW/m2) haben sich zwei Methoden etabliert:
- Die vereinfachte, überschlägige Heizlastberechnung nach DIN EN 15378, die als Orientierungswert dient und ansonsten nicht zulässig ist.
- Die korrekte, ausführliche Heizlastberechnung nach DIN EN 12831
Auch wenn der Gedanke nahe liegt, liefert ein Blick in den Energieausweis eines Gebäudes keine Antwort auf die Frage „Wie viel kW muss meine Heizung haben?“. Hier besteht sogar Verwechslungsgefahr, denn der Energieausweis zeigt den rechnerischen Energiebedarf bzw. den tatsächlichen Energieverbrauch eines Wohngebäudes – in Kilowattstunden pro Quadratmeter im Jahr (kWh/m2a) – nicht die Heizleistung!
Der Unterschied lässt sich anhand eines Autos leicht verstehen: Die Heizleistung entspricht der PS-Zahl des Wagens, wohingegen der Energiebedarf bzw. Energieverbrauch für den Spritverbrauch steht. Wenn Sie die notwendige Heizleistung beispielsweise für ein Einfamilienhaus berechnen lassen möchten, suchen Sie also immer nach den Pferdestärken des Heizgerätes für die passgenaue Beheizung aller Räume und die Warmwasserbereitung.
Heizleistung berechnen mit einer vereinfachten Formel
Wie viel kW muss eine Heizung für 100, 150, 200 oder 300 Quadratmeter haben? Mit der überschlägigen Heizlastberechnung nach DIN EN 15378 bekommen Sie einen ersten Anhaltspunkt. Wichtig hierbei: Diese vereinfachte Berechnungsmethode ist keine finale Entscheidungsgrundlage, um eine Heizung zu kaufen!
Die Formel, um die Heizleistung überschlägig zu berechnen, geht so:
Zu beheizende Fläche in Quadratmeter x Heizlast in Watt pro Quadratmeter (je nach Baujahr des Gebäudes) = Überschlägige Heizleistung des Heizgerätes in (Kilo)Watt
(Quelle: Bosch Thermotechnik)
Beispiel: Berechnung der Heizleistung nach obiger Formel für ein Einfamilienhaus mit 150 Quadratmeter Wohnfläche, Baujahr zwischen 1995 und 2001
150 m2 x 66 W/m2 = 9.900 W = 9,9 kW
Die Heizung müsste in diesem Beispiel in etwa eine Leistung von 9,9 kW haben. Für eine individuelle und verlässliche Berechnung wenden Sie sich bitte immer an einen Fachbetrieb.
Wie viel kW braucht eine Heizung pro Quadratmeter Wohnfläche genau? Heizleistung korrekt berechnen nach DIN EN 12831
Zunächst zur Einordnung: Die DIN EN 12831 ist in Deutschland die maßgebliche Grundlage für die Berechnung der Heizleistung von Gebäuden. Diese Norm ist ein umfangreiches Werk von rund 100 Seiten, mit zusätzlich 60 Seiten für die separate Berechnung der Trinkwassererwärmung. Sie trägt den Titel „Energetische Bewertung von Gebäuden – Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast“. Die Norm ist wie alle Industrie-Normen in Deutschland nicht öffentlich einzusehen, sondern für rund 200 Euro beim zuständigen Beuth Verlag erhältlich. Umfang, Zugänglichkeit und Preis dieser DIN-Norm machen deutlich, dass sich die Methodik der Heizlastberechnung nur skizzieren und abstrahieren lässt und zum Beispiel nicht über einen kostenfreien Online-Rechner abbildbar ist.
Zur Methodik: Um zu ermitteln, wie viel Watt Heizleistung pro Quadratmeter Wohnfläche erforderlich sind, werden zunächst sämtliche Wärmeverluste eines Gebäudes über die Bausubstanz und über den Luftaustausch identifiziert. Im nächsten Schritt wird die notwendige Wärmezufuhr („Wiederaufheizleistung“) berechnet, die die Heizung an den kältesten Tagen des Jahres bereitstellen muss, um angesichts der Wärmeverluste eine gewünschte Innentemperatur in allen Räumen konstant zu halten.
Formel, um die Heizleistung nach DIN EN 12831 zu berechnen:
Transmissionswärmeverluste in Watt + Lüftungswärmeverluste in Watt = Heizleistung in (Kilo)Watt
Transmissionswärmeverluste entstehen innerhalb eines Hauses von Zimmer zu Zimmer sowie von innen nach außen über die Gebäudehülle. Beheizte Räume verlieren Wärme an umliegende, unbeheizte Innenräume über die Innenwände, die Zimmertür, die Zimmerdecke und den Fußboden. Zusätzlich verliert ein Gebäude Wärme nach außen über das Dach, die Fassade, Fenster, Außentüren, erdberührte Bauteile sowie über Wärmebrücken. Wie hoch der Wärmeverlust ist, muss für jeden Gebäudeteil detailliert berechnet werden anhand des Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Wert) – ein physikalischer Wert, der für jeden Baustoff unterschiedlich ist. Lüftungswärmeverluste entstehen durch die notwendige, regelmäßige Frischluftzufuhr für Innenräume sowie über undichte Stellen in der Gebäudehülle. Hierbei muss unterschieden werden, ob ein Haus händisch gelüftet wird oder über eine kontrollierte, automatische Wohnraumlüftung mit Wärmerückgewinnung.
Erfolgt die Berechnung der Heizleistung über die detaillierte Formel nach DIN EN 12831, lässt sich für jedes Gebäude eine individuelle, konkrete Aussage treffen. Zum Beispiel:
Nehmen wir an, Sie leben in einem Ort mit einer Außentemperatur von Minus 12°. Dann würde das Wohnzimmer 1.000 Watt, das Badezimmer 2.000 Watt und die Heizungsanlage insgesamt 12 Kilowatt Heizleistung benötigen. Dies ist Voraussetzung, um konstante Raumtemperaturen von 20 bis 23° im Hinblick auf die berechneten Wärmeverluste über die Gebäudesubstanz und die erforderliche Frischluftzufuhr zu ermöglichen.
Wichtig hierbei: Die berechnete Heizleistung ist immer die Spitzenlast des Heizsystems – sozusagen eine Momentaufnahme der maximalen Leistung für die kältesten Tage des Jahres. In der übrigen Zeit passen moderne Heizungen ihre Leistung stufenweise über eine sogenannte Modulation an. Zudem gibt es einen einfachen Zusammenhang, wenn Sie herausfinden möchten, wie viel kW eine Heizung pro Quadratmeter Wohnfläche benötigt. Die Heizleistung ist umso höher,
- je größer die Wand- und Gebäudeflächen sind, über die Wärme verloren geht.
- je größer der U-Wert, das heißt je schlechter die Wärmedämmung der einzelnen Baustoffe und Gebäudeteile ist.
- je mehr Frischluft erwärmt werden muss durch großes Raumvolumen und erforderliche Luftwechselraten.
- je kälter der Gebäudestandort und je größer der Unterschied zwischen Außen- und Raumtemperatur im Winter ist.
Schauen wir uns die Berechnung und die Zusammenhänge am Beispiel eines einzelnen Raumes genauer an.
Berechnung der erforderlichen Heizleistung für einen Raum am Beispiel des Badezimmers
Um die Heizleistung für einen Raum berechnen zu können, benötigen Sie zunächst einige Werte und Parameter:
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Die exakten Raummaße: Raumhöhe, Breite der Wände, Maße der Fenster und Zimmertür, Grundfläche und Raumvolumen
-
Die U-Werte für Zimmerwand, Decke, Fußboden, Außenwand, Fenster und Zimmertür
-
Die Wärmekapazität der Luft
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Die Norm-Außentemperatur am Standort des Gebäudes (gemittelte, tiefste Temperatur im Winter) und die gewünschte Zimmertemperatur, um die Temperaturdifferenz von innen nach außen zu bestimmen
-
Die Innentemperaturen aller umliegenden, direkt an das Zimmer angrenzenden Räume (auf gleicher Etage, der Raum oberhalb und unterhalb des Zimmers), um die Temperaturdifferenz zwischen den Räumen zu bestimmen
Haben Sie alle Werte zusammen, lässt sich die Heizleistung zum Beispiel für das Badezimmer nach bekannter Formel aus der DIN EN 12831 berechnen:
Transmissionswärmeverluste in Watt + Lüftungswärmeverluste in Watt = Heizleistung in (Kilo)Watt
Transmissionswärmeverluste berechnen
Schauen wir uns zunächst die Transmissionswärmeverluste über die Bausubstanz an. Das Badezimmer ist üblicherweise der Raum mit der höchsten Zimmertemperatur (ca. 23 °C). Das heißt, das Bad verliert hauptsächlich über eine Außenwand Wärme, zusätzlich aber auch noch etwas Wärme über die Innenwände an angrenzende Räume, da diese meist nur auf 20 °C Raumtemperatur geheizt werden. Transmissionswärmeverluste lassen sich einheitlich mit folgender Formel berechnen:
Fläche (Wand, Decke, Fußboden, Fenster, Tür) in m2 x U-Wert dieses Gebäudeteils in W/m2K x Temperaturdifferenz in K (Kelvin) = Transmissionswärmeverlust in W
Mit dieser Formel werden die Wärmeverluste für jede Zimmerwand, die Zimmerdecke und den Fußboden einzeln berechnet und addiert. Eingebaute Fenster und evtl. die Zimmertür müssen hierbei berücksichtigt werden.
Beispiel: Anteilige Berechnung der erforderlichen Heizleistung für einen Raum mit der Formel für den Transmissionswärmeverlust (Bad mit 3 m x 4 m; 2,80 m Deckenhöhe; 23 °C Raumtemperatur; - 12 °C Außentemperatur; 20 °C Raumtemperatur angrenzender Flur und Küche; 10 °C Raumtemperatur angrenzendes Treppenhaus).
Fensterfläche: 4 m2
U-Wert Außenwand: 0,4
U-Wert Fenster: 1,2
Temperaturdifferenz: 35 K
4 m2 X 1,2 W/m2K X 35 K = 168 W
U-Wert Innenwand: 1,5
Temperaturdifferenz: 13 K
Türfläche: 2,5 m2
U-Wert Innenwand: 1,5
U-Wert Tür: 2,5
Temperaturdifferenz: 3 K
2,5 m2 X 2,5 W/m2K X 3 K = 18,75 W
U-Wert Innenwand: 1,5
Temperaturdifferenz: 3 K
U-Wert Innenwand: 1,5
Temperaturdifferenz: 0 K
U-Wert Innenwand: 1,5
Temperaturdifferenz: 0 K
Lüftungswärmeverluste berechnen
Jetzt fehlen nur noch die Werte für den Wärmeverlust über die regelmäßige Frischluftzufuhr, um die nötige Heizleistung für einen Raum vollständig berechnen zu können. Insbesondere für Badezimmer muss hierbei unterschieden werden, ob der Raum von Hand gelüftet wird oder über eine automatische Lüftungsanlage, die im Optimalfall mit Wärmerückgewinnung arbeitet.
Für unser vereinfachtes Beispiel gehen wir von einer händischen Lüftung aus sowie der erforderlichen Luftwechselrate für Toiletten. Diese sieht vor, das gesamte Luftvolumen im Raum vier- bis sechsmal pro Stunde auszutauschen. Die erforderliche Heizleistung für den Luftaustausch lässt sich mit folgender Formel berechnen:
Luftvolumen in m3/h x Wärmekapazität der Luft (0,34 Wh/m3K) x Temperaturdifferenz in K (Kelvin) = Lüftungswärmeverlust in W
Beispiel: Anteilige Berechnung der erforderlichen Heizleistung für einen Raum mit der Formel für den Lüftungswärmeverlust (Bad mit 33,6 m3 Raumvolumen; 134,4 m3 Luftwechsel pro Stunde; 23 °C Lufttemperatur innen; - 12 °C Lufttemperatur außen).
Wärmekapazität der Luft: 0,34
Temperaturdifferenz: 35 K
Heizleistung für das Badezimmer berechnen
Im letzten Schritt werden Transmissionswärmeverluste und Lüftungswärmeverluste addiert, um die Berechnung der erforderlichen Heizleistung für den betrachteten Raum abzuschließen.
528,3 W Transmissionswärmeverluste + 1.599,4 W Lüftungswärmeverluste = 2.127,7 W Heizleistung
In unserem Beispiel würde das Badezimmer in der Spitze eine Heizleistung von 2.128 Watt benötigen, um im Winter eine konstante Raumtemperatur von 23 °C zu ermöglichen.
Wichtig hierbei: Es ist eine vereinfachte, exemplarische Berechnung mit Beispielwerten. In der Praxis kommt es vor allem auf korrekte, individuelle Rechenwerte für den U-Wert der diversen Baustoffe, den erforderlichen Mindestluftwechsel aller Räume sowie weitere Wärmeverluste über Wärmebrücken, Undichtigkeiten usw. an. Viele dieser Werte sind in den Anhängen und Beiblättern der DIN EN 12831 gelistet. Wenden Sie sich für eine professionelle Heizlastberechnung bitte immer an einen fachkundigen Installationsbetrieb!
Wie lässt sich die Heizleistung speziell für eine Wärmepumpe, für Gas und Öl oder für eine Elektroheizung berechnen?
Die Berechnung der Heizleistung für eine Wärmepumpe, Gasheizung, Ölheizung oder auch eine Elektroheizung unterscheidet sich nicht von der allgemeinen Heizlastberechnung nach DIN EN 12831. Die erforderliche Heizleistung ist immer von den einzelnen Räumen, der baulichen Beschaffenheit eines Hauses sowie vom jeweiligen Standort abhängig – und damit ein universell gültiger Wert für jedes Gebäude.
Eine Wärmepumpe muss hierbei die gleiche Leistung erbringen wie zum Beispiel eine Gas-Hybridheizung. Das heißt, die Frage „Wie viel kW braucht meine Heizung“ stellt sich für jede Heizung auf die gleiche Weise. Die Entscheidung für das eine oder andere Heizsystem ist zunächst zweitrangig.
Die richtige Vorgehensweise ist es, zunächst die Heizlast für alle Räume und das Haus insgesamt berechnen zu lassen. Anschließend kann entschieden werden, welche Heizung zum Einsatz kommt und wie das favorisierte Heizsystem an das Gebäude angepasst wird. So werden zum Beispiel Heizkörper und Heizflächen unterschiedlich ausgelegt, je nachdem welche Vorlauftemperaturen vom Heizgerät bereitgestellt werden. Bei niedrigen Vorlauftemperaturen, mit denen vorrangig eine Wärmepumpe arbeitet, kommen tendenziell größere Heizflächen oder eine Fußbodenheizung zum Einsatz, wohingegen bei Gas-, Öl- oder Pelletheizungen eher klassische Wandheizkörper genutzt werden. Grundlage hierfür ist die zuvor berechnete Heizlast für jeden Raum, welche über die Heizflächen bereitgestellt werden muss.