Lernfeld 7 · Prüfung Teil 2

Wärmeverlust und U-Wert

Wärmeverlust und U-Wert verständlich: Transmissions- und Lüftungswärmeverlust, Wärmedurchgang durch Bauteile und Heizlast.

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Darum geht es

Ein beheiztes Gebäude verliert Wärme auf zwei Wegen. Durch Wände, Fenster, Dach und Boden geht Transmissionswärme verloren, durch Undichtheiten und Lüften Lüftungswärme. Beide zusammen ergeben vereinfacht die Norm-Heizlast, für die der Wärmeerzeuger und die Heizflächen ausgelegt werden. Das genaue Verfahren beschreibt DIN EN 12831.

Der Wärmedurchgangskoeffizient $U$ gibt an, wie viel Wärme je Quadratmeter Bauteil und Kelvin Temperaturunterschied hindurchgeht. Ein kleiner U-Wert bedeutet gute Dämmung. Du berechnest ihn aus den Wärmedurchlasswiderständen der Schichten, also Dicke durch Wärmeleitfähigkeit, plus den Wärmeübergangswiderständen innen und außen.

Für die Lüftung rechnest du mit Raumvolumen, Luftwechsel und Temperaturdifferenz. Die Temperaturdifferenz bildest du zwischen Raum und Norm-Außentemperatur, einem für den Standort festgelegten tiefen Auslegungswert. Wird ein Haus gedämmt oder bekommt es neue Fenster, sinkt die Heizlast; ein neuer Kessel mit alter Leistung wäre dann überdimensioniert.

Das solltest du dir merken

Kleiner U-Wert heißt wenig Wärmeverlust.
Heizlast vereinfacht gleich Transmissions- plus Lüftungswärmeverlust.
Temperaturdifferenz von innen gegen die Norm-Außentemperatur bilden, Minuszeichen beachten.
Nach Dämmung die Heizlast neu berechnen, statt die alte Kesselleistung zu übernehmen.

Formeln

Transmissionswärmeverlust: $Φ_{T} = U \cdot A \cdot Δ ϑ$; $Φ_{T}$ in W, $U$ in W/(m²·K), $A$ Bauteilfläche in m², $Δ ϑ$ Temperaturdifferenz in K
U-Wert eines Bauteils: $U = \frac{1}{R _{s i} + \sum \frac{d}{λ} + R _{se}}$; $d$ Schichtdicke in m, $λ$ Wärmeleitfähigkeit in W/(m·K), $R_{s i}$ , $R_{se}$ Wärmeübergangswiderstände in m²·K/W
Lüftungswärmeverlust: $Φ_{V} = 0, 34 \cdot n \cdot V \cdot Δ ϑ$; $Φ_{V}$ in W, $0, 34 Wh/(m^{3} \cdotK)$ Wärmekapazität der Luft, $n$ Luftwechsel in 1/h, $V$ Raumvolumen in m³
Norm-Heizlast vereinfacht: $Φ_{H L} = Φ_{T} + Φ_{V}$; $Φ_{H L}$ Heizlast des Raums oder Gebäudes in W

Typische Fehler in der Prüfung

Temperaturdifferenz mit negativer Außentemperatur falsch gebildet, 20 °C und −12 °C ergeben 32 K, nicht 8 K.
Schichtdicke in cm statt in m in $d / λ$ eingesetzt.
Wärmeübergangswiderstände bei der U-Wert-Berechnung vergessen.

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Zufallszahlen

Eine Außenwand mit $A = 33 m^{2}$ und $U = 1, 3 W/(m^{2} \cdotK)$ trennt Räume mit $20 ° C$ innen und $- 10 ° C$ außen. Wie groß ist der Transmissionswärmeverlust? Runden Sie auf ganze Watt.

Tipps aus der Werkstatt

Transmissionswärmeverlust Q̇ = U · A · ΔT. Der U-Wert in W/(m²·K) sagt, wie viel Wärme je Quadratmeter und Kelvin durch das Bauteil geht: kleiner U, besser gedämmt.
U = 1 / (Rsi + Σ d/λ + Rse). Innen rechnest du bei Außenwänden mit Rsi = 0,13 m²·K/W, außen mit Rse = 0,04 m²·K/W. Jede Schicht trägt d / λ bei, d in m.
Für die Heizlast gilt ΔT zwischen Norm-Innentemperatur (Wohnraum 20 °C, Bad 24 °C) und Norm-Außentemperatur des Ortes, zum Beispiel −12 °C. Norm-Heizlast = Transmission + Lüftung.

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16 Aufgaben zu „Wärmeverlust und U-Wert“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Anlagenmechaniker/-in SHK (2016), Lernfeld 7; DIN EN 12831 (Heizlast); DIN EN ISO 6946 (U-Wert). Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.