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Letzte Aktualisierung: 05.04.2022
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Ratgeber: Wärmeverluste durch "Transmission" verstehen & berechnen
- Der temperaturabhängige Wärmeverlust durch Wärmeleitung aus einem Gebäude an die äußere Umgebung, wird durch den Transmissionswärmeverlust quantifiziert.
- Der Transmissionswärmeverlust – kurz: H’T - ist somit auch ein Maß für die Dämmqualität der Außenbauteile eines Gebäudes. Es gilt: Je kleiner der Wert (W/m2K) desto energieeffizienter das Gebäude.
- Um die Heizlast zu berechnen, wird die Norm-Transmissionswärmeverluste ΦT, die Norm-Lüftungswärmeverluste ΦV und die zusätzliche Aufheizleistung ΦRH raumweise summiert.
- Praxisrelevanz besitzt der Transmissionswärmeverlust auch im Gebäudeenergiegesetz (GEG), das bei Neubauten und Sanierungen das Unterschreiten zulässiger Höchstwerte des Jahresprimärenergiebedarfs, bauteilbezogener U-Werte sowie H’T einfordert.
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Wie misst man den Wärmeverlust von Gebäuden?
Die Außenhülle eines Gebäudes schafft durch die Verwendung kompakter Baumaterialien eine physische Abtrennung zur äußeren Umgebung. Die Bauteile ermöglichen jedoch keine abgeschlossene Abgrenzung zur äußeren Umgebung.
Mit Blick auf die Thermodynamik weist jeder Baustoff verschiedene Wärmedämm- und Wärmedurchgangseigenschaften auf. Besteht eine Temperaturdifferenz zwischen Innen und Außen, so entsteht ein Energiestrom durch die Gebäudehülle.
Die Wärmeabgabe durch die Gebäudehülle wird als Transmissionswärmeverlust bezeichnet. Je höher die Wärmedämmleistung einer Gebäudehülle, desto geringer der Transmissionswärmeverlust.
Heizungsleistung und Wärmeverlustleistung müssen sich ausgleichen
Wäre ein Gebäude mit den kompakten Baustoffen ein abgeschlossenes, thermodynamisches System, so würde die Wärmeenergie im Gebäude konstant bleiben. Da dies nicht der Fall ist, braucht es eine Heizung, die diesen Wärmeverlust ausgleicht.
Obwohl Passivhäuser je nach Umweltbedingungen keine Heizung benötigen, besteht auch hier ein, wenn auch ein deutlich geringerer, messbarer Heizbedarf. Dieser wird – im Falle eines Passivhauses - durch die Wärmequellen im Haus (Herd, Bewohner, elektrische Geräte, o. Ä.) und einer Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung, teils auch mit z. B. geothermischer Vorwärmung der Zuluft.
Ob normales Haus, oder Passivhaus, ganz grundsätzlich gilt: Um eine konstante Temperatur im Innern gewährleisten zu können, muss die Heizungsleistung gleich der Wärmeverlustleistung sein. Denn je geringer die ausströmende Wärmemenge, desto geringer die Heizungslast.
Kostenreduktion: Lohnt es sich, Wärmeverluste zu senken?
Ein vereinfachtes Beispiel zur Veranschaulichung des Einsparpotentials: Über eine schlecht gedämmte Außenwand ihres Hauses verlieren Sie rund 66 kWh pro m2 und Jahr durch Transmissionswärmeverluste. Bei einer Außenwand von 150 m2 summiert sich der Energieverlust durch Transmission auf 9.900 kWh pro Jahr.
Durch eine äußere Wärmedämmung könnten Sie den Transmissionswärmeverlust auf 14 kWh pro m2 reduzieren. Die bauliche Maßnahme würde 7.800 kWh pro Jahr einsparen. Da Heizöl (1 Liter ≙ 10 kWh) ihr Energieträger ist könnten Sie im Jahr bei einem Preis von 0,60 € pro Liter 468 € einsparen.
Eine Außenwand wird im Durchschnitt alle 25 - 30 Jahre saniert. Über 25 Jahre würden Sie rund 11.700 € Heizölkosten (bei einem gleichbleibenden Preis) durch die Wärmedämmung der Außenwand einsparen. Dem gegenüber stehen die finanziellen Aufwendungen für eine bauliche Sanierung.
Ob es sich für Sie lohnt zu investieren, muss immer im Einzelfall bewertet werden. Eine individuelle erste Einschätzung bietet Ihnen unsere Online-App "Dämmkostenrechner".
Herleitung: Die wichtigsten Variablen bei der Berechnung
Der Transmissionswärmeverlust eines Gebäudes lässt sich aus der Gesamtheit der Gebäudeflächen und den dazugehörigen U-Werten herleiten. Somit ist der Transmissionswärmeverlust
- das Produkt aus allen Bauteilflächen mit entsprechenden U-Werten.
Es müssen demnach alle Gebäudeteile (Außenwände, Dach, Wände und Decken zu unbeheizten Räumen, Abschluss zum Erdreich bzw. Keller) berücksichtigt werden.
Die Wärmeverlustleistung wird in der SI-Maßeinheit Watt (W) pro Kelvin (K), kurz: W/K angegeben.
Die Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Außenumgebung wird in der Einheit Kelvin angegeben. Dabei entspricht eine Temperatur von Null Grad Celsius umgerechnet 273,15 Kelvin und Null Kelvin die niedrigste denkbare Temperatur.
Ist von dem spezifischen Transmissionswärmeverlust H’T die Rede, bezieht sich dieser auf die wärmeübertragende Bauteilfläche in m2. Für den spezifischen Transmissionswärmeverlust (H’T) besteht folgende Formel:
\(H’_{T} = ∑ Temperaturkorrekturfaktor \cdot \text{Fläche des Bauteils} \cdot \text{U-Wert} + \text{Verlust auf Wärmebrücken}\)
Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert)
Der U-Wert, der früher in der Bauphysik auch als k-Wert bezeichnet wurde, ist der Wärmedurchgangskoeffizient – also ein Maß für den Wärmedurchgang. Jeder Baustoff weist unterschiedliche Wärmedurchgangskoeffizienten auf.
Je kleiner der U-Wert (W/m2K) desto besser die Wärmedämmeigenschaft eines Bauteils. Tabelle 1 gibt einige bauteil- und baustoffspezifische U-Werte an. Dabei handelt es sich hier um Richtwerte, die im Einzelfall vor Ort abweichen können und bei Bedarf auf Basis der vorliegenden Substanz berechnet werden müssen.
| Bauteil | Dicke | U-Wert in W/(m2K) |
|---|---|---|
| Außenwand Holzrahmenbau | 25,0 cm | 0,20 |
| Außenwand aus hochporösem Hochlochziegel | 50,0 cm | 0,23 |
| Außenwand aus Porenbeton | 36,5 cm | 0,23 |
| Außenwand mit WDVS aus PUR | 30,0 cm | 0,32 |
| Polystyrol | 10,0 cm | 0,35 |
| Außenwand aus Massivholz | 20,5 cm | 0,50 |
| Innenwand aus Porenbeton | 28,0 cm | 0,60 |
| Lichtbauelement aus Polycarbonat | 5,0 cm | 0,83 |
| Fenster mit Wärmeschutzverglasung | 2,4 cm | 1,30 |
| Außenwand aus Mauerziegeln | 24,0 cm | 1,50 |
| Innenwand aus Mauerziegeln | 11,5 cm | 3,00 |
| Fenster mit Isolierverglasung | 2,4 cm | 3,00 |
| Außenwand aus Beton ohne Wärmedämmung | 25,0 cm | 3,30 |
| Acrylglas (Plexiglas) | 0,5 cm | 5,30 |
| Einfachfenster | 0,4 cm | 5,90 |
Temperaturkorrekturfaktor
Neben den Wärmeverlusten der wärmeübertragenden Gebäudehülle (Fläche des Bauteils x U Wert) werden durch den Temperaturkorrekturfaktor die Wärmeverluste gegen unbeheizte oder niedrigbeheizte Räume sowie das Erdreich berücksichtigt.
Die Tabelle 2 gibt einige Richtwerte aus der maßgebenden DIN V 4108-6 für den Temperaturkorrekturfaktor an.
| Wärmestrom nach Außen über: | Wert |
|---|---|
| Außenwand, Fenster, Decke über die Außenluft | 1 |
| Dach (als Systemgrenze) | 1 |
| Dachgeschossdecke (Dachraum nicht ausgebaut) | 0,8 |
| Wände und Decken zu unbeheizten Räumen | 0,5 |
| Wände und Decken zu niedrigbeheizten Räumen | 0,35 |
| Wände und Decken zu unbeheizten Glasvorbauten je nach Verglasung | 0,8 bis 0,5 |
| Fußboden des beheizten Kellers je nach Umfang der exponierten Bodenfläche | 0,45 bis 0,2 |
Wärmebrücken
Des Weiteren stellen sogenannte "Wärmebrücken" weitere Schwachstellen einer Gebäudehülle dar. Je energieeffizienter ein Gebäude konzipiert wird, desto mehr rücken Wärmebrücken in den Fokus der Planung.
Sie bedürfen dabei besonderer Beachtung: Räumlich begrenzt weisen sie von der Gebäudehülle abweichende Dämmeigenschaften auf. So können geringere oder höhere Energieverluste auftreten als zum Beispiel in einer ebenen Mauerwerksscheibe.
Die Ursachen sind in der Geometrie, der Konstruktion oder den verwendeten Materialien zu finden. Für die Ermittlung der Wärmeverluste durch Wärmebrücken gibt es drei gesonderte Verfahren:
- Planer können einen pauschalen Wärmebrückenzuschlag ΔUWB von 0,1 W/(m2K) berechnen. Dabei werden die Wärmebrücken weder ermittelt noch gedämmt.
- Auf Basis von Beiblatt 2 zur DIN 4108 werden die einzelnen Wärmebrücken einem Ausführungsbeispiel zugeordnet. Erfolgt dieser vereinfachte Nachweis, werden geringere Wärmeverluste angesetzt und der pauschale Wärmebrückenzuschlag beträgt nur noch 0,05 W/(m2K).
- Mit einem detaillierten Nachweis aller Wärmebrücken wird der energetische Verlust der Gebäudehülle wesentlich niedriger angesetzt als bei einem Verfahren mit Pauschalzuschlag. Dazu werden von allen Wärmebrücken die jeweiligen längenbezogenen Wärmedurchgangskoeffizienten Ψ nach DIN EN ISO 10211 ermittelt und summiert.
Formel zur Heizlast-Berechnung
Transmissionswärmeverluste werden aus den vorgenannten Grunden auch zur Berechnung der Heizlast herangezogen. Die sogenannte "Norm-Heizlast" ΦHL (man sagt: Norm-Heizlast Phi HL) umfasst
- die Norm-Transmissionswärmeverlusten ΦT,
- den Norm-Lüftungswärmeverlusten ΦV und
- die zusätzlichen Aufheizleistung ΦRH.
Üblich ist es, die Heizlast raum- beziehungsweise zonenweise ΦHL,i (man sagt: Heizlast Phi HL für einen beheizten Raum i) zu ermitteln. Dann summiert man die einzelnen Raum-Zonenwerte zur Gesamtheizlast des Gebäudes auf.
Auf diese Weise lassen sich Zahl und Leistung der einzelnen Heizkörper ermitteln, so dass ein Wärmeerzeuger dementsprechend dimensioniert werden kann. Die raumweise Heizlast berechnen Sie mit der Formel:
\(Φ_{HL,i} = (Φ_{T,i} + Φ_{V,i}) + Φ_{RH,i}\)
Berechnung der Wärmeersparnis bei einer Außenwand-Dämmung
Nach dem Termin mit einer Energieberatung, haben sich Hauseigentümer aus Hannover dazu entschlossen eine Wärmesanierung der Außenwände ihres Einfamilienhauses (< 350 m2 Gebäudenutzfläche) durchzuführen.
Der Transmissionswärmeverlust der gesamten Gebäudehülle übersteigt nach den Berechnungen der Energieberatung den gesetzlichen Wärmeschutz von 0,40 W/m2K (§ 50 Absatz 2 GEG). Ein Verbandmauerwerk (30 cm) mit einem U-Wert von 1,1 W/m2K bildet die Schwachstelle in der Wärmedämmung.
Dieses soll durch eine zusätzliche Außenwärmedämmung (20 cm) verbessert werden. Nach der Sanierung weist die Außenwand einen U-Wert von 0,15 W/m2K auf.
Die Schlafzimmerwand (15 m2), die im Winter sonst so kühl wirkte, soll nun die flächenbezogene Energieeinsparung durch die zusätzliche Dämmung in kWh pro Jahr veranschaulichen.
- Hannover hat im Schnitt 2286 Heizgradtage (Kelvin x Tag; Kd)
- Temperaturkorrekturfaktor: 1
- Pauschaler Wärmebrückenzuschlag: 0,1 W/m2K
Aus der Beispielberechnung ergibt sich für die Schlafzimmerwand eine Reduktion der Wärmeverluste von 987,55 kWh auf 205,74 kWh pro Jahr.
Gebäudeenergiegesetz (GEG) & Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG)
Das Gebäudeenergiegesetz (kurz: GEG) ist zum 01.11.2020 in Kraft getreten und vereint die bestehende Energieeinsparungverordnung (EnEV), das Energieeinspargesetz (EnEG) und das Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG). Mit dem GEG wird die EU-Richtlinie 2010/31/EU in deutsches Recht umgesetzt.
Die „Bundesförderung für effiziente Gebäude“ (BEG) bündelt ab 2021 die Förderprogramme für energetische Sanierungen – darunter das CO2-Gebäudesanierungsprogramm und das Marktanreizprogramm zur Nutzung Erneuerbarer Energien im Wärmemarkt (MAP) - und für energieoptimierte Neubauten von Wohn- und Nichtwohngebäuden.
Höchstwerte im GEG
Das GEG gibt nicht nur für alle geplanten Neubauten, sondern auch für bestehende Wohn- und Nichtwohngebäude Vorgaben und Richtwerte an. Der Jahresprimärenergiebedarf, sowie spezifische Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Werte), als auch Höchstwerte für spezifische Transmissionswärmeverluste werden durch technische Referenzausführungen im GEG maßgebend festgelegt (Anlage 1 + 2 GEG).
Der Primärenergiebedarf gibt an, wie viel Energie durchschnittlich für Heizen, Lüften, und Warmwasserbereitung gebraucht wird. Er berücksichtigt nicht nur, die genutzte Energie im Gebäude, sondern den gesamten Energiebedarf („von der Wiege bis zu Bahre“) auch für vorgelagerte Prozesse, um z. B. Strom, Gas oder Fernwärme ans Gebäude anzuliefern.
Das gesetzlich vorgegebene Referenzgebäude (Anlage 1 + 2 GEG) wird auch als "KfW 100" bezeichnet. Für künftige Bauherr*innen gelten genaue bauliche Vorgaben für den Wärmeschutz (§ 16 und § 19 GEG). Ein Neubau muss somit eine festgelegte Energieeffizienz erreichen.
Für bereits bestehende Wohn- und Nichtwohngebäude müssen Eigentümer*innen bei dem Primärenergiebedarf (§ 50 Absatz 1 GEG) und bei dem Transmissionswärmeverlust HT (§ 50 Absatz 2 Nr. I - IV GEG) genau hinschauen.
Der Primärenergiebedarf eines bestehenden Gebäudes darf im Vergleich zu einem Gebäude mit gleicher Geometrie, Gebäudenutzfläche und Ausrichtung und der technischen Referenzausführung der Anlage 1, maximal 40 % größer sein.
Ebenso darf der Höchstwert des, auf die wärmeübertragende Gebäudehülle bezogenen Transmissionswärmeverlustes 40 % höher sein. Dabei dürfen jedoch folgende Höchstwerte aus dem GEG nicht überschritten werden:
Einzuhaltende Grenzwerte bei einer BEG-Effizienzhaus-Förderung
Wer ein Haus neu baut oder sanieren möchte, der bekommt dann Zuschüsse von der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG), wenn maximal zulässige Werte für den
- Transmissionswärmeverlust (H’T in % von H’T REF)
- Jahresprimärenergiebedarf (QP in % von QP REF)
eingehalten werden. Die Werte richten sich danach, welcher Effizienzhaus-Typ erreicht wird. In Tabelle 3 finden Sie alle aktuellen Werte der BEG-Effizienzhaus-Förderung:
| Effizienzhaus | QP in % von QP REF | H´T in % von H´T REF |
|---|---|---|
| 40 Plus (Neubau WG) | 40 | 55 |
| 40 (Neubau WG) | 40 | 55 |
| 40 (Altbau WG) | 40 | 55 |
| 40 (Neubau NWG) | 40 | - |
| 40 (Altbau NWG) | 40 | - |
| 55 (Neubau WG) | 55 | 70 |
| 55 (Altbau WG) | 55 | 70 |
| 55 (Neubau NWG) | 55 | - |
| 55 (Altbau NWG) | 55 | - |
| 70 (Altbau WG) | 70 | 85 |
| 70 (Altbau NWG) | 70 | - |
| 85 (Altbau WG) | 85 | 100 |
| 100 (Altbau WG) | 100 | 115 |
| 100 (Altbau NWG) | 100 | - |
| Denkmal (Altbau WG) | 160 | - |
| Denkmal (Altbau NWG) | 160 | - |
Wichtige Fragen (FAQ) auf einen Blick
Was ist der Transmissionswärmeverlust?
Den temperaturabhängigen Wärmeverlust der durch Wärmeleitung aus einem Gebäude an die äußere Umgebung abgegeben wird nennt man Transmissionswärmeverlust (H’T). Dieser ist ein Maß für die Dämmqualität der Außenbauteile eines Gebäudes. Je kleiner der Wert (in Watt / m2 • Kelvin) desto energieeffizienter das Gebäude.
Wie berechnet sich der Transmissionswärmeverlust?
Der Transmissionswärmeverlust eines Gebäudes lässt sich aus der Gesamtheit der Gebäudeflächen und den dazugehörigen U-Werten herleiten. Somit ist der Transmissionswärmeverlust das Produkt aus allen Bauteilflächen mit entsprechenden U-Werten. Für die Berechnung des Transmissionswärmeverlust kann folgende Formel angewendet werden: H’T = ∑ Temperaturkorrekturfaktor x Fläche des Bauteils x U-Wert + Verlust auf Wärmebrücken
Welche Bedeutung hat der Transmissionswärmeverlust?
Der Transmissionswärmeverlust ist nicht nur ein allgemeines Maß für die Güte der Wärmedämmung eines Hauses. Das Gebäudeenergiegesetz GEG schreibt bestimmte Höchstwerte für Neubauten und bestehende Wohn- und Nichtwohngebäude vor. Auch wer Zuschüsse von der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) muss spezielle Höchstwerte einhalten.
Wie reduziert man den Transmissionswärmeverlust?
Durch eine zusätzliche oder bessere Dämmung des Gebäudes oder auch energieeffiziente Fenster reduziert sich der Transmissionswärmeverlust eines Gebäudes. Orientierung bieten die U-Werte, die die Wärmedämmeigenschaft eines Bauteils angeben.
