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Dimensionierung

 
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Überschlägige Auslegung von Heizkörpern

Ausgangspunkt für die Dimensionierung ist immer die Ermittlung der HeizlastHeizlast
Die Heizlast ist jene Heizleistung, die einem Raum ständig zugeführt werden muss, um eine Temperatur im Raum von z. B. 20 °C konstant zu halten. Sie muss demnach genauso groß sein, wie die Summe der Wärmeverluste aus Wärmeleitung (Transmissionswärmebedarf) und Lüftung(Lüftungswärmebedarf). Die rechnerische Grundlage ist die DIN EN 12831.
des Raumes. Die Heizlast wird von den baulichen Gegebenheiten (WärmedämmungWärmedämmung
Eine Wärmedämmung mindert den Wärmestrom von der warmen zur kälteren Seite eines Bauteiles. Dazu werden Stoffe mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit (Wärmedämmstoff) als Schicht zwischen Warm und Kalt eingebracht. Eine sehr gute Wärmedämmung wird mit einem Vakuum erzielt (Thermoskanne). Auch ruhende Luft dämmt den Wärmefluss sehr gut. Um eine hohe Wärmedämmwirkung zu erzielen, dürfen Wärmedämmstoff(e) nicht durchströmt werden und eine bestimmte Einbaudicke nicht unterschreiten.
der Wände, Fenster und Decken), dem LüftungswärmebedarfLüftungswärmebedarf
Der Lüftungswärmebedarf ist die Wärmemenge, die bei einem hygienisch notwendigen Luftwechsel zur Erwärmung der zugeführten Frischluft (Außenluft) erforderlich ist.
sowie der Temperaturdifferenz zwischen innen und außen bestimmt.

Die zu installierende Gesamtwärmeleistung (KonvektionsleistungKonvektionsleistung
Die Konvektionsleistung (oder Lufterwärmungsleistung) stellt einen Teil der Wärmeleistung eines Heizkörpers dar (außerdem Strahlungsleistung). Zur Vergrößerung der wirksamen, Wärme tauschenden Fläche und damit der Lufterwärmungsleistung (Erhöhung der Konvektion) befinden sich an der Rückseite von Plattenheizkörpern senkrecht angeordnete Konvektionsbleche. Wärmeführende Rohrleitungen können mit ringförmig angeordneten Blechen (Rippenrohr) oder ähnlichen Konstruktionen zu einer höheren Konvektionsleitung gebracht werden. Solche Konstruktion werden bei Randleistenheizungen eingesetzt.
plus Wärmstrahlungsleistung) Heizkörper muss der Heizlast des Raumes mindestens entsprechen. Überdimensionierungen, also größere Heizkörper als benötigt, sind dagegen unschädlich. Sie führen nicht zu einem Mehrverbrauch an Heizenergie, im Gegenteil. Durch die damit verbundene Möglichkeit die Heizwassertemperatur abzusenken, verringern sich die Verluste bei der Wärmeerzeugung und Verteilung. Das gilt auch bei einer Aufteilung der benötigten LeistungLeistung
Die Leistung ist die pro Zeiteinheit umgesetzte oder verbrauchte Energiemenge (Wärme oder Strom). Die Einheit der Leistung ist das Watt (Kurzzeichen W, 1000 W = 1 kW - ein kiloWatt). Die in Anspruch genommene oder abgegebene Leistung ergibt sich, indem die verbrauchte Energiemenge (angegeben in kWh) durch die Zeit (in Stunden h) dividiert wird. Ein Heizgerät mit einer Leistung von 2 kW (Heizkörper, Elektrokonvektor o.ä.) verbraucht bei ununterbrochenem Betrieb in einer Stunde 2 kWh Wärme ab und verbraucht dabei auch 2 kWh Energie.
auf mehrere Heizkörper. Wir empfehlen die HeizleistungHeizleistung
Die Heizleistung ist die von einem Wärmeerzeuger, Heizkörper oder einer Flächenheizung in einer bestimmten Zeit (z. B. einer Stunde) abgegebene nutzbare Heizwärme. Sie wird angegeben in Watt bzw. kW (kiloWatt). Die Heizleistung muss mindestens der Heizlast des Raumes, einer Gebäudezone bzw. des Gebäudes entsprechen. 
des Heizkörpers 1,3- bis 1,5-fach größer zu wählen als es die berechnete Heizlast erfordert.

Die Wärmeleistung eines gegebenen Heizkörpers ist keine Konstante, sondern abhängig von der Anschlussart und vor allem von der Temperatur des Heizungswassers (OberflächentemperaturOberflächentemperatur
Die Oberflächentemperatur eines Bauteiles, z. B. eines Wandabschnittes oder einer Verglasung, ist vor allem abhängig von der innenseitigen Raumlufttemperatur, der Außentemperatur und dem Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Wert) des Bauteils. Eine weitere Einflussgröße ist der Wärmeübergangswiderstand beider Oberflächen zum angrenzenden Medium. Die Höhe der Oberflächentemperatur auf der Innenseite des Bauteils ist von erheblicher Bedeutung - einerseits wegen des Einflusses auf die empfundene Behaglichkeit, andererseits wegen einer möglichen Tauwasserausscheidung. Für das Wachstum der Schimmelpilze ist sogar nur die Erhöhung der relativen Raumluftfeuchtigkeit durch das Absenken Lufttemperatur unmittelbar über kühleren Oberflächen maßgebend. Ziel jeder bautechnischen Planung muss das Erreichnen einer hohen, möglichst nahe der Raumlufttemperatur liegenden Oberflächentemperatur sein. Das Ziel wird erreicht durch sehr gute und wärmebrückenfreie Wärmedämmung der Außenbauteile.
des Heizkörpers). Beim Einsatz von Plattenheizkörpern aus dem Baumarkt ist also darauf zu achten, dass die auf der Verpackung angegebene Wärmeleistung sich auf hohe Heizwassertemperaturen (90 °C VorlaufVorlauf
Mit Vorlauf bezeichnet man die Rohrleitung eines Heizungssystems, in der das Heizungswasser vom Heizkessel weggehend zum Heizköper hinfließt oder, bei Solaranlagen, die Rohrleitung vom Solarkollektor zum Speicher in Strömungsrichtung der Solarflüssigkeit. Der Vorlauf hat im Regelfall eine höhere Temperatur als der Rücklauf. 
) bezieht. Bei niedrigeren Heizwassertemperaturen sinkt die Heizleistung ganz erheblich. Verlangen Sie daher ein Datenblatt, woraus hervorgeht, welche Leistung der Heizkörper bei 70 °C, bei 60 ° oder bei 50 °C hat. Farbe und Material des Heizkörpers sind nahezu bedeutungslos. Verwenden Sie allerdings keine metallisch glänzenden Oberflächen, Chrom, Silber- oder Bronzeanstriche.

Bei Neuanlagen mit einem Niedertemperatur-HeizkesselNiedertemperatur-Heizkessel
Mit Niedertemperatur-Heizkessel bezeichnet man einen Heizkessel, der auch im Dauerbetrieb mit einer geringen Eintrittstemperatur des Heizungsrücklaufwassers von 35 bis 40 Grad Celsius betrieben werden kann und in dem es unter bestimmten Umständen zur Kondensation des in den Abgasen enthaltenen Wasserdampfes kommen kann und darf. Der Kessel, der oft auch kurz als NT-Kessel bezeichnet wird, ist für den Betrieb mit sehr niedrigen bzw. für variable Kesselwassertemperaturen in gleitender Betriebsweise geeignet. Der Normnutzungsgrad eines Niedertemperatur-Heizkessel erreicht heute über 90 %. Einen noch besseren Normnuntzungsgrad um 100 % erreichen Brennwertheizgeräte.
sollte die maximale VorlauftemperaturVorlauftemperatur
Mit Vorlauftemperatur bezeichnet man die Temperatur des zum Heizkörper hinfließenden Heizungswasser. Sie liegt je nach Außentemperatur bei außentemperaturgeführten Heizungsregelungen zwischen 35 und 70°C. Anlagen mit reinen Flächenheizungen (Fußboden-, Wandheizungen) kommen mit 25 bis 40°C aus. Bei Heizungsanlagen ohne Heizungsmischer ist die Vorlauftemperatur gleich der Temperatur des Kesselwassers.
- die sogenannte AuslegungstemperaturAuslegungstemperatur
Die Auslegungstemperatur ist die maximale (notwendige) Temperatur des Heizungswassers, die bei der tiefsten Wintertemperatur gerade ausreicht, um das Gebäude durch die Heizungsanlage mit der erforderlichen Wärmemenge zu versorgen. Die erforderliche Heizkörperleistung jedes einzelnen Raumes wird für diesem Fall bestimmt. Sie muss mindestens der Heizlast bei Auslegungstemperatur entsprechen. Die Auslegungstemperatur ist abhängig von den örtlichen Klimabedingungen und liegt in Deuschland meist zwischen -12°C und -16°C.
- keinesfalls größer als 70 °C gewählt werden. Bei den empfehlenswerteren BrennwertheizgerätenBrennwertheizgerät
Ein Brennwertheizgerät ist ein Heizkessel bzw. eine Therme, das bzw. die in der Lage ist, den Brennwert, also den vollständigen Energieinhalt eines Brennstoffes zu nutzen. Die dazu erforderliche Rückgewinnung der Verdampfungswärme des bei der Verbrennung entstehenden Wasserdampfes wird durch besondere konstruktive Maßnahmen im Gerät realisiert. Diese haben eine maximale Kondensation des Wasserdampfes zum Ziel. Die Energieeinsparung liegt je nach Brennstoff gegenüber Niedertemperatur-Heizkesseln bei 10 % bis 15 %.
sollten die Heizkörper so dimensioniert werden, dass mit einer maximalen Heizwassertemperatur von 60 °C geheizt werden kann. Wegen der gleitenden Betriebsweise beider Kesselarten ergeben sich im Schnitt noch deutlich niedrigere Heizwassertemperaturen.

Heizungsanlagen, die mit niedrigen Heizwasser-Temperaturen betrieben werden können, haben Vorteile. Sie zeichnen sich aus durch

Bei bestehenden Heizungsanlagen ist zu klären, ob bei gegebenen Heizflächen (Plattenheizkörper, Radiatoren oder KonvektorenKonvektor
Der Konvektor (oder Konvektionsheizkörper, Konvektortruhe) ist ein Heizkörper, der so konstruiert ist, dass er nahezu die gesamte Wärme durch Konvektion abgibt. Ein Konvektor in einem Warmwasserheizungssystem benötigt zur Bereitstellung der Nennwärmeleistung eine hohe Vorlauftemperatur und eignen sich daher nicht in einem Heizsystem mit niedrigen Für spezielle Aufgaben (temporäre Einzelraumheizung) sind auch Elektrokonvektoren im Hnadel.
) der Einbau eines Niedertemperatur-Heizkessels oder - besser noch - eines Brennwertheizgerätes, also der Betrieb der Heizungsanlage mit abgesenkten Heizwassertemperaturen, überhaupt möglich ist (siehe dazu »› Sind größere Heizkörper notwendig?).

Eine möglichst exakte Ermittlung der Heizlast der Räume bzw. des Hauses ist empfehlenswert, um Fehldimensionierungen zu vermeiden. Der Rechenweg (DIN EN 12831DIN EN 12831
In dieser DIN finden sich die Berechnungsgrundlagen für die Ermittlung der Heizlast von Wohngebäuden. Bis 30.09.2004 durfte nach der alten Vorschrift, der DIN 4701, gerechnet werden.
) ist allerdings aufwendig und wird selbst vom Heizungsinstallateur nur selten durchgeführt. Er verlässt sich meist auf sein geübtes Auge und einige Faustgrößen.

Raumsituation, Raumhöhe 2,60 mFaustgröße, cirka Heizlast pro m2Ergebnis
ungedämmter Ziegel-Altbau, 24 cm, Eckraum, zwei Fenster Raumtemperatur 21 °C, 20 m2160 WattWatt
Das Watt ist die physikalische Einheit der Leistung. Leistung ist die Arbeit, die pro Zeiteinheit verrichtet werden kann.
  • Ein Heizkessel hat eine thermische Leistung von z. B. 18 kW (also 18000 Watt), wenn er in einer Stunde eine Wärmearbeit von 18 kWh verrichten kann. Dazu muss er etwa 1,8 Liter Heizöl oder 1,8 m³ Erdgas verbrennen.
  • Die elektrische Leistung ist das Produkt aus Spannung (Volt) und Stromstärke (Ampere). Ein Fotovoltaikmodul hat eine Leistung von 50 Watt, wenn es bei einer Spannung von 12 Volt eine Stromstärke von ca. 4,2 Ampere liefert.
pro m2
20 x 160 Watt = 3200 Watt, unter jedes Fenster ein Heizkörper mit 1600 Watt Leistung
ungedämmter Ziegel-Altbau, 24 cm, Eckraum, ein Fenster Raumtemperatur 24 °C (Bad), 8 m2200 Watt pro m28 x 200 Watt = 1600 Watt, ein Heizkörper unter dem Fenster
ungedämmter Ziegel-Altbau, 36 cm, zwei Fenster, eine Außenwand, 21 °C, 20 m2,130 Watt pro m220 x 130 Watt = 2600 Watt, unter jedes Fenster ein Heizkörper mit 1300 Watt
gedämmter Ziegelneubau, 36 cm LeichthochlochziegelLeichthochlochziegel
Leichthochlochziegel (LHZ) haben eine mittlere bis geringe Rohdichte bei relativ hoher Festigkeit. Die Wärmeleitfähigkeit ist je nach Festigkeit gering (minimal etwa 0,10 W/mK). Die Steine werden aus tonigen Massen unter Zusatz von porenbildenden Stoffen, wie Sägespänen, Braunkohlengrus, Torfmull, Polystyrol -Kügelchen hergestellt. Beim anschließenden Brennnen verbrennen die Zusatzstoffe und bilden wärmedämmende Hohlräume. Polystyrol-Kügelchen als Porenbildner verbrennen rückstandsfrei. Um eine Durchströmung der Hohlkammern zu vermeiden, werden hochwärmedämmende Ziegel heute mit Füllstoffen, wie Perlite, Styroporkügelchen o.ä. verfüllt.
(z.B. PorotonPoroton
Leichthochlochziegel der Marke PorotonPoroton ist eine Markenbezeichnung, die Steine gehören zu den Leichthochlochziegeln (LHZ). Die Hohlkammern der Steine werden, um eine sehr niedrige Wärmeleitfähigkeit zu erzielen, heute z.B. mit Perliten verfüllt. Man erreicht so ein Lambda von ≤ 0,08 W/mK. Wände von knapp 50 cm Stärke erzielen einen U-Wert von 0,18 W/m²K, mit denen das Passivhausniveau erreicht werden kann.
) oder PorenbetonPorenbeton
PorenbetongefügePorenbeton ist ein moderner Wandbaustoff mit relativ geringer Wärmeleitfähigkeit (im Minimum bei etwa 0,10 W/mK). Der Baustoff erreicht bei niedriger Rohdichte eine relativ hohe Festigkeit. Porenbeton besteht aus Kalk und/oder Zement, sowie feinen Sanden. Der Ausgangsmasse wird ein gasbildender Zusatz, z.B. Aluminiumpulver (reagiert mit dem Wasser unter Abspaltung von Wasserstoff), beigemischt. Die geblähte Masse wird anschließend im Dampf gehärtet.
(Gas-Beton), Eckraum, zwei Fenster, 21 °C, 20 m2
100 Watt pro m220 x 100 Watt = 2000 Watt, unter jedes Fenster ein Heizkörper mit 1000 Watt
gedämmter Ziegelneubau, 36 cm Leichthochlochziegel (z.B. Poroton) oder Porenbeton (Gas-Beton),  eine Außenwand, zwei Fenster, 21 °C, 20 m270 Watt pro m220 x 70 Watt = 1400 Watt, unter jedes Fenster ein Heizkörper von 700 Watt
NiedrigenergiehausNiedrigenergiehaus
Ein Niedrigenergiehaus ist ein Gebäude mit einem vergleichsweise niedrigen Energiebedarf (kleiner 100 kWh/m²) für Raumwärme und Warmwasserbereitung gegenüber dem Durchschnitt (etwa 200 kWh/m²) der Hausbestandes bei gleicher Nutzung. Dies wird vor allem duch eine besonders gut geplante und sorgfältig ausgeführte Wärmedämmung aller Bauteile erreicht. Ein Niedrigenergiehaus ist an keine bestimmte Bauweise gebunden, wohl aber an die Berücksichtigung verschiedener Planungsprinzipien. Auch Altbauten konventioneller Bauweise eigen sich bei entsprechender Planung zur Umgestaltung in ein Niedrigenergiehaus. Bei Neubauten ist das Erreichen des Niedrienergiehausstandards Pflicht, jedoch ist durch geringe Mehraufwendungen auch ein Verbrauch von weniger als 50 kWh/m² schon möglich.
, Werte 30 % unter der gültigen Energieeinspar-Verordnung, je nach Raum
30 - 60 Watt pro m2 


© by f.nowotka | zuletzt geändert am: 25.11.2007 | 183399 x gelesen


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