Was ist Energieeffizienz? Alle Begriffserklärungen zusammengefasst

Was ist Energieeffizienz? Alle Begriffserklärungen zusammengefasst

Das gesamte Thema ist durch die fachliche Richtung kompliziert. Viele Interessenten fragen sich, was sich hinter eine energetische Sanierung oder eine hohe Energieeffizienz verbirgt. Nachfolgend gehen wir auf die Begrifflichkeiten ein und nennen Beispiele.

Primärenergie

Primärenergie bezeichnet eine in der Natur vorkommende Energie, die für den Menschen in einer nutzbaren Form umgewandelt wird. 

Stellen Sie sich einen Apfelbaum in Ihrem Garten vor. Die Äpfel an diesem Baum sind wie Primärenergie – sie sind natürlich vorhanden und können geerntet werden. Aber bevor Sie einen Apfel essen können, müssen Sie ihn vielleicht pflücken, waschen und sogar schälen oder schneiden. Ähnlich verhält es sich mit der Primärenergie: Bevor wir sie nutzen können, muss sie oft erst in eine andere Form umgewandelt werden.

Einige Beispiele für Primärenergie

• Kohle: Kohle ist ein fossiler Brennstoff, der aus der Erde gewonnen wird. Sie kann verbrannt werden, um Wärme und Strom zu erzeugen.
• Erdgas: Es wird ebenfalls aus der Erde gewonnen und kann verbrannt werden, um Wärme und Strom zu erzeugen.
• Erdöl: Es wird aus der Erde gepumpt und kann zu verschiedenen Produkten wie Benzin, Diesel und Heizöl verarbeitet werden.
• Sonnenenergie: Sie kommt in Form von Licht und Wärme von der Sonne und kann in Elektrizität umgewandelt werden, zum Beispiel durch Solarmodule.
• Windenergie: Sie wird durch die Bewegung der Luft erzeugt und kann in Elektrizität umgewandelt werden, zum Beispiel durch Windkraftanlagen.

Die Umwandlung von Primärenergie in eine nutzbare Form (wie Strom oder Wärme) erfordert in der Regel Energie und kann mit Verlusten verbunden sein. Daher ist es wichtig, die Primärenergie so effizient wie möglich zu nutzen.

Endenergie

Endenergie ist die Energie, die tatsächlich beim Verbraucher ankommt und von ihm genutzt werden kann. Sie ist das Ergebnis der Umwandlung von Primärenergie durch verschiedene Prozesse, wie z. B. Verbrennung, Umwandlung in Elektrizität oder Transport durch Leitungen.

Um das Konzept zu veranschaulichen, können wir das Beispiel des Apfelbaums weiterführen. Die Äpfel auf dem Baum sind die Primärenergie. Sie pflücken einen Apfel vom Baum, waschen ihn, schälen ihn und schneiden ihn in Stücke. Die Stücke, die Sie tatsächlich essen können, sind die Endenergie – das Produkt, das Sie wahrlich nutzen können, nachdem die Primärenergie verschiedene Prozesse durchlaufen hat.

Einige Beispiele für Endenergie

• Strom, der aus Ihrer Steckdose kommt: Die Primärenergie (z. B. Kohle, Erdgas, Sonnen- oder Windenergie) wurde in ein Kraftwerk gebracht, dort in Strom umgewandelt und dann über das Stromnetz zu Ihrer Steckdose transportiert.
• Heizöl, das in Ihrem Heizkessel verbrannt wird: Das Erdöl (die Primärenergie) wurde aus der Erde gepumpt, in eine Raffinerie gebracht und dort in Heizöl umgewandelt. Dann wurde es zu Ihnen nach Hause transportiert und kann in Ihrem Heizkessel verbrannt werden, um Wärme zu erzeugen.

Endenergie ist also die Energie, die wir tatsächlich nutzen können. Damit heizen wir unsere Häuser, betreiben unsere elektrischen Geräte oder fahren unsere Autos.  Es ist wichtig zu wissen, dass bei jedem Schritt der Umwandlung von Primärenergie in Endenergie Energie verloren geht.

Wärmepumpe

Eine Wärmepumpe ist ein Gerät, das Wärmeenergie von einem Ort zu einem anderen transportiert. Sie nutzt eine spezielle Technologie, um Wärme aus der Umgebung – z. B. aus der Luft, dem Boden oder dem Grundwasser – zu entziehen und diese Wärme zum Heizen von Gebäuden oder zur Warmwasserbereitung zu nutzen.

Stellen Sie sich eine Wärmepumpe wie einen Kühlschrank vor, nur in umgekehrter Richtung. Ein Kühlschrank entzieht der Luft im Inneren Wärme und gibt sie nach außen ab. Dadurch wird die Temperatur im Inneren gesenkt. Eine Wärmepumpe hingegen entzieht der Außenluft (oder einem anderen Medium wie dem Erdreich oder dem Grundwasser) Wärme und gibt sie im Haus wieder ab.

Funktionsweise: 

• Die Wärmepumpe entzieht der Umwelt Wärmeenergie. Dies geschieht durch Verdampfung. Ein spezielles Kältemittel in der Wärmepumpe nimmt die Wärme auf und verdampft.
• Das nun gasförmige Kältemittel wird komprimiert, wodurch es sich erwärmt.
• Diese Wärme wird dann in Ihr Heizsystem geleitet, um Ihr Haus zu heizen oder Warmwasser zu erzeugen.
• Nach der Wärmeabgabe wird das Kältemittel entspannt und kühlt dabei ab. Es kehrt zum Verdampfer zurück, um weitere Wärme aus der Umgebung aufzunehmen, und der Kreislauf beginnt von neuem.

Wärmepumpen sind eine sehr effiziente Art der Energienutzung. Sie können mehr Wärmeenergie liefern, als sie an elektrischer Energie verbrauchen. Sie sind besonders effizient in milden Klimazonen, können aber auch in kälteren Klimazonen effektiv eingesetzt werden, insbesondere wenn sie richtig dimensioniert und installiert sind. Wärmepumpensind eine umweltfreundliche Option, da sie erneuerbare Wärme aus der Umwelt nutzen und weniger CO₂-Emissionen verursachen als herkömmliche Heizsysteme. Sie sind für energetische Sanierungen notwendig.

Jahresarbeitszahl Wärmepumpen

Die Jahresarbeitszahl, oft auch als JAZ bezeichnet, ist ein Maß für die Effizienz einer Wärmepumpe über ein Jahr gesehen. Sie gibt das Verhältnis von gewonnener Wärmeenergie zur aufgewendeten Antriebsenergie (meist Strom) an. Je höher die Jahresarbeitszahl, desto effizienter läuft die Wärmepumpe.

Beispiel: Wenn eine Wärmepumpe im Laufe eines Jahres 4 Einheiten Wärmeenergie für jedes 1 Einheit Antriebsenergie liefert, dann hat sie eine Jahresarbeitszahl von 4. Dies bedeutet, dass sie viermal so viel Energie liefert, wie sie verbraucht. Dies macht Wärmepumpen zu einer sehr effizienten Möglichkeit. Besonders in Gebieten, wo der Strom aus erneuerbaren Quellen stammt.

Die Jahresarbeitszahl einer Wärmepumpe kann von vielen Faktoren beeinflusst werden. Einschließlich der Qualität der Wärmepumpe selbst, den Betriebsbedingungen, der Qualität der Isolierung des Gebäudes und der Effizienz des Heizsystems.

Die Jahresarbeitszahl eine Durchschnittszahl ist und die tatsächliche Leistung der Wärmepumpe ist von vielen Faktoren abhängig. Einschließlich der Außentemperatur und der Qualität der Wärmequelle. Daher sollte sie nur als ein Leitfaden verwendet werden und nicht als ein genaues Maß für die Leistung der Wärmepumpe in einer bestimmten Situation.

COP bei Wärmepumpen

COP steht für „Coefficient of Performance“ und ist ein Maß für die Effizienz einer Wärmepumpe. Es gibt das Verhältnis von bereitgestellter Heizenergie zur aufgenommenen Antriebsenergie (meist elektrischer Energie) an.

Wenn eine Wärmepumpe zum Beispiel 4 Einheiten Wärmeenergie für jede 1 Einheit an aufgenommener elektrischer Energie liefert, dann hat sie einen COP von 4. Das bedeutet, dass sie viermal so viel Energie liefert, wie sie verbraucht.

Der COP wird unter spezifischen Bedingungen gemessen und kann sich ändern. Je nach den Umgebungsbedingungen und der Betriebsweise der Wärmepumpe. Beispielsweise kann der COP einer Wärmepumpe bei niedrigeren Außentemperaturen sinken, da die Wärmepumpe härter arbeiten muss, um die Wärme aus der Umgebung zu extrahieren.

Der COP ist ein wichtiger Faktor bei der Auswahl einer Wärmepumpe. Eine Wärmepumpe mit einem höheren COP ist effizienter und kann die Energiekosten senken. Allerdings sind auch andere Faktoren, wie die Installationskosten und die Qualität der Wärmepumpe, bei der Auswahl zu berücksichtigen.

Es ist auch erwähnenswert, dass der COP eng mit der Jahresarbeitszahl (JAZ) verbunden ist, die die durchschnittliche Effizienz der Wärmepumpe über ein Jahr hinweg misst. Während der COP einen Momentanwert darstellt, gibt die JAZ einen durchschnittlichen Wert über einen längeren Zeitraum an.

Brennwerttechnik

Die Brennwerttechnik ist eine Methode zur Verbesserung der Effizienz von Heizsystemen, insbesondere von Gas- und Ölheizungen. Sie nutzt die Wärme, die normalerweise als Abgas verloren geht, um zusätzliche Energie zu erzeugen. Dies macht sie zu einer effizienteren und umweltfreundlicheren Heizmethode im Vergleich zu älteren Heizsystemen.

Bevor wir die Brennwerttechnik erklären, gehen wir zunächst auf die Verbrennung von Gas oder Öl ein. Wenn Gas oder Öl verbrannt wird, entsteht Wärme, die zum Heizen des Hauses genutzt wird. Aber bei diesem Prozess entstehen auch Abgase, die normalerweise einfach aus dem Schornstein entweichen und dabei eine Menge Wärme mit sich führen.

Einer Heizung mit Brennwerttechnik hat einen bestimmten Nutzen. Sie verwendet die sonst verschwendete Wärme. Die Abgase werden durch einen Wärmetauscher geleitet. Dieser nimmt die Wärme auf und nutzt sie für das kalte Heizungswasser. Es fließt zurück in den Heizkessel und wärmt ihn vor. Dies führt zu einer besseren Energieausbeute und weniger Energieverlust.

Zudem kondensiert der Wasserdampf in den Abgasen und setzt dabei zusätzliche Wärmeenergie frei – das ist der „Brennwert“ des Brennstoffes. Diese zusätzliche Energie wird ebenfalls genutzt, wodurch die Effizienz des Systems weiter erhöht wird.

Die Brennwerttechnik ist eine ausgezeichnete Möglichkeit, um die Energieeffizienz eines Hauses zu verbessern und die Heizkosten zu senken. Sie ist besonders sinnvoll in Gebieten, wo Gas oder Öl verfügbar und preiswert ist. Ferner hilft sie, die Umweltauswirkungen der Heizung zu reduzieren, da sie weniger Brennstoff verbraucht und daher weniger CO₂-Emissionen produziert.

Atmosphärische Heiztechnik

Die atmosphärische Heiztechnik ist ein weiterer Begriff der Energieeffizienz und bezieht sich auf eine Art von Gasheizung, die ohne Gebläse oder Ventilatoren arbeitet, um das Gas in die Brennkammer zu ziehen. Stattdessen nutzt sie die natürlichen Eigenschaften von Gas und Luft, um den Verbrennungsprozess zu ermöglichen.

Bei atmosphärischen Heizsystemen strömt das Gas durch einen speziell geformten Brenner. Mittels Gasdruck lässt sich Luft ansaugen. Dieses Gemisch aus Gas und Luft wird dann gezündet, um Wärme zu erzeugen. Da keine mechanischen Gebläse oder Ventilatoren benötigt werden, sind diese Systeme relativ einfach und kostengünstig. Sie haben auch weniger bewegliche Teile, was zu weniger Ausfällen führen kann.

Allerdings sind atmosphärische Heizsysteme in der Regel weniger effizient als modernere Systeme, die Gebläse oder Ventilatoren verwenden, um eine optimale Luft-/Gas-Mischung zu gewährleisten. Außerdem können sie weniger sicher sein, da sie auf die richtige Einstellung und Wartung angewiesen sind. Und um sicherzustellen, dass immer die richtige Menge an Luft zur Verfügung steht, um das Gas vollständig zu verbrennen.

In vielen Ländern sind neue Installationen von atmosphärischen Heizsystemen aufgrund von Sicherheits- und Effizienzstandards nicht mehr zulässig. Sie werden in der Regel durch Heizsysteme mit Gebläse oder Brennwerttechnik ersetzt. Bestehende atmosphärische Heizsysteme können jedoch oft weiter betrieben werden, solange sie sicher und effektiv arbeiten.

Heizlast

„Heizlast“ ist ein Begriff aus der Heizungstechnik. Er bezeichnet die Menge an Wärmeenergie, die benötigt wird, um ein Gebäude oder einen Raum auf einer bestimmten Temperatur zu halten, wenn es draußen kalt ist.

Stellen Sie sich vor, Sie haben ein Haus und es ist Winter. Draußen ist es sehr kalt, aber im Haus soll es warm und gemütlich sein. Um das Haus warmzuhalten, muss Ihre Heizung Wärme erzeugen. Die Menge dieser Wärme nennt sich Heizlast.

Die Heizlast ist von verschiedenen Faktoren abhängig. Zum Beispiel

• Wie gut ist Ihr Haus isoliert? Wenn Ihr Haus gut gedämmt ist, geht weniger Wärme verloren und Sie benötigen weniger Heizenergie.
• Wie groß ist Ihr Haus? Ein größeres Haus hat in der Regel eine höhere Heizlast, da mehr Raum beheizt werden muss.
• Wie kalt ist es draußen? Je kälter es draußen ist, desto mehr Heizenergie benötigt die Heizung, damit das Haus seine Wärme hält

Die genaue Berechnung der Heizlast eines Gebäudes ist eine komplexe Aufgabe, die in der Regel von Fachleuten durchgeführt wird. Sie ist wichtig, um die richtige Größe und Art der Heizungsanlage für ein Gebäude zu bestimmen. Denn ist eine Heizungsanlage zu klein dimensioniert, kann sie bei sehr niedrigen Temperaturen nicht die benötigte Wärme liefern. Ist sie zu groß, wird unnötig Energie verschwendet.

Spezifische Raumheizlast

Die spezifische Raumheizlast ist ein Begriff, der in der Heiztechnik verwendet  und sich auf die Menge an Wärme bezieht, die benötigt wird, um einen bestimmten Raum auf einer gewünschten Temperatur zu halten. Sie wird normalerweise in Watt pro Quadratmeter (W/m²) ausgedrückt.

Um das Konzept der spezifischen Raumheizlast zu verstehen, kann man sich vorstellen, dass man ein Haus hat, und es ist Winter. Sie möchten, dass es in Ihrem Haus warm und gemütlich ist, also muss Ihre Heizung Wärme produzieren. Aber je nach Größe des Raumes und der Qualität der Isolierung, wird die Menge an Wärme, die benötigt wird, um den Raum warmzuhalten, variieren.

Die spezifische Raumheizlast berechnet sich, indem die gesamte Heizlast des Hauses (die Menge an Wärme, die benötigt wird, um das ganze Haus zu heizen) durch die Gesamtfläche des Hauses geteilt wird. Zum Beispiel, wenn Ihr Haus eine Heizlast von 10.000 Watt hat und 100 Quadratmeter groß ist, dann wäre die spezifische Raumheizlast 100 W/m².

Die spezifische Raumheizlast hängt von vielen Faktoren ab, einschließlich der Qualität der Isolierung, der Anzahl und Art der Fenster, der Ausrichtung des Hauses, der lokalen Klimabedingungen und mehr. Sie ist ein wichtiger Faktor, der bei der Planung und Auswahl von Heizsystemen berücksichtigt wird, um sicherzustellen, dass sie ausreichend dimensioniert sind, um den Heizbedarf zu decken, ohne unnötig Energie zu verschwenden.

Unterschied zwischen Gebäudeheizlast und Raumheizlast

Die Gebäudeheizlast und die Raumheizlast sind beides Maßeinheiten, die verwendet werden, um den Heizbedarf eines Gebäudes oder Raumes zu bestimmen, aber sie beziehen sich auf verschiedene Aspekte des Heizbedarfs.

Die Gebäudeheizlast bezieht sich auf die Gesamtmenge an Wärme, die benötigt wird, um ein ganzes Gebäude auf einer gewünschten Temperatur zu halten. Sie berücksichtigt alle Wärmeverluste durch die Außenwände, Fenster, Dach, Böden sowie durch Lüftung und Infiltration. Sie wird oft verwendet, um die Größe und Kapazität eines Heizsystems für ein ganzes Gebäude zu bestimmen.

Die Raumheizlast hingegen bezieht sich spezifisch auf die Menge an Wärme, die benötigt wird, um einen bestimmten Raum auf der gewünschten Temperatur zu halten. Jeder Raum in einem Gebäude kann eine andere Raumheizlast haben, abhängig von Faktoren wie Größe, Ausrichtung, Fenstergröße und -art, Isolierung und Nutzung. Die Raumheizlast wird oft verwendet, um die Größe und Kapazität von Heizsystemen für einzelne Räume zu bestimmen, wie z. B. bei einem zonenbezogenen Heizsystem.

Es ist wichtig, sowohl die Gebäudeheizlast als auch die Raumheizlast bei der Planung und Auswahl eines Heizsystems zu berücksichtigen. Eine korrekte Berechnung dieser Lasten kann dazu beitragen, dass das Heizsystem effizient arbeitet und die gewünschte Raumtemperatur erreicht wird. Dabei wird keine unnötige Energie verschwendet.

Heizleistung

Die Heizleistung ist ein Maß für die Menge an Wärme, die ein Heizsystem in einer bestimmten Zeitspanne produzieren kann. Sie wird in der Regel in Kilowatt (kW) ausgedrückt. Ein Heizsystem mit einer höheren Heizleistung kann mehr Wärme produzieren und größere oder kältere Räume effektiver heizen.

Bei der Auswahl eines Heizsystems für ein Gebäude ist die Heizleistung ein wichtiger Faktor. Das Heizsystem muss eine ausreichende Heizleistung haben, um das Gebäude bei kältesten erwarteten Außentemperaturen auf der gewünschten Innentemperatur halten zu können. Wenn die Heizleistung zu niedrig ist, kann das Gebäude bei kaltem Wetter nicht ausreichend beheizt werden. Wenn die Heizleistung zu hoch ist, kann das Heizsystem ineffizient sein und unnötig viel Energie verbrauchen. Dies spricht gegen eine hohe Energieeffizienz.

Die benötigte Heizleistung kann durch eine Heizlastberechnung ermittelt werden, die Faktoren wie die Größe des Gebäudes, die Qualität der Isolierung, die Anzahl und Art der Fenster, die lokale Klima und andere Aspekte berücksichtigt. Diese Berechnung sollte von einem qualifizierten Fachmann durchgeführt werden. Dieser stellt sicher, dass das ausgewählte Heizsystem den Anforderungen des Gebäudes gerecht wird.

Heizstunden

„Heizstunden“ bezieht sich auf die Anzahl der Stunden in einem gegebenen Zeitraum (normalerweise pro Jahr), in denen ein Heizsystem in Betrieb ist. Die Heizstunden sind dazu da, um ein Gebäude auf der gewünschten Temperatur zu halten.

Die Anzahl der Heizstunden kann von vielen Faktoren abhängen, darunter das Klima, die Qualität der Isolierung des Gebäudes, die Einstellungen des Thermostats und die Effizienz des Heizsystems.

In einem kälteren Klima oder in einem schlecht isolierten Gebäude kann die Anzahl der Heizstunden höher sein, weil das Heizsystem häufiger oder länger laufen muss, um die Temperatur im Gebäude zu halten. Umgekehrt kann in einem wärmeren Klima oder in einem gut isolierten Gebäude die Anzahl der Heizstunden geringer sein.

Die Kenntnis der Heizstunden kann bei der Planung und Auswahl eines Heizsystems nützlich sein, um sicherzustellen, dass es ausreichend dimensioniert ist, um den Heizbedarf des Gebäudes zu decken. Sie kann auch bei der Berechnung des Energieverbrauchs und der Betriebskosten eines Heizsystems hilfreich sein.

Es ist zu beachten, dass „Heizstunden“ normalerweise auf Basis von Klimadaten berechnet werden und nicht auf der tatsächlichen Betriebszeit des Heizsystems. So kann etwa die Anzahl der „Heizstunden“ in einem bestimmten Jahr die Anzahl der Stunden darstellen, in denen die Außentemperatur unter einem bestimmten Schwellenwert lag, der eine Heizung erfordert.

Heizgrenze

Die Heizgrenze ist die sogenannte Außentemperatur. Bei dieser Temperatur benötigt das Gebäude eine, um eine angenehme Innentemperatur aufrechtzuerhalten. Sie wird normalerweise in Grad Celsius ausgedrückt.

Die genaue Temperatur, die als Heizgrenze gilt, kann je nach Gebäude und Nutzung variieren. In der Praxis wird oft eine Standard-Heizgrenze von etwa 15 Grad Celsius verwendet, aber dies kann je nach lokalen Klimabedingungen, der Isolierung des Gebäudes und den Gewohnheiten der Bewohner variieren.

Die Heizgrenze ist ein nützlicher Begriff in der Energieberatung und Gebäudeenergetik, da sie hilft, zu bestimmen, wann und wie oft ein Gebäude beheizt werden muss. Sie ist auch wichtig für die Berechnung der Heizlast und der Heizkosten eines Gebäudes.

Die tatsächliche Heizgrenze für ein bestimmtes Gebäude ist von vielen Faktoren abhängt. Einschließlich der Qualität der Gebäudehülle (Wände, Fenster, Dach, Boden), der Luftdichtigkeit. Ebenso der Menge und Art der vorhandenen Wärmequellen (einschließlich Körperwärme von Menschen und Wärme von elektrischen Geräten) und der gewünschten Innentemperatur.

In der Praxis bedeutet eine niedrigere Heizgrenze, dass das Heizsystem des Gebäudes weniger oft in Betrieb sein muss, was zu niedrigeren Heizkosten führt. Eine höhere Heizgrenze bedeutet, dass das Heizsystem öfter in Betrieb sein muss, was zu höheren Heizkosten führt.

Heizgradtage

Heizgradtage sind eine Maßeinheit, die verwendet wird, um den Heizbedarf eines Gebäudes zu schätzen. Sie berücksichtigen sowohl die Dauer als auch die Intensität der Kälte über einen bestimmten Zeitraum, normalerweise ein Tag.

Der Begriff „Gradtag“ bezieht sich auf einen Unterschied von einem Grad Celsius zwischen der durchschnittlichen (normalerweise über 24 Stunden gemessenen) Außentemperatur und einer bestimmten Referenztemperatur, die als Heizgrenze bezeichnet wird. Wenn die Außentemperatur unter dieser Heizgrenze liegt, wird angenommen, dass das Gebäude beheizt werden muss.

Ein Heizgradtag wird berechnet, indem man die Differenz zwischen der Heizgrenze und der durchschnittlichen Außentemperatur an einem bestimmten Tag nimmt. Wenn die durchschnittliche Außentemperatur zum Beispiel 10 Grad Celsius und die Heizgrenze 15 Grad Celsius beträgt, dann gibt es an diesem Tag 5 Heizgradtage.

Die Summe der Heizgradtage über einen bestimmten Zeitraum (etwa ein Monat oder ein Jahr) gibt einen Indikator für den gesamten Heizbedarf in diesem Zeitraum. Ein Jahr mit mehr Heizgradtagen wird einen höheren Heizbedarf haben als ein Jahr mit weniger Heizgradtagen, vorausgesetzt. Alle anderen Bedingungen sind gleich.

Heizgradtage sind ein nützliches Werkzeug zur Abschätzung des Heizenergiebedarfs und können bei der Planung von Heizsystemen, der Berechnung von Heizkosten und der Durchführung von Energieaudits hilfreich sein.

Gradtagzahl

Die Gradtagszahl ist eine Methode zur Schätzung des Energiebedarfs für Heizung und Kühlung in Gebäuden. Sie misst die Abweichung der Außentemperatur von einer bestimmten Basistemperatur oder Heizgrenze über einen bestimmten Zeitraum. Normalerweise einen Tag.

Gradtagszahlen werden berechnet, indem die Differenz zwischen der durchschnittlichen Außentemperatur und der Heizgrenze (für Heizgradtage) oder der Kühlungsgrenze (für Kühlgradtage) genommen und über die Anzahl der Tage in der Periode summiert wird.

Hier ist ein einfaches Beispiel: Wenn die Heizgrenze 15 Grad Celsius beträgt und die durchschnittliche Außentemperatur an einem Tag 10 Grad Celsius beträgt, dann gibt es an diesem Tag 5 Heizgradtage. Wenn diese Bedingungen über einen Zeitraum von 20 Tagen bestehen bleiben, dann beträgt die Gesamtzahl der Heizgradtage für diesen Zeitraum 100 (5 Grad x 20 Tage).

Gradtagszahlen sind nützlich, um den Energiebedarf für Heizung und Kühlung zu schätzen und zu vergleichen. Sie können bei der Planung von Heiz- und Kühlsystemen, der Berechnung von Energiekosten und der Durchführung von Energieaudits hilfreich sein. Eine Schätzung kann von vielen anderen Faktoren beeinflusst werden. Einschließlich der Qualität der Isolierung und Luftdichtigkeit des Gebäudes, der Effizienz des Heiz- oder Kühlsystems und der Nutzung des Gebäudes.

Nutzungsgrad der Heizungsanlage

Der Nutzungsgrad einer Heizungsanlage ist ein Maß für die Effizienz der Anlage, das angibt, wie viel der in den Brennstoff eingebrachten Energie tatsächlich in nutzbare Wärme umgewandelt wird. Ein höherer Nutzungsgrad bedeutet eine höhere Energieeffizienz.

Der Nutzungsgrad wird normalerweise als Prozentsatz ausgedrückt. Wenn eine Heizungsanlage einen Nutzungsgrad von 90 % hat, bedeutet das, dass 90 % der Energie, die in den Brennstoff eingebracht wird, in nutzbare Wärme umgewandelt wird, während die restlichen 10 % als Abgasverluste in die Umgebung abgegeben werden.

Der Nutzungsgrad von vielen Faktoren beeinflusst werden kann, einschließlich der Art des Brennstoffs, der Qualität und Wartung der Heizungsanlage und der Betriebsbedingungen. Ein gut gewartetes und korrekt eingestelltes Heizsystem wird in der Regel einen höheren Nutzungsgrad haben als ein vernachlässigtes oder falsch eingestelltes System.

Moderne Heizsysteme, insbesondere solche mit Brennwerttechnik, können sehr hohe Nutzungsgrade erreichen, oft über 90 %. Ältere, konventionelle Heizsysteme haben oft niedrigere Nutzungsgrade, manchmal unter 80 %.

Der Nutzungsgrad ist ein wichtiger Faktor bei der Auswahl einer Heizungsanlage. Er beeinflusst direkt die Betriebskosten und die Umweltauswirkungen der Anlage. Eine Anlage mit einem höheren Nutzungsgrad wird weniger Brennstoff verbrauchen und weniger Emissionen produzieren, um die gleiche Menge an Wärme zu erzeugen, als eine Anlage mit einem niedrigeren Nutzungsgrad.

Vollbenutzungsstunden

Vollbenutzungsstunden ist ein Begriff, der oft in der Energieberatung verwendet wird. Es ist eine Methode zur Abschätzung der Gesamtzahl der Stunden, in denen eine Heizungsanlage bei voller Kapazität betrieben wird.

Um die Vollbenutzungsstunden zu berechnen, teilt man die gesamte jährliche Wärmeenergie, die von der Heizungsanlage bereitgestellt wird, durch die Nennleistung der Anlage. Die Nennleistung ist die maximale Menge an Wärmeenergie, die die Anlage pro Stunde erzeugen kann. Nur, wenn sie bei voller Kapazität betrieben wird.

Zum Beispiel, wenn eine Heizungsanlage eine Nennleistung von 10 Kilowatt hat und im Laufe eines Jahres 20.000 Kilowattstunden Wärmeenergie bereitstellt, dann beträgt die Anzahl der Vollbenutzungsstunden 2.000 Stunden (20.000 Kilowattstunden geteilt durch 10 Kilowatt).

Die Vollbenutzungsstunden sind ein nützlicher Indikator für die Auslastung einer Heizungsanlage und können bei der Planung und Dimensionierung von Heizsystemen hilfreich sein. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die tatsächliche Anzahl der Betriebsstunden einer Heizungsanlage von vielen Faktoren abhängen kann, einschließlich der Heizlast, der Klimabedingungen und der Einstellungen des Thermostats.

Die Heizungsanlagen werden in der Praxis oft nicht kontinuierlich bei voller Kapazität betrieben, sondern sich an die aktuelle Heizlast anpasst. Daher kann die Anzahl der Vollbenutzungsstunden nur eine grobe Schätzung der Betriebsstunden der Anlage sein.

Transmissionswärmeverlust

Transmissionswärmeverluste entstehen, wenn Wärme durch die Gebäudehülle – also Wände, Dach, Fenster und Türen – von innen nach außen übertragen wird. Dieser Wärmeverlust entsteht durch den Temperaturunterschied zwischen innen und außen. Wärme fließt immer vom wärmeren zum kälteren Bereich, daher nimmt der Transmissionswärmeverlust zu, je größer der Temperaturunterschied zwischen innen und außen ist.

Die Höhe des Transmissionswärmeverlustes hängt von verschiedenen Faktoren ab:

• U-Wert: Dies ist ein Maß für die Wärmeleitfähigkeit eines Bauteils, z. B. einer Wand oder eines Fensters. Je höher der U-Wert, desto mehr Wärme geht durch das Bauteil hindurch und umgekehrt.
• Fläche: Die Gesamtfläche der Gebäudehülle, durch die Wärme übertragen wird. Größere Flächen führen zu höheren Wärmeverlusten.
• Temperaturdifferenz: Wie bereits erwähnt, ist der Wärmeverlust größer, wenn der Unterschied zwischen Innen- und Außentemperatur größer ist.

Der Transmissionswärmeverlust ist vorwiegend in der Heizperiode von Bedeutung, da er den Heizwärmebedarf eines Gebäudes bestimmt. Ein Gebäude mit hohen Transmissionswärmeverlusten benötigt mehr Heizenergie für die Aufrechterhaltung der behaglichen Innentemperatur.

Daher ist die Reduzierung der Transmissionswärmeverluste durch eine gute Dämmung und den Einsatz energieeffizienter Fenster und Türen ein wichtiger Aspekt der Energieeffizienz im Gebäudebereich.

U-Wert – Wärmedurchgangskoeffizient

Der U-Wert, auch als Wärmedurchgangskoeffizient bezeichnet, ist ein Maß dafür, wie gut ein Material Wärme leitet. Er wird in der Einheit W/(m²K) angegeben und beschreibt die Menge an Wärme (in Watt), die durch einen Quadratmeter eines Materials fließt, wenn der Temperaturunterschied über das Material 1 Kelvin beträgt.

Ein niedriger U-Wert bedeutet, dass das Material ein guter Wärmeisolator ist, da nur wenig Wärme durch das Material hindurchgeht. Ein hoher U-Wert hingegen bedeutet, dass das Material ein schlechter Wärmeisolator ist, da viel Wärme durch das Material hindurchgeht.

U-Werte werden oft verwendet, um die Wärmeleistung verschiedener Teile eines Gebäudes zu vergleichen, wie Wände, Dächer, Fenster und Türen. Fenster werden oft mit einem U-Wert bewertet, um zu zeigen, wie gut sie Wärme isolieren. Ein Fenster mit einem niedrigeren U-Wert wird besser isolieren und daher weniger Wärmeverlust verursachen als ein Fenster mit einem höheren U-Wert.

Der U-Wert eines gesamten Bauteils (wie einer Wand oder eines Fensters) hängt von den U-Werten der einzelnen Materialien ab. Aus denen besteht das Bauteil. Außerdem zeigt es die Art und Weise des Zusammenbaues. Daher ist es bei der Bewertung der Wärmeleistung eines Bauteils oft notwendig, den Gesamt-U-Wert des Bauteils zu berechnen oder zu messen, anstatt nur die U-Werte der einzelnen Materialien zu betrachten.

Lüftungswärmeverlust

Lüftungswärmeverluste entstehen, wenn warme Innenluft aus einem Gebäude entweicht und durch kältere Außenluft ersetzt wird, die erwärmt werden muss. Dies kann durch geplante Lüftung (z. B. durch Lüftungsanlagen) oder durch Undichtigkeiten in der Gebäudehülle (in etwa durch Spalten um Fenster und Türen) geschehen.

Lüftungswärmeverluste können einen erheblichen Anteil des gesamten Heizenergiebedarfs eines Gebäudes ausmachen, insbesondere in Gebäuden, die nicht gut abgedichtet sind oder in denen häufig gelüftet wird. Sie sind auch ein wichtiger Faktor bei der Planung von Heizungs- und Lüftungssystemen.

Die Höhe der Lüftungswärmeverluste hängt von verschiedenen Faktoren ab, u. a.:

• dem Temperaturunterschied zwischen Innen- und Außenluft
• der Menge der ausgetauschten Luft (oft ausgedrückt als Luftwechsel pro Stunde)
• die spezifische Wärmekapazität der Luft

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Lüftungswärmeverluste zu reduzieren, einschließlich der Verbesserung der Luftdichtheit des Gebäudes und der Verwendung von Lüftungssystemen mit Wärmerückgewinnung, die der ausströmenden Innenluft Wärme entziehen und sie auf die einströmende Außenluft übertragen.

Ein gewisses Maß an Lüftung ist erforderlich, um eine gute Raumluftqualität zu gewährleisten und Feuchtigkeitsprobleme zu vermeiden. Das Ziel sollte daher nicht sein, die Lüftung vollständig zu eliminieren, sondern sie effizient zu gestalten und die Lüftungswärmeverluste so gering wie möglich zu halten.

Luftdichtheit n50 – BlowerDoor

Die Differenzdruckmessung, oft auch Blower-Door-Test genannt, ist eine Methode zur Messung der Luftdichtheit eines Gebäudes und wird zur Bestimmung des n50-Wertes verwendet. Der n50-Wert gibt an, wie oft das gesamte Luftvolumen eines Gebäudes pro Stunde ausgetauscht wird, wenn zwischen innen und außen ein Druckunterschied von 50 Pascal besteht.

Ablauf eines typischen BlowerDoor-Tests: 

• Alle Fenster und Außentüren des Gebäudes werden geschlossen. Lüftungsöffnungen und Kamine werden abgedichtet.
• Ein großes Gebläse (das „Blower Door“) wird in eine Außentüröffnung eingebaut. Mit diesem Gebläse kann Luft aus dem Gebäude gesaugt oder in das Gebäude geblasen werden.
• Das Gebläse wird verwendet, um einen Druckunterschied von 50 Pascal zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Gebäudes zu erzeugen. Dies entspricht ungefähr dem Druckunterschied, den ein Wind mit einer Geschwindigkeit von 20 km/h erzeugen würde.
• Während der Ventilator läuft, wird gemessen, wie viel Luft er bewegen muss, um die Druckdifferenz von 50 Pascal aufrechtzuerhalten. Dies ist ein Maß für die Luftmenge, die durch Undichtigkeiten in der Gebäudehülle entweicht oder eindringt.
• Der n50-Wert wird dann berechnet, indem die Luftmenge, die der Ventilator pro Stunde bewegen muss, durch das Gebäudevolumen dividiert wird.

Folgende Grenzwerte müssen eingehalten werden:

• für Gebäude ohne raumlufttechnische Anlagen 3,0 -1 und
• bei Gebäuden mit raumlufttechnischen Anlagen 1,5 -1 nicht überschreiten.
• Bei Gebäuden oder Gebäudeteilen mit einem Innenvolumen von mehr als 1500 m3 wird zur Beurteilung der Gebäudehülle zusätzlich die Luftdurchlässigkeit q50 nach DIN EN 13829:2001-02 herangezogen:
• Sie darf den Wert von 3,0 m3/(h∙m2) nicht überschreiten.“

Weiterhin werden in DIN 4108-7 maximale n50-Werte empfohlen, die je nach Lüftungssystem und empfohlener Gebäudevorbereitung 1,0 h-1, 1,5 h-1 oder 3,0 h-1 betragen sollen.

Ein niedriger n50-Wert weist auf eine gute Luftdichtheit hin.