Fachbegriffe der Energieberechnung

Primärenergiebedarf
Der Primärenergiebedarf gibt an, wie viel Energie ein Gebäude inklusive aller vorgelagerten Prozesse tatsächlich „verbraucht“. Er berücksichtigt nicht nur die Energie, die im Gebäude ankommt (z. B. in Form von Strom oder Gas), sondern auch Verluste, die bei Gewinnung, Umwandlung und Transport des Energieträgers entstehen. Damit liefert dieser Wert eine fundierte Grundlage zur ökologischen Bewertung eines Gebäudes.
Q_P = Q_E x f_P
Q_P = Primärenergiebedarf in Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr
Q_E = Endenergiebedarf in Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr
f_P = Primäeenergiefaktor


Endenergiebedarf
Der Endenergiebedarf beschreibt die Energiemenge, die ein Gebäude benötigt, um alle energetischen Funktionen wie Heizen, Warmwasser und Lüften zu erfüllen. Er berücksichtigt Verluste innerhalb der technischen Systeme, jedoch nicht die vorgelagerten Verluste bei der Energieerzeugung. Die Endenergie ist maßgeblich für die Auslegung der Haustechnik.

Q_E = Q_n x e_g

Q_E = Endenergiebedarf in Kilowattstunden pro Jahr
Q_n = Nutzenergiebedarf in Kilowattstunden pro Jahr
e_g = Erzeugeraufwandszahl



Primärenergiefaktor
Der Primärenergiefaktor ist ein dimensionsloser Kennwert, der angibt, wie viel Primärenergie notwendig ist, um eine bestimmte Menge Endenergie bereitzustellen. Er variiert je nach Energieträger. Regenerative Energien wie Photovoltaik haben sehr niedrige Werte, fossile Energieträger wie Kohle oder Öl deutlich höhere. Beispiel: Strom aus fossilen Quellen ≈ 1,8–2,0, Erdgas ≈ 1,1, Ökostrom ≈ 0,0.
f_P 


Heizwärmebedarf

Der Heizwärmebedarf ist die Energiemenge, die erforderlich ist, um die gewünschten Innenraumtemperaturen während der Heizperiode aufrechtzuerhalten. Er berücksichtigt Transmissions- und Lüftungswärmeverluste sowie Wärmegewinne durch Sonneneinstrahlung und interne Quellen. Ein niedriger Heizwärmebedarf ist ein Zeichen für eine gute thermische Gebäudehülle.
Q_H = (H_T + H_V) x G_t x n x (Q_i + Q_s)

Q_H = Heizwärmebedarf in Kilowattstunden und Jahr
H_T = Transmissionswärmeverlust in Watt pro Kelvin
H_V = Lüftungswärmeverlust in Watt pro Kelvin
G_t = Gradtagszahl
n = Nutzungsgrad dimensionslos
Q_i = Interne Gewinne in Kilowattstunden pro Jahr
Q-S = Solare Gewinne in Kilowattstunden pro Jahr



Spezifischer Heizwärmebedarf

Dieser Wert bezieht den Heizwärmebedarf auf die beheizte Nutzfläche eines Gebäudes. Angegeben in kWh pro Quadratmeter und Jahr, erlaubt er den Vergleich unterschiedlicher Gebäudetypen oder -größen hinsichtlich ihrer Energieeffizienz. Er ist eine wichtige Kenngröße im Energieausweis.
q_H = Q_H / A

q_H = Spezifischer Heizwärmebedarf in Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr
Q_H = Heizwärmebedarf in Kilowattstunden pro Jahr
A = Bezugsfläche in Quadratmeter



Heizlast
Die Heizlast beschreibt die Wärmemenge pro Zeit, die erforderlich ist, um ein Gebäude auch bei tiefster Außentemperatur behaglich warm zu halten. Sie dient zur Dimensionierung von Heizsystemen und berücksichtigt neben den Gebäudeverlusten auch Normtemperaturen, Nutzerverhalten und Luftwechsel.
O_HL = H_T + Q_V + O_RH

O_HL = Heizlast in Watt zur Aufrechterhaltung der Raumtemperatur
H_T = Transmissionswärmeverlust in Watt pro Kelvin
Q_V = Lüftungswärmeverlust in Watt
O_RH = Zusätzliche Aufheizleistung in Watt



Transmissionswärmeverlust
Transmissionswärmeverluste entstehen, wenn Wärme durch die Bauteile eines Gebäudes (Wände, Fenster, Dach, etc.) aufgrund eines Temperaturunterschieds nach außen abfließt. Die Höhe des Verlustes hängt von der Dämmqualität (U-Wert), der Fläche und dem Temperaturunterschied ab.
H_T = (U x A x F_x) + (WB x L)
H_T = Transmissionswärmeverlust in Watt pro Kelvin
U = Wärmedurchgangskoeffizient des Bauteils in Watt pro Quadratmeter x Kelvin
A = Fläche des Bauteils in Quadratmeter
F_X = Temperaturkorrekturfaktor, Bauteil grenzt an Außenlust, Erdreich oder unbeheitze Räume
WB = Langenbezogener Wärmebrückenzuschlag in Watt pro Meter
L = Länge der Wärmebrücke in Meter



Lüftungswärmeverlust
Lüftungswärmeverluste entstehen durch den Austausch von warmer Innenluft mit kälterer Außenluft – sei es durch natürliche Lüftung (z. B. Fenster) oder durch Lüftungsanlagen. Auch hier spielt der Temperaturunterschied eine wichtige Rolle.
Q_V = V. x p x c_p x ^V
Q_V = Lüftungswärmeverlust in Watt
V. = Luftvolumenstrom in Kubikmeter pro Sekunde
p = Luftdichte in Kilogramm pro Kubikmeter
c_p = Spezifische Wärmekapazität der Luft in Joule pro Kilogramm
^V = Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Aussenluft



Wärmeleitfähigkeit
Die Wärmeleitfähigkeit Lambda beschreibt, wie gut ein Material Wärme leitet. Je kleiner der Wert, desto besser ist das Material zur Wärmedämmung geeignet. Die Einheit ist Watt pro Meter mal Kelvin. Dämmstoffe wie Mineralwolle oder Polystyrol haben besonders niedrige Werte.
^


Wärmedurchlasswiderstand

Der Wärmedurchlasswiderstand ergibt sich aus der Schichtdicke eines Bauteils dividiert durch seine Wärmeleitfähigkeit. Er beschreibt, wie stark ein einzelnes Bauteil der Wärmeleitung entgegenwirkt – ein Baustein des Gesamtwiderstands einer Wand oder Decke.
R_1 = d / ^

R = Wärmedurchlasswiderstand in Quadratmeter mal Kelvin pro Watt
d = Schichtdicke des Materials in Meter
^ = Wärmeleitfähigkeit des Materials in Watt pro Meter mal Kelvin



Wärmeübergangswiderstand innen
Dieser Widerstand beschreibt den Wärmeübergang von der Raumluft auf die innere Oberfläche eines Bauteils. Er hängt von Luftbewegung und Strahlung ab und ist in Normen standardisiert. Typischer Wert: ca. 0,13 m²K/W für Wände bei einem horizontalen Wärmestromverlauf.
Rsi



Wärmeübergangswiderstand außen

Analog zum Innenwiderstand gibt der Außenwiderstand den Wärmeübergang von der Bauteiloberfläche an die Außenluft an. Auch dieser Wert ist normativ festgelegt. Typischer Wert: ca. 0,04 m²K/W bei horizontalen Wärmestrom.
Rse


Gesamtwärmedurchgangswiderstand
Der Gesamtwärmedurchgangswiderstand ist die Summe aller einzelnen Wärmewiderstände eines Bauteils inklusive der Innen- und Außenoberflächen. Je größer dieser Wert, desto besser ist die Dämmwirkung des gesamten Bauteils. Formel für eine 5-Schichtige Außenwand.
R_T = Rsi + (R_1) + (R_2) + (R_3) + (R_4) + (R_5) + Rse

R_T = Gesamtwärmedurchgangswiderstand in Quadratmeter mal Kelvin pro Watt
Rsi = Wärmeübergangswiderstand an der Raumseite (0,13) in Quadratmeter mal Kelvin pro Watt
Rse = Wärmeübergangswiderstand an der Außenseite (0,04) in Quadratmeter mal Kelvin pro Watt
R_1 = Wärmedurchlasswiderstand der 1. Schicht (Innenputz)
R_2 = Wärmedurchlasswiderstand der 2. Schicht (Außenwand)
R_3 = Wärmedurchlasswiderstand der 3. Schicht (Dämmung)
R_4 = Wärmedurchlasswiderstand der 4. Schicht (Ruhende Luftschicht)
R_5 = Wärmedurchlasswiderstand der 5. Schicht (Außenklinker oder Putz)



Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert)

Der U-Wert gibt an, wie viel Wärme pro Quadratmeter Bauteilfläche und Kelvin Temperaturdifferenz nach außen dringt. Je kleiner der U-Wert, desto besser die Dämmung oder das Material.
U = 1 / R_T

U = Wärmedurchgangskoeffient in Watt pro Quadratmeter mal Kelvin
R_T = Gesamtwärmedurchgangswiderstand




Interne Gewinne
Zu den internen Gewinnen zählen alle Wärmequellen im Gebäudeinneren, die zum Heizen beitragen: z. B. Körperwärme der Bewohner, Abwärme von elektrischen Geräten und Beleuchtung. Diese reduzieren den rechnerischen Heizbedarf.
Q_i



Solare Gewinne
Solare Gewinne entstehen durch Sonneneinstrahlung auf transparente Bauteile (meist Fenster). Je nach Fenstergröße, Ausrichtung und Verschattung können diese Gewinne einen bedeutenden Beitrag zur Deckung des Heizwärmebedarfs leisten.
Q_s



Heizwärmegutschrift
Die Heizwärmegutschrift bezeichnet die energetisch anrechenbare Entlastung des Heizwärmebedarfs durch interne und solare Gewinne. Sie fließt in die Berechnung des tatsächlichen Energiebedarfs ein und reduziert die rechnerische Heizenergie.
Q_HG = Q_s x n_s + Q_i x n_i
Q_HG = Heizwärmegutschrift in Kilowattstunden
Q_s = Solare Wärmegewinne
n_s = Nutzungsgrad der solaren Gewinne
Q_i= Interne Wärmegewinne
n_i = Nutzungsgrad der internen Gewinne