Heizlastberechnung

DIN EN 12831

Heizungsanlagen in Gebäuden - Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast

Geschichte der Sanitär-, Heizungs-, Klima- und Solartechnik
Abkürzungen im SHK-Handwerk
Bosy-online-ABC

 

Im September 2017 wurde die DIN EN 12831-1 "Energetische Bewertung von Gebäuden - Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast - Teil 1: Raumheizlast" und die DIN EN 12831-3 "Energetische Bewertung von Gebäuden - Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast - Teil 3: Trinkwassererwärmungsanlagen, Heizlast und Bedarfsbestimmung" in Kraft getreten. Die Norm ist schon gültig und jetzt ich auch der Nationaler Anhang - Heizlast DIN SPEC 12831-1 veröffentlicht und wieder zurückgezogen.

 

Ab April 2020 ist die DIN/TS 12831-1:2020-04 in Kombination mit der DIN EN 12831:2017 gültig. Ohne diesen Nationalen Anhang konnte bisher die DIN nicht angewendet werden bzw. führte zu viel zu hohen Heizlasten. Die Berechnung der Heizlast für Trinkwassererwärmungsanlagen wurde in die neue Normenreihe integriert.

Die DIN SPEC 12831-1:2018-10 wurde zurückgezogen.

Die neue Heizlastberechnung ist eine Kombination der
DIN EN 12831 und DIN/TS 12831-1 (Nationaler Anhang)

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Rechner zur Heizlast-Schätzung nach EN 12831

Fünf Verfahren zur Ermittlung der Gebäude-Heizlast bei Wechsel des Wärmeerzeuger
Tom Krawietz, Simon Sporer, Wolf GmbH

Dadurch sind viele Berechnungsgrundlagen der alten DIN ungültig.

 

Die Norm-Heizlast wird für das Gebäude und die Räume durchgeführt. Alle Parameter müssen mit dem Bauherren festgelegt und schriftlich vereinbart werden. Außerdem geht die Berechnung davon aus, dass alle Räume nach den festgelegten Faktoren betrieben werden. Die festgelegten Temperaturen können nur bei einer gleichmäßigen Beheizung aller Räume gewährleistet werden.
Bei der Planung der Beheizung eines Passivhauses (im Volksmund "Thermoskanne") sollte man das "Brett vor dem Kopf" ein wenig weiter wegnehmen oder ein Loch reinbohren. Eine Heizlastberechnung nach DIN EN 12831 ist hier nicht anwendbar, weil die Ergebnisse der Heizlast viel zu hoch sind. Lohnt es sich wirklich, ein wassergeführtes Heizsystem einzubauen? Wäre nicht ein luftgeführtes System sinnvoller? Eine Kontrollierte Wohnungslüftung (KWL) ist sowieso erforderlich. Bei einer guten Planung wären damit sogar verschiedene Raumtemperaturen und eine Kühlung möglich. Die Berechnung der Heizlast in Passivhäuser hat einige Besonderheiten.

 

Die Auslegungsheizlast (Gebäudeheizlast) dient zur Auslegung des Wärmeerzeugers bzw. der Raumheizflächen einer Heizungsanlage.
Hier muss beachtet werden, dass der Wärmefluß innerhalb der thermischen Hülle1 (zwischen den beheizten Räumen) für die Transmission und die Lüftung nicht berücksichtigt wird. Bei der Berechnung des Normalfalls (natürliche Lüftung, keine zusätzliche Aufheizleistung) ist die Gebäudeheizlast kleiner als die Summe der Raumheizlasten, weil nur der Transmissionswärmeverlust nach außen durch die Gebäudehülle2 und 50 % der Lüftungswärmeverluste berücksichtigt werden.

 
Quelle: Recknagel/Prof. Dr.-Ing. Ernst-Rudolf Schramek
 

Raumheizlast
Die Norm-Heizlast eines beheizten Raumes setzt sich zusammen aus:

  Norm-Transmissionswärmeverluste
 
  •  Wärmeverluste an die äußere Umgebung
  •  Wärmeverluste durch unbeheizte Nachbarräume
  •  Wärmeverluste an das Erdreich
  •  Wärmefluss zwischen beheizten Zonen unterschiedlicher Temperatur
  Norm-Lüftungswärmeverluste
 
  •  Wärmeverluste durch natürliche Belüftung (durch hygienisch Mindest-Luftvolumenstrom oder durch Infiltration durch die Gebäudehülle)
  •  Wärmezufuhr durch mechanische Belüftung (durch Zuluftnacherwärmung und oder durch Unterdruck-Abluftanlagen)
 
Wärmezufuhr für Räume mit unterbrochenem Heizbetrieb, benötig eine zusätzliche Aufheizleistung (wird eigentlich im Wohnungsbau nicht eingeplant, kann aber bei dem Einsatz einer Wärmepumpe notwendig werden.)
 
Die Auslegungsheizlast dient zur Auslegung des Wärmeerzeugers bzw. der Raumheizflächen einer Heizungsanlage. Sie setzt sich aus der Norm-Heizlast eines Gebäudes bzw. Raumes und der zusätzliche Aufheizleistung, die nach der DIN EN 12831 berechnet werden, zusammen. Bei der Auslegung einer Wärmepumpe können auch die Abschaltzeiten des E-Versorgers in die Berechnung eingehen.
 
 Die notwendigen Daten werden in den Formblättern G 1 bis G 3, V und R zusammengefasst.
  Unterlagen für die Berechnung:
  Lageplan mit Angaben von
 
  •  Himmelsrichtung
  •  Windanfall
  •  Höhe der Nachbargebäude
  •  geografische Lage zur Bestimmung der Abschirmungsklasse
  Gebäudeplan Grundrisse
  Geschossgrundrisse
 
  •  Baubemaßung
  •  Nutzungsangaben
  •  Temperaturangaben
  •  Nummerierung der Räume
  Gebäudeschnitt
 
  • Lichte Raumhöhen
  • Geschosshöhen
  • Deckendicken
  • Höhe der Brüstungen
  Baubeschreibung (Schichtenaufbau der Bauelemente, Fenster, Türen)
   
 
Gebäudeheizlast
Bei der Festlegung der Gebäudeheizlast (Grundlage für die Auslegung des Wärmeerzeugers) werden folgende Wärmeverluste eines Gebäudes ΦFHL,Geb berücksichtigt

- alle Wärmeströme bzw. Transmissionswärmeverluste ΦFT,e nach außen durch die thermische Hülle (Summe der einzelnen Räume)

  • an die Außenluft ΦFT,e
  • an das Erdreich ΦFT,g
  • an unbeheizte Nachbarräume ΦFT,iue

    - alle Lüftungswärmeverluste (Summe der einzelnen Räume)

  • Natürliche Lüftung: Der Luftvolumenstrom ΦVi für Mindestluftwechsel oder natürliche Infiltration wird auf Gebäudeebene (in der Regel) halbiert.
  • Mechanische Lüftung: Der Luftvolumenstrom ΦVi ist die Summe aus halben Infiltrationsvolumenstrom, Zuluftvolumenstrom (evtl. über Wärmerückgewinnung vorgewärmt) und Zusatzvolumenstrom bei Anlagen mit Abluftüberschuss.

Es ist auch möglich, dass Anteile aus natürlicher und mechanischer Lüftung kombiniert werden.

  • Aufheizzuschläge der Räume
  • Optionale Berechnung der gesamten Aufheizleistung für ein Gebäude

Der Wärmefluß innerhalb der Thermischen Hülle* (zwischen den beheizten Räumen) für Transmission und Lüftung wird nicht berücksichtigt. Bei der Berechnung des Normalfalls (natürliche Lüftung, keine zusätzliche Aufheizleistung) ist die Gebäudeheizlast ist kleiner als die Summe der Raumheizlasten, weil nur der Transmissionswärmeverlust nach außen durch die Gebäudehülle und nur 50 % der Lüftungswärmeverluste berücksichtigt wird.

1* Die Thermische Hülle (Bilanzhülle) ist die physikalische Trennung der Bauteile von Innen- zu Außenräumen durch wärmedämmende Bauteile. Diese ist nicht immer die tatsächliche Gebäudehülle.
Die Thermische Hülle umschließt alle beheizten Räume. Es gelten nicht nur die Flächen gegen die Außenluft, sondern auch die zu nichtbeheizten Räumen (ohne regelbare Heizflächen [Keller, Garage, Abstellraum, Dachboden, Abseite bzw. Drempel, Erdreich]) oder Räumen mit niedriger Innentemperatur (Treppenhaus). So kann z. B. ein "Heizraum", der als nichtbeheizter Raum einzuordnen ist, außerhalb der Thermischen Hülle liegen. Bei dem Betrieb eines Wärmerzeugers mit einem LAS kann es strittig sein. Alle Verteilleitungen, die z. B. in einen Schlitz der Innenseite der Außenwände liegen, sind innerhalb der Thermischen Hülle, da sie innerhalb der Dämmung liegen. Anders sieht es bei wärmegehenden Rohren aus, die auf dem Rohfußboden zu einem unbeheizten Keller oder gegen das Erdreich verlegt sind. Diese liegen unter der Dämmung, also außerhalb der Thermischen Hülle.
Auch der Spitzboden oder Dachräume können außerhalb der Thermischen Hülle liegen, wenn die Geschossdecke gedämmt ist. Sie werden aber der Gebäudehülle zugerechnet.

Auf jedem Fall sollte die Thermische Hülle möglichst luftdicht ausgeführt werden.

Die thermische Gebäudehülle - SIGA

2* Die Gebäudehülle umfasst alle Bauteile bzw. Flächen, die ein Gebäude nach außen hin abgrenzen. Sie ist in den meisten Fällen gegenüber der thermischen Hülle (Bilanzhülle), die die physikalische Trennung der Bauteile von Innen- zu Außenräumen ist, größer. Die Gebäudehülle hat aber noch andere Anforderungen und Funktionen. Sie ist der Schutz vor klimatischen Einflüssen, sie gewährleistet die Privatsphäre, fördert die Behaglichkeit und reduziert die Lärmbelastung.
Die Gebäudehülle steht u. a. direkt oder indirekt im Mittelpunkt des Gebäudeenergiegesetzes (GEG).

Mindestwärmeschutz GEG § 11
Wärmebrücken GEG § 12
Luftdichtheit GEG § 13
Sommerlicher Wärmeschutz GEG § 14
Baulicher Wärmeschutz GEG § 16 (WG)
Baulicher Wärmeschutz GEG § 19 (NWG)
Gebäudedichtheit prüfen GEG § 26
Nachrüstung im Baubestand § 47
Anforderungen bei Änderungen am Bestand § 48

Anlage 1 zu § 15 Absatz 1 - Technische Ausführung des Referenzgebäudes (Wohngebäude)
Anlage 2 zu § 18 Absatz 1 - Technische Ausführung des Referenzgebäudes (Nichtwohngebäude)
Anlage 3 zu § 19 - Höchstwerte der mittleren Wärmedurchgangskoeffizienten der wärmeübertragenden Umfassungsfläche (Nichtwohngebäude)
Anlage 7 zu § 48 - Höchstwerte der Wärmedurchgangskoeffizienten von Außenbauteilen bei Änderung an bestehenden Gebäuden

>>> hier ausführlicher <<<

Seit 2014 gibt es einen Norm-Entwurf der DIN EN 12831-1:2014-11 - Heizungsanlagen und wasserbasierte Kühlanlagen in Gebäuden - Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast - Teil 1: Raumheizlast; Deutsche Fassung pr EN 12831-1:2014. Diese DIN wurde zurückgezogen.

Im September 2017 wurde die DIN EN 12831-1 "Energetische Bewertung von Gebäuden - Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast - Teil 1: Raumheizlast" und die DIN EN 12831-3 "Energetische Bewertung von Gebäuden - Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast - Teil 3: Trinkwassererwärmungsanlagen, Heizlast und Bedarfsbestimmung" veröffentlicht. Die Norm ist schon gültig, aber für die Anwendung fehlen noch die nationale Daten.
Die meisten Neuerungen befassen sich mit der Berechnung der Norm-Lüftungswärmeverluste. Der Begriff "Lüftungszone" wurde eingeführt. Darunter verteht man eine Gruppe von Räumen, die entsprechend ihrer Auslegung eine direkte oder indirekte (durch weitere dazwischenliegende Räume erfolgende) Luftverbindung aufweisen (z. B. durch Überstromluftdurchlässe, Türen mit verkürzten Türblättern). Dies erhöht den Editier- und Bearbeitungsaufwand für den Planer und hat Einfluss auf die meisten Lüftungs-Algorithmen. Berechnungen der Lüftungswärmeverluste werden jetzt nach Raum, Lüftungszone und Gebäude unterschieden: (Mindest-Luftwechselrate ohne Infiltration, (balancierte) Lüftung ohne Luftdurchlässe, Lüftungszonen mit Luftdurchlässen oder mit nicht balancierten Lüftungssystemen).

Da die Novellierung der DIN SPEC 12831-1 2018-10 - Entwurf - Verfahren zur Berechnung der Raumheizlast - Teil 1 Nationale Ergänzungen zur DIN EN 12831-1 ist noch nicht abgeschlossen ist, empfiehlt das Deutsche Institut für Normung (DIN) die Nutzung der "alten" Heizlast bis zur Veröffentlichung der nationalen Beiblätter (voraussichtlich Anfang 2019). Die neue Norm führte bei vielen Beteiligten für Verunsicherung, da diese Heizlastnorm auf nationale Beiblätter angewiesen ist, die erst 2019 veröffentlicht werden.

Ab April 2020 ist die DIN/TS 12831-1:2020-04 in Kombination mit der DIN EN 12831:2017 gültig. Die DIN SPEC 12831-1:2018-10 wurde zurückgezogen.

Nationaler Anhang - Heizlastberechnung nach DIN/TS 12831-1:2020-04

 
Normen und Regelwerke zu Heizlast
 
DIN EN 12831 - Beiblatt 2 - 2012-05
 
ZVPlan - einfach fördergerecht planen
 
Luftwechsel + Mindestluftwechsel
 
Heizlast-Berechnung - was ist das und wie geht das? - HTD - Haustechnikforum
 
Beispiel einer Heizlastberechnung - Dipl.-Ing. Uwe Mayer / Energie-, Gebäudetechnik
 
Heizlast-Beispielberechnung ausführliches Verfahren
 

DIN EN 12831 Heizlast > vereinfachte Verfahren ohne Passwort (alt)

 
DIN EN 12831 Heizlast > ausführliche Verfahren (alt)
 
Heizlast in Altbauten (Bestandsanlagen)
 

 
Begriffe in der DIN EN 12831
 
Die Norm-Berechnungswerte sind grundsätzlich mit dem Bauherrn schriftlich festzulegen, besonders dann, wenn seine Wünsche von den Normwerten abweichen.
 

Norm-Außentemperatur
Die Norm-Außentemperatur gibt die Lufttemperatur für Regionen in Deutschland an, in denen das tiefste Zweitagesmittel, das 10-mal in 20 Jahren erreicht oder unterschritten wurde und ist in der Tabelle 1 nationalen Anhang NA der DIN EN 12831 für Städte mit mehr als 20.000 Einwohnern aufgelistet. Orte, die dort nicht enthalten sind, werden mit dem Wert des nächstgelegenen in der Tabelle aufgeführten Ortes ähnlicher klimatischer Lage angesetzt. Außerdem kann zur Festlegung der Außentemperatur die Isothermenkarte (Bild 1 nationalen Anhang NA der DIN EN 12831) und die Übersicht über die Klimazonen und Jahresmittel der Außentemperatur in Deutschland (Tabelle 3 der DIN 4710). Die angegebenen Temperaturen sind Anhaltswerte, die aufgrund witterungsbedingter Gegebenheiten auch unterschritten werden können.

 
Bei Gebäuden mit einer hohen thermischen Zeitkonstante kann die Außentemperatur in Abhängigkeit von der Zeitkonstante nach Tabelle 2 nationalen Anhang NA der DIN EN 12831 um den Wert (ab 100 m 1 bis 4 K) korrigiert (erhöht) werden. Diese korrigierte Außentemperatur wird dann als Norm-Außentemperatur für die Berechnung der Transmissionswärmeverluste verwendet. Auch die Lüftungswärmeverluste können mit diesen Werten gerechnet werden, da bei diesen Gebäuden der Einbau einer Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung notwendig wird. Außerdem wird angenommen, dass bei Norm-Außentemperatur im Heizbetrieb die Gebäudeinnentemperatur innerhalb von drei Tagen um nicht mehr als 1 K absinkt.
 


Klimakarte nach DIN/TS 12831-1 (Normaußentemperaturen - Jahresmitteltemperatur)
Quelle: Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e.V. und BWP Marketing & Service GmbH

Die Klimakarte visualisiert postleitzahlenscharf wahlweise die Jahresmittel- oder die Normaußentemperaturen entsprechend der DIN/TS 12831-1:2020-04 .

Die Anzeige kann durch den Button "Normaußentemperatur – Jahresmitteltemperatur" umgestellt werden. Über die Suchfunktion kann die gewünschte Postleitzahl eingegeben werden. Die Karte setzt den Fokus auf das eingegebene Gebiet und umrandet es blau. Befindet sich die Maus über einem Gebiet, werden dessen Daten angezeigt.

Bei den weißen Flecken in Bayern handelt es sich um den Ammer- und den Starnberger See. Kleinere Flecken zwischen den Postleitzahlengebieten sind der Umrechnung von Geokoordinaten in eine Vektorgrafik geschuldet. Borkum und Helgoland fehlen auf der Karte, weil die Norm für sie keine Werte ausweist. Quelle: BWP

Klimakarte nach DIN/TS 12831-1:2020-04

 
Norm-Innentemperatur Die Norm-Innentemperaturen sind grundsätzlich mit dem Bauherrn festzulegen, da die Temperaturen in der Tablle 4 nationalen Anhang NA der DIN EN 12831 nur Anhaltswerte sind und zugrundegelegt werden, wenn keine Abmachungen schriftlich bestehen.
 
 

Bei der Innentemperatur in Räumen unterscheidet man zwischen Raumtemperatur1, Lufttemperatur2 und Klimasummenmaß3.
1 Die Raumtemperatur ist die vom Menschen empfundene Temperatur. Sie wird u.a. durch die Lufttemperatur und die Temperatur der umgebenden Flächen (insbesondere Fenster, Wände, Decke, Fußboden) bestimmt.
2 Die Lufttemperatur ist die Temperatur der den Menschen umgebenden Luft ohne Einwirkung von Wärmestrahlung.
3 Ein Klimasummenmaß ist eine Zusammenfassung von mehreren Klimagrößen (Lufttemperatur, Luftfeuchte, Luftgeschwindigkeit, Wärmestrahlung).

Raumtemperaturmessung
Im Streitfall (z. B. ob die vertraglich festgelegten Raumtemperaturen erreicht werden) und hier besonders, wenn es vor Gericht geht, muss es Regeln bzw. Vorgaben geben, an die man sich halten muss. Auch wenn das nicht unbedingt ziehlführend ist, weil letztendlich die Behaglichkeit die größere Rolle spielt. Nur hat aber jede Person ein anderes Wohlfühlempfinden.

Die Raumtemperatur in Wohngebäuden wird nach der Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen (VOB) - Teil C: Allgemeine Technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV) - DIN 18380 - "Heizanlagen und zentrale Wassererwärmungsanlagen" in der Mitte des Raumes in 0,75 m und 1,0 m Höhe mit einem strahlungsgeschützten Thermometer mit einer Messgenauigkeit von 0,5 K gemessen. 

In Arbeitsräumen wird die Raumtemperatur nach den Technische Regeln für Arbeitsstätten - ASR A3.5 gemessen. Sie wird mit einem strahlungsgeschützten Thermometer, dessen Messgenauigkeit +/-0,5 °C betragen soll, gemessen. Die Messung erfolgt nach Erfordernis stündlich an Arbeitsplätzen für sitzende Tätigkeit in einer Höhe von 0,6 m und bei stehender Tätigkeit in einer Höhe von 1,1 m über dem Fußboden. Die Außenlufttemperatur wird stündlich während der Arbeitszeit ohne Einwirkung von direkter Sonneneinstrahlung gemessen. Die Außenlufttemperatur sollte etwa 4 m von der Gebäudeaußenwand entfernt und in einer Höhe von 2 m gemessen werden.

   
 

Wärmeleitzahl - Wärmeleitfähigkeit (Lambda-Wert)

 

 
Der Lambda-Wert [W/(m . K)] dient als Vergleichswert unterschiedlicher Baustoffe (Mauerwerk, Putze, Dämmstoffe) und ist die Grundlage für die Berechnung des  R-Wertes bzw U-Wertes (alt k-Zahl). Er gibt an, wie viel Wärme in einer Stunde durch 1 m2 Fläche einer 1 m dicken Materialschicht geleitet wird. Der Temperaturunterschied der Oberflächen beträgt dabei genau K (1 °C).
 
Je kleiner die Wärmeleitzahl (WLZ) eines Stoffes ist, desto besser ist die Dämmwirkung des Materials bzw. desto weniger Wärme geht durch.
 

Wärmeleitstufe - Wärmeleitgruppe
Die Wärmeleitstufe (Wärmeleitfähigkeitsstufe - WLS) gibt die Durchlassfähigkeit eines Materials für den Wärmestrom an. Die WLS richtet sich nach den Eigenschaften des jeweiligen Produkts und nicht nach dem jeweiligen Grundmaterial.
Die WLS wird 1er-Schritten eingestuft (z. B. WLS 019 oder 032). Die Bezeichnungen sind rechnerische Werte die sich aus der Wärmeleitfähigkeit Lambda ergeben und die ersten drei Ziffern nach dem Komma angeben. Der Lambda-Wert muss immer kleiner als 1 sein. Ein Bauteil der Wärmeleitstufe 019 entspricht einem Lambda-Wert von 0,019 W/(mK). Grundsätzlich werden nur Dämmmaterialien einer WLS zugeordnet, keine anderen Baustoffe.
Je kleiner die WLS, desto besser die Wärmedämmung.
Die Bezeichnung WLS hat die Bezeichnung Wärmeleitgruppe (WLG) ersetzt. Die Abstufung der WLG erfolgte in Fünfer-Schritten. Die Zahl der WLG stand dabei für die Wärmeleitfähigkeit der in ihr zusammengefassten Dämmstoffe. So gab es z. B. die WLG 040 oder WLG 035.

  RT-Wert - Wärmedurchgangswiderstand
Der RT-Wert [(m2 . K)/W] definiert die Dämmwirkung von Materialien und Bauteilen.
  Je höher der Wärmedurchgangswiderstand ist, desto geringer ist die Dämmwirkung einer Baustoffes.
 

U-Wert - Wärmedurchgangskoeffizient
Der U-Wert (Wärmedurchgangskoeffizient  U - alte Bezeichnung > k-Wert bzw. k-Zahl) ist ein Maß [W/(m²K)] für den Wärmedurchgang durch ein Bauteil. Mit dem U-Wert wird die Leistung pro eines Bauteils angebeben, die auf einer Seite benötigt wird, um eine Temperaturdifferenz von 1 Kelvin aufrecht zu erhalten.

Der Wärmedurchgangskoeffizient U ist der Kehrwert vom Wärmedurchgangswiderstand RT [(K·m²)/W]

Je kleiner der U-Wert ist, desto weniger Wärme wird durch ein Bauteil geleitet.
Der U-Wert beschreibt aber nur die Wärmeleitung im stationären Fall. Instationäre Vorgänge (Wärme- und Feuchtetransport), Speicherung oder Wärmestrahlung werden dabei nicht berücksichtigt.

Für die Heizlastberechnung nach DIN 12831 wird der U-Wert für mehrschichtige Bauteile notwendig. Dazu werden die Summe der einzelnen Wärmedurchlasswiderstände R1 ermittelt.

R1 = d1 / l1

R- Wärmedurchlasswiderstand der Schicht 1 [m²K/W]
d1 - Dicke der Schicht 1 [m]
l- Wärmeleitzahl der Schicht 1 (= spezifische Wärmeleitfähigkeit) [W/mK]

Rges = Rsi + R1 + R2 + ... + Rn + Rsa

Rges - gesamter Wärmedurchgangswiderstand [m²K/W]
R1 .2... - Wärmedurchgangswiderstand einer Schicht [m²K/W]
Rsi - innerer Wärmeübergangswiderstand [m²K/W]
Rsa - äußerer Wärmeübergangswiderstand [m²K/W]
Die Werte Rsi und Rsa beschreiben die Übergangsbedingungen an den Bauteiloberflächen und sind in Tabellen für verschiedene BauteilkonsteIIationen angegeben (z. B. senkrechte Außenwand - Rsa = 0,04 m²K/W, senkrechte Innenwand - Rsa = 0,13 m²K/W, ).

U-Wert > U = 1 / Rges

Der U-Wert gilt eigentlich nur bei stationären Bedingungen (die Außen- und Innentemperaturen ändern sich nicht). Bei veränderlichen Bedingungen (z. B. Temperaturänderungen, Feuchtigkeit, Windgeschwindigkeit) beeinflussen die Speicherfähigkeit das Verhalten des Bauteils. Deswegen streiten die Experten immer wieder über die Gültigkeit des U-Werts. Die Speichermasse des Bauteils hat aber nur sehr wenig Einfluss.
Luft hat eine sehr gute Dämmwirkung, was aber nur bei einer wirklich stehenden Luftschicht (z. B. eingeschlossene Luft in Dämmstoffen) gilt. In unbelüfteten Luftschichten bildet sich eine Konvektion (Luftströmung), die einen Ausgleich zwischen warm und kalt verursacht. Je breiter die Luftschicht, desto größer ist die Ausgleichsströmung.
Die Luftschicht in einer hinterlüfteteten Außenwand und die äußere Bauteilschicht wird bei der Berechnung des U-Wertes nicht mitgerechnet.
Richtwerte bei senkrechten Luftschichten (unbelüftet): 5 mm Luftschicht - Wärmewiderstand RL 0,12 m²K/W, 10 mm Luftschicht - Wärmewiderstand RL 0,15 m²K/W, 40 mm bis 200 mm Luftschicht - Wärmewiderstand RL 0,18 m²K/W.
Die Berechnung bei gemischten Schichten (z. B. Holzständer- und Dachkonstruktionen mit eingelegter Dämmung) ist nicht einfach. Hier wird meistens mit mittleren Wärmeleitzahlen gerechnet. Wenn für jeden Flächenanteil der dazugehörige U-Wert berechnet wird, ist dies ein verhältnismäßig hoher Aufwand, der meistens keinen Genauigkeitsvorteil ergibt.

Berechnung von U-Werten - Tobias Mayer
U-Wert-Rechner - u-wert.net GmbH
U-Werte typischer Außenwände und Energiesparmöglichkeiten
- Dipl.-Ing. Werner Eicke-Hennig, Energieinstitut Hessen

Wärmedämmung von geneigten Dächern
- Werner Eicke-Hennig, IWU - Institut Wohnen und Umwelt

 


Relevanten Größen für den U-Wert
Quelle: Passivhaus Institut

U-Wert - Fenster
Der U-Wert Uw (window) (alt: kF [Fenster-k-Wert] W/(m²K)) eines Fensters wird durch die Bestandteile Verglasung, Rahmen und Randverbund beeinflusst. Für die Bestimmung gibt es die DIN EN 10077. Die Werte nach dieser Norm haben sich als realistisch herausgestellt - durch die Norm werden auch Wärmebrücken durch den Abstandhalter der Isolierverglasung berücksichtigt.
In die Berechnung des Fenster-U-Wertes Uw nach DIN EN 10077 gehen ein

  • der Verglasungs-U-Wert Ug und die Fläche der Verglasung Ag
  • der U-Wert des Rahmens Ur und die Projektionsfläche des Rahmens Af
  • der Wärmebrückenverlustkoeffizient am Glasrand Psig (der im wesentlichen durch den Randverbund bestimmt wird) und die Länge lg des Glasrandes
  • dazu kommt der Wärmebrückenverlustkoeffizient durch den Einbau des Fensters in der Außenwand PsiEin und die Länge lEin des Einbaurandes.

Um sich nicht über die Eigenschaften des Fensters zu täuschen, ist es entscheidend, alle oben genannten Wärmeverluste zu berücksichtigen. Dies erfolgt nach der Formel

Gerade die Wärmebrücke am Rand der Verglasung spielt eine große Rolle; wenn man sie vernachlässigt, sind die Ergebnisse viel zu optimistisch.
Quelle: Fenster U-Wert - © Passivhaus Institut - Dr. Wolfgang Feist

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Nachts treten aufgrund der tieferen Außentemperaturen die höchsten Wärmeverluste über Glas und Rahmen auf. Zu sätzliche Einsparungen lassen sich deshalb durch Rollläden, Klappläden, aber auch durch Vorhänge und Rollos erzielen. Die erzielbare Energieeinsparung durch diese Maßnahmen ist bei Wärmeschutz-Isolierverglasung jedoch deutlich kleiner als bei Einscheiben- oder Isolierverglasung.


Dämmwerte für verschiedene temporäre Wärmeschutz-Maßnahmen in den Nachtstunden
U-Werte in W(m²K)

Energieeinsparung an Fenstern und Außentüren
- W. Eicke-Hennig, R. Born, IWU - Institut Wohnen und Umwelt

 

Tabelle - Fenster Uw-Werte– WERU GmbH
Fenster als Teil des Gesamtkonstrukts Energieeffizienz

Publikationen - BF- Bundesverband Flachglas

 
Bei einer Sanierung zuerst die Fenster austauschen?
Bei der Überlegung, was zuerst ausgetauscht bzw. erneuert werden sollte, ist es ratsam, sich die Fenster einmal genauer anzusehen. Die Fenster sind nicht nur ein Schwachpunkt im Dämmkonzept sondern auch inpunkto Einbruchssicherung und im Schallschutzkonzept (z. B. Schallschutzfenster) eines Hauses.
In den meisten Fällen spürt man in der Nähe älterer Fenster (Einglas-Scheibenfenster [Uw-Wert 4,7], Verbund- und Kastenfenster [Uw-Wert 2,4], Fenster mit unbeschichtetem Isolierglas [Uw-Wert 2,7], Fenster mit Zweischeiben-Wärmedämmglas - Low-E [Uw-Wert 1,3 bis 1,8]) einen kühlen Luftstrom. Die Ursache ist nicht nur eine Undichtigkeit, sondern in der Regel auch ein schlechter U-Wert (Uw). Dieser führt zu einen unangehmen Kaltlufteinfall. 
 


Wasserschlitzkappe
Quelle: Grundmeier KG

 

Wasserschlitzkappe
Wasserschlitze im Kunststofffenster- und Terrassentürrahmen sollen Kondens- und eingedrungenes Regenwasser ableiten. Sie sollen sauber und frei gehalten werden. Mit einer Wasserschlitzkappe wird die Schlitzöffnung optisch abgedeckt. So wird der Wasserablauf auch bei Wind gewährleistet. Außerdem verhindert sie ein unangenehmes Pfeifen bei Starkwind und das Eindringen und Einnisten von Insekten, durch die der Entwässerungskanal verstopfen könnte. Jeder Fensterhersteller bietet eigene passende Kappen an.

Wasserschlitzkappen - Primo-Befestigungstechnik GmbH

 

 

 

Glasaustausch
Vor einer energieeffizienten Sanierung der Fenster stellt sich die Frage, ob ein Glasaustausch ausreicht oder die gesamten Fenster erneuert werden sollten. Hier sollte zuerst der U-Wert des Glases (Ug) geschätzt werden, um das energetische Verbesserungspotential zu bestimmen (Flammentest * - Kerze oder Feuerzeug).
Danach muss die Eignung des Fensterrahmens, der Beschläge und des Baukörperanschlusses geprüft werden, um die Wirtschaftlichkeit der Maßnahme bewerten zu können. Ein Austausch alter Einfach-Verglasungen, Floatglas aber auch Sicherheitsgläser (ESG/VSG) oder Drahtglas lohnen sich aufgrund der hohen Energieverluste immer.

Außerdem müssen Fragen der Bauphysik, Wärmebrücken und Kondensatbildung geklärt werden. Eine Wärmedämmverglasung hat einen besseren U-Wert, dadurch ist die Glasfläche in der Regel nicht mehr die kälteste Fläche des Raumes. Der Tauwasserausfall ist nun nicht mehr an der Scheibe, sondern an anderen Flächen (Fensterrahmen, Außenwand), was Bauschäden  (Schimmelpilzbildung) verursachen kann.
Werden aber Schwachstellen des Baukörperanschlusses (z. B. Wärmebrücken, undichte Abdichtungen) festgestellt ist ein Austausch der Fenster sinnvoll. Mit neuen Fenstern sind andere Abmessungen, Formen und Materialien realisierbar. Mit raumhohen Fenstern lässt sich die Ausleuchtung der Innenräume mit Tageslicht erheblich verbessern. Da die Montage komplex und aufwendig ist, sollte der Austausch nur durch qualifizierte Firmen ausgeführt werden, um Bauschäden zu vermeiden.

 



Glas-Schnell-Test - Flammentest
Quelle: Ralf Maus - Glas Fandel

* Mit dem "Flammentest" kann die beschichtete Glasscheibe (Wärmedämm- oder Sonnenschutzglas - Low-E-Schicht) in der Reflexion durch eine andere Flammenfärbung sichtbar gemacht werden. Eine Aussage zu den Eigenschaften der Beschichtung ist aber nicht möglich.

 

Flammentest - Feuerzeugtest
Es gibt eine einfache Methode, um festzustellen, wie viele Scheiben in einer Fensterverglasung eingebaut worden sind und ob es eine Low-E-Schicht (Wärmedämmglas oder Sonnenschutzglas mit einer hauchdünne Metallschicht) gibt.
Wenn es draußen dunkel ist, wird eine Kerze oder ein Feuerzeug mit gelber Flamme angezündet und vor das Glas gehalten. Dann schräg in die Scheibe schauen. Jede Glasoberfläche erzeugt ein Spiegelbild der Flamme, bei zwei Scheiben sind es vier Flammen. Eine Low-E-Schicht verändert die Farbe der Flamme. Eine der gespiegelten Flammen ist dann andersfarbig – und zwar die zweite oder die dritte.

Mit einer Flamme (Kerze oder Feuerzeug) kann die Dichtheit des Fensters geprüft werden. Bewegt sich die Flamme, während sie an den Fensterdichtungen entlanggeführt wird, ist ein Luftzug vorhanden, das Fenster ist undicht. Die Überprüfung sollte am Glasfalz, an den Fensterdichtungen, an der Anschlussfuge zwischen Rahmen und Mauerwerk und am Fenstersims vorgenommen werden. Eine Kerze auf der Festerbank zeigt auch an, ob das Fenster dicht ist.
Mit einem dünnen Wollfaden oder einer Spinnwebe lässt sich eine Undichtigkeit noch besser feststellen.

 

TERMO-BIT Isolierglas

Quelle: Ralf Maus - Glas Fandel

Verglasung oder Fenster? - Ralf Maus - Glas Fandel

   
 


Schallschutzfenster bis Klasse 6
Quelle: Neuffer Fenster + Türen Gmb


Scheibenvariante - Energie Schallschutz
Quelle: VELUX Deutschland GmbH

Schallschutzfenster
Wenn ein Haus in einem Gebiet mit starker Geräuschbelastung (Lärmbelastung) steht, dann ist schon bei der Planung das richtige Schallschutzfenster auszuwählen. Die Fenster tragen einen erheblichen Teil zur Akustischen Behaglichkeit bei. So können z. B. die Fenster, die sich zu einer stark befahrenen Straße hin befinden, mit einem Lärmschutz versehen werden. Dabei ist das Fenster neben der Außenwand und dem Dach nur ein Teil der Schallschutzmaßnahmen.
Die Montage der Schallschutzfenster sollte nur durch Fachpersonal erfolgen!
Schallschutzfenster gibt es in verschiedenen Ausführungen. Grundsätzlich muss man erst einmal verstehen, was bei der Übertragung von Schall, der meistens als Lärm empfunden wird, passiert. Schall ist nichts anderes als Schwingungen die durch die Luft oder über ein anderes Bauteil (z. B. Fensterscheibe) weitergegeben wird. Hier kann die Weitergabe des Schalls unterbunden bzw. stark aufgehalten werden. Bei einer normalen Zweifach- oder Dreifach-Fensterscheibe, trifft der Schall auf die erste Scheibe, diese wird in Schwingung versetzt und gibt dann den Schall an die nächste Scheibe weiter und tritt dann in den Raum ein (Hörschall). Bei der Planung eines Schallschutzfensters gilt es zunächst die Dimensionierung festzustellen. Das bedeutet, dass das Fenster auf Ihre speziellen Bedürfnisse abgestimmt sein muss. Dies gilt auch, wenn ein Fenstertausch wegen veränderter Außenverhältnisse geplant wird.
Quellen des Schalls und der Geräusche:
    • an einer stark befahrenen Straße

    • an einer stark befahrenen Eisenbahnstrecke
    • durch Kindergarten, Schule, Sportplatz
    • Industriegebiet
    • Flugverkehr

Schallschutzfenster - Wie schütze ich mich vor Lärm? - Martin Schindler Fenster Handel
Ruhe durch Schallschutzfenster - Neuffer Fenster + Türen GmbH
GGU – Schwingfenster aus Kunststoff - VELUX Deutschland GmbH

 


Aufbau eines Schallschutzfensters


Dichtungsebenen eines SchallschutzfenstersScheibenvariante - ENERGIE SCHALLSCHUTZ
Quelle: Martin Schindler Fenster Handel

Bei einem Schallschutzfenster ist die äußere Scheibe dicker ist als die innere Scheibe (oder umgekehrt). So kann der Schall nicht so ohne weiteres weitergegeben werden. Die Scheiben schwingen unterschiedlich auf. Auf diese Weise heben sich die Wellen teilweise auf und der Lärm wird reduziert. Aber nicht nur durch den Einsatz unterschiedlicher Scheibendicken kann der Schallschutz erreicht werden. Auch der Scheibenzwischenraum wird für die Lärmdämmung genutzt. Entweder durch dessen Vergrößerung oder durch den Einsatz eines besonderen Gases, das in den Scheibenzwischenraum (SZR) eingefüllt wird. In früheren Jahren wurde hierfür noch das geruch- und farblose Gas Schwefelhexaflourid (SF6) genutzt. Mittlerweile wird dieses Gas in Deutschland allerdings wegen seiner schädigenden Wirkung auf die Atmosphäre nicht mehr eingesetzt.
Inzwischen erreicht man auf andere Weise sehr gute Dämmwerte. Wie z. B. durch den Einsatz von speziellen Verbundmaterialien, die durch ihre weiche Konsistenz optimal die einzelnen Scheiben voneinander entkoppeln. Auch die Anwendung von Zwischenschichten findet seinen Einsatz. Hierbei werden besondere Schallschutz PVB-Folien z. B. bei VSG/VG (Verbund Sicherheits Gläsern bzw. Verbund Gläsern) eingesetzt. Oder aber auch spezielle Schallschutz-Gießharze werden zwischen zwei Scheiben eingebracht. Hierdurch wird eine zusätzliche Dämpfung erreicht.
Um die Schalldämmung eines Fensters zu optimieren, ist es sehr sinnvoll, ein System mit 3 Dichtungsebenen auszuwählen. Bei dem System Novo-Therm Profil kann optional eine 3. Dichtung als Mitteldichtung zusätzlich geordert werden. Da die Dichtungen (Anschlagdichtung innen und außen sowie eine zusätzliche Mitteldichtung) verschieden aufgebaut sind (Dicke und Form sind nicht gleich), wird der Schallschutz nochmals verbessert.
Auf der Abbildung ist zu erkennen, wie ein Schallschutzfenster im Querschnitt aufgebaut ist und dass das äußere Glas mit einer Schallschutzfolie und die äußere und innere mit einer Anschlagsdichtung versehen ist. In der Mitte ist direkt am Rahmen die dritte Mitteldichtung angebracht. Sie unterteilt den Raum nicht nur zusätzlich in zwei weitere Kammern und bietet so einen besseren Wärmeschutz, sondern dient auch als Schallschutz.
Quelle: Martin Schindler Fenster Handel
 

Schallschutzgläser können Wärmeschutz und Schallschutz miteinander kombinieren. Das macht eine spezielle Wärmeschutzbeschichtung auf dem Glas möglich. Diese bewirkt, dass die Wärme das Glas von außen nach innen durchdringen kann, aber nicht umgekehrt. Ein Parameter hierfür ist der g-Wert (Energiedurchlass). Er gibt an, wie viel Energie bzw. Strahlungswärme über die Verglasung von außen nach innen dringt. Die meisten Wärmeschutzfenster und Passivhausfenster sind auch Schallschutzfenster.
Die Montage von Schallschutzfenster dürfen nicht wie herkömmliche Fenster montiert bzw. eingebaut werden. Die Montage muss RAL-gerecht durchgeführt werden. Das bedeutet auf der einen Seite, dass natürlich die Anschlussfuge innen dichter als außen ist, also diffusionsoffen nach außen hin, und auf der anderen Seite, dass das Dämmmaterial, welches hier verwendet wird, auch den gleichen Schallschutz bietet wie das Fenster selbst. Hierzu können spezielle Dichtungsbänder (Kompribänder) verwendet werden. Diese sind diffusionsdurchlässig und für den Lärmschutz geeignet. Es gibt auch spezielle Fensterbau PU-Schäume, die auf Schallschutzleistung optimiert werden.

Beispiel eines Wärmeschutzfensters mit Schallschutz (GGU: Uw = 0,81/GGL: Uw = 0,83/GPU: Uw = 0,85 - Energie Schallschutz)

  • Außenscheibe - 8 mm Einscheiben-Sicherheitsglas nach DIN EN 12150 für erhöhten Hagelschutz + Beschichtung mit Anti-Tau-Effekt außen
  • Scheibenzwischenraum - 10 mm mit Spezialgasfüllung für erhöhten Wärmeschutz
  • Zwischenscheibe - 3 mm teilvorgespanntes Glas (TVG) mit Edelmetallbeschichtung
  • Scheibenzwischenraum - 10 mm mit Spezialgasfüllung für erhöhten Wärmeschutz
  • Innenscheibe - 2 x 3 mm Verbund-Sicherheitsglas für erhöhten Einbruchschutz und besseren Schallschutz + Edelmetallbeschichtung innen fürerhöhten Wärmeschutz
  • Glas-Abstandshalter - Thermisch optimierter Glas-Abstandshalter (warme Kante) aus Edelstahl
  • Scheibenstärke - 37 mm (3-fach-Verglasung) Quelle: VELUX Deutschland GmbH
 

Hafen-City-Fenster
Die Grundlage für die Hafen-City-Fenster (Schallschutzfenster) sind Kastenfenster. Bei dieser alten Fensterart sind mehrere Fenster hintereinander gesetzt oder mehrere Glasscheiben an einen Fensterflügel angebracht, um eine zusätzliche Wärmedämmung durch den entstehenden Zwischenraum zu erreichen. Außerdem erreicht man mit den Kastenfenstern einen besseren Schallschutz, weil die getrennten Rahmen und die zwei Glasflächen das Eindringen von Geräuschen oder Lärm deutlich absenken. Kastenfenster werden oft mit Doppelfenster oder Verbundfenster* verwecheselt.
* Verbundfenster sind eine spezielle Variante des Doppelfensters. Beim Verbundfenster sind die beiden Flügelrahmen konstruktiv zu einem einzigen zusammengefügt worden. Zum Öffnen des Fensters muß nur noch einer der verbundenen Flügel geöffnet werden.

 
Lärmquellen
Quelle: Eilenburger Fenstertechnik GmbH & Co. KG
Laborfoto der Messungen am "Hafen-City-Fenster"
Quelle: Arnhold, LÄRMKONTOR GmbH, Menck Fenster GmbH

Bei den Beschäftigten in Büroräumen und den Nutzern von Wohnungen besteht immer noch der ausdrückliche Wunsch, in den Räumen bei geöffnetem Fenster zu leben und nachts zu schlafen. Dieses Verhalten ändert sich auch nicht, wenn die Lärmbelastung steigt. Der Anteil derjenigen, die das Fenster schließen, steigt also nicht in gleichem Maße wie die Lärmbelastung. Hier bietet sich besonders das Hafen-City-Fenster an, dass bei einer freien bzw. natürlichen Lüftung (z. B. Nachtlüftung, Berliner Lüftung) oder Abluft- bzw. Fortluftanlagen für einen passiven Schallschutz eingesetzt werden kann.

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Für Gebäude in der Hamburger "HafenCity" wurde die Variante des Kastenfensters optimiert. Hier wird die Fensterfläche beider Fensterebenen geteilt und jeweils eine zum Lüften vorgesehene "Klappe" realisiert. Diese Klappen sind vertikal versetzt, das heißt, in der inneren Ebene ist zum Beispiel die Klappe am unteren Rand, in der äußeren Ebene am oberen Rand des Fensters vorgesehen. Zusammen mit absorbierenden Materialien und Öffnungsbegrenzern ermöglicht diese Maßnahme Schalldämm­Maße von mindestens 20 dB bis zu 30 dB. Die Vorteile des Kastenfensters liegen darin, dass diese die Fassade optisch nicht beeinflussen und dass alle Schallschutzmaßnahmen "innerhalb" des Fensters untergebracht sind. Es gibt somit keine Beeinträchtigung des Wohnraums durch absorbierende Stürze oder Laibungen. Hierzu wurde das Hafen-City-Fenster als fertiges Bauteil entwickelt, das vormontiert geliefert und kann einfach vor Ort eingebaut werden.
Bei den teilgeöffneten Fenstern (Kippstellung) wird der mit der einströmenden Außenluft eingetragene Schall bzw. die Geräusche durch spezielle Schallabsorber reduziert.
Die Schallschutzfenster haben Schallschutzverglasungen und sind in mehreren Varianten erhältlich. Das Prinzip beruht auf zwei Fensterebenen, die versetzt geöffnet werden können. Die teilgekippten Fensterflügel sind je nach Konstruktionsvariante vertikal und bei Bedarf zusätzlich horizontal versetzt. Im geschlossenen Zustand haben die Fenster einen U-Wert bis Uw (window) 0,4 W/(m²K).

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Hafen-City-Fenster
Quelle: .Eilenburger Fenstertechnik GmbH & Co. KG

 

Hält doppelt besser? Das Kastenfenster - Thorben Frahm, Redakteur www.Daemmen-Und-Sanieren.de
Hafencity-Fenster - Effektive Lösungen für Schallschutz bei teilgeöffnetem Fenster - Eilenburger Fenstertechnik GmbH & Co. KG
Der "Hamburger Weg" - Schallschutz bei teilgeöffnetem Fenstern - HafenCity Hamburg GmbH
Kennen Sie die unterschiedlichen Fenstertypen? - Harald Rupp Hausbautipps24.de

 


Passivhausfenster
Quelle: VELUX Deutschland GmbH



Funktion eines Wärmeschutzfensters



Aufbau eines Passivhausfensters
Quelle: Martin Schindler Fenster Handel

Passivhausfenster
Die Schwachstellen in den sehr gut gedämmten Passivhäusern sind immer die Fenster und Eingangstüren. Inzwischen gibt es passivhausgeeignete Fenster, die nicht nur einen sehr guten (Uw-Wert haben, sondern auch eine höhere Behaglichkeit in unmittelbarer Fensternähe herstellen (kein Kaltlufteinfall) und im Winter mehr passiv nutzbare Sonnenenergie in die dahinterliegenden Räume bringen, als Wärme durch sie verloren geht.
Der Wärmedurchgangskoeffizient des Fensters (Uw-Wert) darf nicht größer als 0,8 W/(m²K) sein, um bei üblichen Auslegungsbedingungen (-10 °C außen, 20 °C innen) eine innere Oberflächentemperatur von mindestens 17 °C zu erhalten. Dies wird durch die Abstimmung der Fensterfläche gemittelten Wärmeverluste erreicht. Diese errechnen sich aus dem Verlust durch die Verglasung (Ug-Wert [Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung]), dem Regelverlust durch den Rahmen (Uf-Wert) und dem Wärmebrückenverlust durch den Randverbund (bestimmt durch den Wärmebrückenverlustkoeffizienten des Anschlusses Glas/Rahmen.
Der Fenstereinbau muss luftdicht und wärmebrückenfrei erfolgen. Zunächst ist auf einen flächigen wärmebrückenfreien Anschluss des Fensters in der umlaufenden Dämmebene der Außenwand und auf einen lückenlosen Übergang von der Dichtebene des Fensters (Innenoberfläche des Rahmens) an die Dichtebene der Außenwand (welche durch den Putz, durch eine Werkstoffplatte oder durch eine Dichtbahn [Folie/Kraftpapier] gegeben ist). Um Wärmebrücken zu vermeiden, ist es erforderlich, dass bei Passivhäusern die Fenster und Fenster-Türen in der Dämmebene liegen.

Die Montage der Passivhausfenster sollte nur durch Fachpersonal (z. B. Fensterbauer, Tischler) erfolgen!

Beispiel eines Passivhausfensters

  • Außenscheibe - 4 mm Einscheiben-Sicherheitsglas nach DIN EN 12150 für erhöhten Hagelschutz + Beschichtung mit natürlichem Reinigungseffekt außen + Beschichtung mit Anti-Tau-Effekt außen + 14 mm Kryptongasfüllung + 3 mm teilvorgespanntes Glas (TVG) mit Edelmetallbeschichtung
  • Scheibenzwischenraum - 14 mm mit Spezialgasfüllung für erhöhten Wärmeschutz
  • Zwischenscheibe - 3 mm teilvorgespanntes Glas (TVG) mit Edelmetallbeschichtung
  • Scheibenzwischenraum - 14 mm mit Spezialgasfüllung für erhöhten Wärmeschutz
  • Innenscheibe - 2 x 3 mm Verbund-Sicherheitsglas für erhöhten Einbruchschutz und besseren Schallschutz + Edelmetallbeschichtung innen für erhöhten Wärmeschutz + 12 mm Kryptongasfüllung + 3 mm teilvorgespanntes Glas (TVG) mit Edelmetallbeschichtung
  • Glas-Abstandshalter - Thermisch optimierter Glas-Abstandshalter (warme Kante) aus Edelstah
  • Scheibenstärke - 135 mm (5fach-Verglasung) Quelle: VELUX Deutschland GmbH

Passivhausfenster - Martin Schindler Fenster Handel
Passivhaus-Dachfenster - VELUX Deutschland GmbH
Holz-Alu & Passiv-Fenster  - Passivhaus-Fenster - Wiegand Fensterbau
Konstruktionshandbuch für Passivhäuser - Passivhaus Institut Dr. Wolfgang Feist

 

Montage in der tragenden Innenwand

Optimierte Montage in Dämmebene mit Überdämmung des Blendrahmens
Quelle: VBH Holding AG - CE-fix - Hans Neumeier

Bei einem Fensteraustausch verbessert sich die Luftdichtheit der Gebäudehülle und es erhöht sich aber auch Raumluftfeuchte. Dies kann in den Anschlussbereichen des Fensters zu dem Baukörper aufgrund von Wärmebrückeneffekten zu Tauwasser- oder Schimmelpilzbildung führen. Hier reicht nicht nur das richtige Lüften, es muss ein Lüftungskonzept erstellt werden. Auch zusätzliche flankierende bauliche Maßnahmen können bei dem Fenstereinbau notwendig werden. Bei einem Tausch sollte das neue Fenster nicht in die tragende Innenwand sondern in die äußere Dämmebene (z. B. zweischaliges Mauerwerk mit Kerndämmung) eingebaut werden. Dadurch werden Wärmebrücken vermieden bzw. optimiert.
In der Regel werden die Fenster bei dem Einsatz von Wärmedämmverbundsystemen (WDVS) in die tragenden Innenwand montiert, wodurch die Schwachstellen immer noch die Innen- und Außenfensterbankanschlüsse vorhanden sind.
Die Montage in der Dämmebene, unmittelbar an der tragenden Innenwand, ist die wärmetechnisch beste Einbausituation.  Dadurch verlaufen im gesamten Anschlussbereich die Isothermen gewissermaßen "geradlinig" bzw. ohne große Krümmungen. Der Anschluss seitlich, oben und unten ergibt beim Einsatz geeigneter Vorwandmontagesysteme meist einen Minus-psi-Wert, was bedeutet, dass hier keine Wärmeverluste entstehen. Besonders der untere Anschluss wird deutlich effizienter.
Die gleich Vorgehensweise ist bei zweischaligen Mauerwerken mit entsprechend dicker Kerndämmung anwendbar.

Optimierte Fenstermontage in der Dämmebene - VBH Holding AG - CE-fix - Hans Neumeier

 
Handlungsempfehlungen zur schimmelpilzfreien Teilmodernisierung mit Fenstern - Ingenieurbüro Prof. Dr. Hauser GmbH

Glas-Schnell-Test - Welches Glas habe ich in meinem Fenster?
 
Referenzausführung nach der EnEV 2014 (Wohngebäude-Neubau)
Bauteil

U-Wert/Uw-Wert
W/(m²K)

Außenwand (einschließlich Einbauten, z. B. Rollladenkästen)
Geschossdecke gegen Außenluft

0,28

Außenwand gegen Erdreich
Bodenplatte
Wände und Decken zu unbeheizten Räumen
0,35
Dach
oberste Geschossdecke
Wände zu Abseiten
0,20
Fenster
Fenstertüren
1,3
Dachflächenfenster
1,4
Lichtkuppeln
2,7
Außentüren
1,8
 
Anforderungen nach der EnEV 2014 (Wohngebäude-Altbau)
Bauteil

U-Wert/Uw-Wert
W/(m²K)

Außenwand - WDVS
Außenwand - Vorhangfassade
Außenwand - Kerndämmung
0,24
Innendämmung
0,35
Kellerwände - Perimeterdämmung
Kellerwände - Innendämmung
0,30
Kellerdecke Aufdeckendämmung
Unterdeckendämmung
0,30
Kellerboden Innendämmung
0,50
Steildach (Zwischensparren- Untersparren- und
Aufsparrendämmung)
0,24
Oberste Geschossdecke (begehbare und nicht-begehbar)
0,24
Flachdach (Warmdach, Kaltdach, Umkehrdach)
0,20
Fenster - normal
1,30
Fenster - Nur-Verglasung
1,10
Dachflächenfenster
1,40
Glasvorhangfassade
1,50
Glasdach/Wintergarten
2,00
Fenster - Sonderverglasung
1,60
Außentüren
1,80
 
 

Die Fenster, Balkon- bzw. Terrassentüren und Nebeneingangstüren sind nicht nur ein Schwachpunkt im Dämmkonzept sondern auch in punkto Einbruchssicherung eines Hauses. Deswegen sollte bei jedem Neubauvorhaben, bei dem Austausch bei Renovierungen oder Nachrüstung von vorhandenen Fenstern und Terrassentüren der Einbruchschutz immer berücksichtigen werden. > mehr

 
  Wärmebrücken
 

In Altbauten wurde auf die Bedeutung bzw. Vermeidung von Wärmebrücken (fälschlicherweise auch Kältebrücken genannt) nicht besonders geachtet. An diesen Stellen in den Bauteilen an einem Gebäude kann die Wärme aufgrund der  höheren Wärmeleitfähigkeit gegenüber der umgebenen Bauteile Wärme schneller nach außen abfließen.
Man unterscheidet zwischen verschieden Wärmebrückenarten
• Geometrische Wärmebrücken
• Konstruktionsbedingte Wärmebrücken
• Materialbedingte Wärmebrücken
Durch die Geometrie eines Gebäudes ergeben sich geometrische Wärmebrücken. Dabi stehen z. B. der Innenfläche eines Bauteils eine größere Außenfläche gegenüber, über die Wärme abgegeben wird. Diese  Wärmebrücken können z. B. Außenwandecken, Wand- und Deckenabschlüsse oder Wandvorsprüngen sein.
Bauteile mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, die gedämmten Außenwände durchdringen (z. B. Balkone) werden konstruktive Wärmebrücken genannt.
Wärmebrücken können die Bausubstanz gefährden, führen zu einem hohen Energieverbrauch und haben einen Einfluss auf die Behaglichkeit. Der  Grund liegt in der niedrige Oberflächentemperatur an der Stelle der Innenwand  mit einer Wärmebrücke. Außerdem kann sich an diesen kalten Flächen durch Kondensation der Raumluftfeuchte Schwitzwasser bilden, was zu  Schimmelbildung führen kann.

 

Wärmebrücken in der Gebäudehülle können mit Thermografieaufnahmen einer Wärmebildkamera sichtbar gemacht werden. Diese erleichtern das Finden der relevanten Stellen.
Typische Beispiele:
• thermisch nicht entkoppelte Balkon-, Terrassen- oder Garagenanschlüsse
• Sockelausbildungen ohne Perimeterdämmung
• Innenwand- und Deckenanschlüsse von innen gedämmten Fassaden
• manche Fenstereinbausituationen
• Dachortgänge ohne Kopfdämmung.

Wenn die Stellen festgestellt wurden, werden detaillierte Wärmebrückennachweise erstellt.
Aufstellen eines detaillierten Wärmebrückennachweises:
• Untersuchung der Konstruktion und Aufnahme der Wärmebrücken
• Ermitteln des längenbezogenen Wärmedurchgangskoeffizienten
• Erstellung eines Längenaufmaßes
• Berechnung des gesamten zusätzlichen Wärmedurchgangs

 

Wärmebrücken: Ursachen, Auswirkungen und Beseitigung
Michael Bukowski, co2online gemeinnützige Beratungsgesellschaft mbH

Wärmebrücken in der Bestandssanierung - Leitfaden für Fachplaner und Architekten
Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena)

Taupunktrechner
Internetservice Kummer + Oster

 
 

 
Auslegungsheizlast
 
Die Auslegungsheizlast dient zur Auslegung des Wärmeerzeugers bzw. der Raumheizflächen einer Heizungsanlage. Sie setzt sich aus der Norm-Heizlast eines Gebäudes bzw. Raumes und der zusätzliche Aufheizleistung, die nach der DIN EN 12831 berechnet werden, zusammen. Bei der Auslegung einer Wärmepumpe können auch die Abschaltzeiten des E-Versorgers in die Berechnung eingehen.
 
Hier muss beachtet werden, dass der Wärmefluß innerhalb der thermischen Hülle (zwischen den beheizten Räumen) für die Transmission und die Lüftung nicht berücksichtigt wird. Bei der Berechnung des Normalfalls (natürliche Lüftung, keine zusätzliche Aufheizleistung) ist die Gebäudeheizlast kleiner als die Summe der Raumheizlasten, weil nur der Transmissionswärmeverlust nach außen durch die Gebäudehülle und 50 % der Lüftungswärmeverluste berücksichtigt werden.
 
Die Norm-Berechnungswerte sind grundsätzlich mit dem Bauherrn schriftlich festzulegen, besonders dann, wenn seine Wünsche von den Normwerten abweichen.
 
 
Für die Dimensionierung einer Wärmepumpe ist es möglich, die Heizlast anhand einiger Parameter der EnEV-Berechung abzuschätzen. Das Ergebnis hat meist weniger als +/-5% Abweichung von einer Heizlastberechnung nach DIN 12831 und ist für die Auslegung der Wärmepumpe und Wärmequelle ausreichend. Für die Planung der Heizflächen und der Be- und Entlüftung ist eine raumweise Berechnung der Heizlast nach DIN 12831 unbedingt erforderlich.
 

Heizlastabschätzung auf Grundlage der EnEV-Berechnung

 
  Wiederaufheizlast - Zusatzaufheizleistung
 
Die Normheizlast ist "nur" für den "normalen" Heizbetrieb (ständige und gleichmäßige Beheizung aller in der Berechnung vorgesehenen beheizten Räume) ausgegelegt. Die DIN EN 12831 sieht aber für den "unterbrochenem Heizbetrieb" (abgesenkter Betriebes ["Nachtabsenkung"] bzw. Nachtabschaltung) eine "Zusatzaufheizleistung" vor. Meistens wird bei der Heizlastberechnung diese Aufheizleistung nicht berücksichtigt, weil dadurch die Leistung des Wärmererzeugers und die Raumheizlasten und entsprechend die Heizflächen für den "normalen Betrieb" zu groß ausgelegt werden und sich die Wärmeabgabe der Heizflächen evtl. als Fremdwärme bemerkbar machen. Da aber zunehmend die Heizung für das gesamte Gebäude oder einige Räume zeitweise abgesenkt oder sogar total abgeschaltet werden, wird die Zusatzaufheizleistung wieder aktuell.
 
Für die Berechnung der Zusatzaufheizleistung müssen die Absenkzeiten und Absenktemperaturen mit dem Bauherrn ausführlich vereinbart werden. Der Zuschlag kann auch Raumweise festgelegt werden. Die zusätzliche Aufheizleistung in der DIN EN 12831 2008-07 berücksichtigt
 
  • in welcher Zeit die normale Raumtemperatur wieder erreicht werden soll
  • die Temperaturabsenkung während der Absenkphase
  • den Luftwechsel (n = 0,1 h-1 oder 0,5 h-1)
  • die Gebäudemasse
 
Die Einteilung der Gebäudemasse
l - leichte Gebäudemasse  (abgehängte Decken und aufgeständerte Böden, Wände in Leichtbauweise)
s - mittelschwere/schwere Gebäudemasse  (Betondecken und –böden in Verbindung mit Mauerwerk oder Betonwänden)
 
Die Ermittlung des Wiederaufheizfaktors fRH aufgrund des Nutzungsprofils erfolgt entsprechend den Tabellen 12 und 13. Im Fall fRH = 0 ist die vorhandene Heizleistung ausreichend. Bei den grau hinterlegten Werten wird eine vorgegebene Stütztemperatur von 15 °C erreicht. Zwischenwerte sind linear zu interpolieren.
  Das Verfahren mit dem Nutzungsprofil ist nur möglich, wenn folgenden Voraussetzungen zutreffen
 
  • das Gebäude hat ein höheres Wärmeschutzniveau aufweist (mindestens nach Wärmeschutzverordnung 1995)
  • die mittlere Raumhöhe liegt unter 3,5 m
  • der Außenluftwechsel während der Aufheizphase ist geringfügig (= 0,3 h-1)
  • die minimal zulässige Temperatur in der Absenkphase (Stütztemperatur) beträgt 15 °C
 
Bei abweichenden Randbedingungen (z. B. niedriges Wärmeschutzniveau bei Altbauten) muss in jedem Fall eine Ermittlung des Wiederaufheizfaktors in Abhängigkeit des Innentemperaturabfalls erfolgen. Dabei ist gegebenenfalls eine überschlägige Ermittlung des Innentemperaturabfalls auf der Basis der DIN EN 832 angegebenen Beziehungen notwendig.
 
Die Ermittlung des Wiederaufheizfaktors fRH aufgrund des Innentemperaturabfalls erfolgt entsprechend den Tabellen 14 und 15. Zwischenwerte sind linear zu interpolieren. Ist der Innentemperaturabfall nicht bekannt, kann er überschlägig auf der Basis der DIN EN 832 ermittelt werden.
  Infiltration Exfiltration
 
Ein Teil der Norm-Heizlast der Räume beinhaltet Lüftungswärmeverluste durch die natürliche Lüftung bzw. ventilatorgestützte Lüftungsanlagen.
  Natürlich belüftete Räume
  Die Lüftungswärmeverluste für natürlich belüftete Räume wird folgendermaßen berechnet:
 

 
Bei der Berechnung der Norm-Heizlast eines Gebäudes wird der gleichzeitig wirksame Lüftungswärmeanteil bei der Bestimmung des anzurechnenden infiltrierten Luftvolumenstroms und somit auch für die Lüftungswärmeverluste pauschal mit 0,5 angesetzt. Sonderfälle (z. B. Hallen oder Gebäude mit nur einem Raum) kann dieser Wert auch mit 1 bzw. nach einem dem konkreten Fall angepasstem Wert gesetzt werden.
 
Bei der Bestimmung des anzurechnenden Mindestluftvolumenstroms wird die Summe der raumweise ermittelten Werte und somit auch die Lüftungswärmeverluste halbiert. Dies entspricht einem Außenluftwechsel von nmin,Geb = 0,25 h-1 bezogen auf das gesamte Gebäude.
  Mechanisch belüftete Räume
  Die Ermittlung der Lüftungswärmeverluste für Räume mit ventilatorgestützten Lüftungsanlagen wird folgendermaßen berechnet:
 

 

In dem Wert sind die Anteile aus mechanischem Abluftvolumenstromüberschuss von außen und Überströmung aus Nachbarräumen enthalten.

 
Der Luftvolumenstrom, der durch Undichtheiten an Fenstern und der Gebäudehülle entsteht, wird über die Begriffe Infiltration (Eindringen kalter Außenluft) und  Exfiltration (Entweichen warmer Innenraumluft) definiert. Auch in anderen Fachbereichen werden die Begriffe "Infiltration" und "Exfiltration" verwendet, so z. B. in der Wassertechnik bei dem Einsickern von Oberflächen- bzw. Flusswasser in das Grundwasser und in der Abwassertechnik bei dem Einsickern von Oberflächenwasser in das Kanalsytem oder Entweichen von Abwasser in das Oberflächenwasser. Aber auch Leckluftvolumenströme durch Undichtigkeiten aus Luftleitungen einer lüftungstechnischen Anlage können einer Infiltration in die Räume führen.
 
Vor der Kanalnetzberechnung muss der notwendige Luftvolumenstrom ermittelt werden. Dieser richtet sich nach der Art der Anlage (Außenluft/Fortluft-, Umluft-, Abluftanlage) bzw. danach, welche Aufgaben die Anlage (z. B. Lüften, Heizen, Kühlen) erfüllen soll. Immer wieder kann man feststellen, dass eine lüftungstechnische Anlage ausschließlich über den/die Luftwechsel bzw. Luftrate, ja teilweise sogar nur über den Mindestluftwechsel ausgelegt wird. Dadurch sind zwar die Anforderungen der Hygiene erfüllt, aber alle anderen Möglichkeiten einer Lüftungsanlage sind dann nicht mehr machbar. Außerdem kann es vorkommen, dass durch die Infiltration oder Exfiltration die notwendigen Luftmengen nicht mehr passen oder für die einzelnen Räume nicht ausreichend sind. Auch kann durch eine zu geringe Luftmenge die Luftführung in den Räumen unzureichend sein.
 
 
Berechnung des Luftvolumenstroms durch Undichtigkeiten (Infiltration) nach DIN EN 832
 
Der Windanfall am Haus und der Auftrieb im Gebäude führen durch die auftretenden Druckdifferenzen zu einer Durchströmung von Fugen in der Gebäudehülle. In der Regel werden die unteren Geschosse durch Infiltration belastet und die oberen Geschosse bzw. Dachbereich mit Exfiltration. Eine Infiltration von außen nach innen führt zu einem erhöhten Heizwärmebedarf und zu Zugerscheinungen durch kalte Luft. Dabei bleiben die Bauteile normalerweise trocken.
 
Bei einer Durchströmung von innen nach außen (Exfiltration) kann es zu Bauschäden kommen. Warme, feuchte Luft kondensiert an den kalten Stellen im Bauteil, wodurch Feuchteschäden (Frostschäden, Schimmelpilzbildung) auftreten können.
 
Die Dichtheit eines Gebäudes mit dem Blower-Door-Messverfahren nach der DIN 13 829 - 2001-02 (Verfahren A - Gebäude im Nutzungszustand oder Verfahren B - Prüfung der Gebäudehülle) festgestellt.
 
Schwachpunkte und mögliche Undichtigkeiten - Luftdichte Gebäudehülle
 
Quelle: Hessische Energiespar-Aktion
Durch Undichtigkeiten in der Gebäudehülle können erhebliche Wärmeverluste und Feuchteschäden auftreten. So können durch undichten Bauausführungen mit Heizwärmeverluste zwischen 5 und 50 kWh/m2 Wohnfläche pro Jahr gerechnet werden.
Empfehlungen zur Sicherstellung einer Gebäudedichtheit:
  •  Dichtungskonzept aufstellen, mit einer genauen Festlegung der
    Dichtungsebenen und Materialien
  •  Durchdringungen in der Gebäudehülle gering halten, vorhandene Wand- und Deckendurchführen luftdicht ausführen
  •  Anschlüsse von flächigen Folien (z. B. Dachdämmung) sind besonders zu prüfen und "abzunehmen“
  •  Durchführen einer Blower-Door-Messung mit evtl. erforderlichen Nachbesserungen
 
 
Abschätzung der Infiltration nach DIN 1946-6 "Lüftung von Wohnungen"
 
 

Mit der DIN EN 12831 Beiblatt 2 - 2012-05 - Heizungsanlagen in Gebäuden - Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast - Vereinfachtes Verfahren zur Ermittlung der Gebäude-Heizlast und der Wärmeerzeugerleistung - kann die Heizlast von Gebäuden im Bestand, z. B. für einen Kesseltausch, näherungsweise ermittelt werden.
Die einfache Ermittlung der Heizlast der einzelnen Räume müssen nach dem gültigen ausführlichen Verfahren (Beiblatt 1) berechnet werden.

 

Inhaltsverzeichnis des Beiblatts 2 der DIN EN 12831
1 Allgemeines
2 Verweisungen
3 Begriffe, Symbole und Abkürzungen
4 Darstellung der Verfahren
4.1 Allgemeines
4.2 Hüllflächenverfahren
4.3 Verbrauchsverfahren
4.3.1 Lastgangmessung
4.3.3 Auswertung der monatlichen Verbrauchsdaten

4.3.4 Vereinfachtes Verfahren mittels Jahresendenergieverbrauch
4.3.5 Vereinfachte Bestimmung der Wärmeerzeugerleistung für Heizung und Trinkwassererwärmung

- Anhang A (informativ) Vereinfachte Bestimmung der Wärmedurchgangskoeffizienten U
- Anhang B (informativ) Vereinfachte Datenaufnahme der Bauteilflächen
- Anhang C (informativ) Vereinfachte Bestimmung der Temperaturkorrekturfaktoren
- Anhang D (informativ) Vereinfachte Ermittlung des Warmwasserbedarfs in Gebäuden
- Anhang E (informativ) Beispielberechnung
 

 

Bei einer Heizkesselsanierung ist es immer wieder notwendig die aktuelle Heizlast für die Wärmeerzeugerleistung zu ermitteln. Besonders bei älteren Gebäuden gibt es in den meisten Fällen keine Unterlagen über die Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Werte [alt: k-Werte]). Erfahrungsgemäß sind die alten Heizkessel erheblich überdimensioniert und die Gebäude energetisch verbessert (Außendämmung, neue Fenster) worden. Deswegen sollte nicht die Heizleistung des alten Kessels ohne Überprüfung übernommen werden.
Für diesen Zweck stellt die DIN EN 12831 das Beiblatt 2 - 2012-05 zur Ermittlung der Heizlast ein Hüllflächenverfahren und zwei Verbrauchsverfahren zur Verfügung.

 

Hüllflächenverfahren
Mit dem Hüllflächenverfahren wird durch Vereinfachungen die Gebäudeheizlast aus der Summe der Transmissions- und Lüftungswärmeverluste ermittelt. Die Ermittlung entspricht physikalisch dem Rechengang der "normalen" Heizlastberechnung.
So werden z. B.
- bei unbekannten U-Werten anhand von Typologiewerten nach Bauteilaltersklassen entsprechende Tabellen aus Anhang A entnommen
- ein pauschaler Wärmebrückenzuschlag (UWB von 0,10 W/m²·K) eingesetzt
- die Raumtemperatur für ein Gebäude einheitlich mit 20 °C angenommen, wenn keine andere Temperaturen vereinbart werden
- vereinfachte Temperaturkorrekturfaktoren in Abhängigkeit der Einbausituation, für z. B. Bauteile, die an unbeheizte Nachbarräume oder an Erdreich grenzen, verwendet
- geometrische Vereinfachungen, z. B. Übermessen von Erkern oder Gauben
- Flächen mit ähnlichen U-Werten und Temperaturkorrekturfaktoren zusammengefasst. Es werden aber die Norm-Außentemperaturen eingesetzt und keine Wärmequellen, z. B. solare Wärmegewinne, berücksichtigt
Die Temperaturkorrekturfaktoren fx sind der Tabelle C.1 zu entnehmen. In der Tabelle A.2 "Pauschalwerte für Wärmedurchgangskoeffizienten" sind die U-Werte abgestuft in 8 Baualtersklassen von 1918 bis 1995 gelistet. Im
Anhang A ist eine Methode zur Bestimmung des U-Wertes durch einfache Temperaturmessungen aufgeführt. Hier ist die Genauigkeit der Temperaturmessung besonders wichtig, damit der U-Wert einigermaßen genau berechnet werden kann.
Folgende Temperaturen sind zu messen.
- Innentemperatur tint
- Außentemperatur te
- Wandinnentemperatur tsi
In der Tabelle A.1 sind die Übergangswiderstände R (Wandinnenflächen Rsi = 0,13 m²·K/W) angegeben.
Der Lüftungswärmebedarf wird über den Außenluftwechsel, der sich aus der angenommenen Dichtheit des Gebäudes ergibt, errechnet. Dazu muss das Volumen errechnet und die Dichtheit des Gebäudes (dicht [n = 0,25 h-1], weniger dicht [n = 0,5 h-1] und undicht [n = 1,0 h-1]) geschätzt werden. Zur Berechnung des Lüftungswärmebedarfs die Norm-Außentemperatur (DIN EN 12831) des jeweiligen Ortes eingesetzt.
Zu diesem Verfahren gibt es verschiedene Computer-Rechenprogramme (z. B. ELROND - Heizung), aber eine Handrechnung mit dem Formular des Beiblattes 2 ist für kleine Objekte ohne weiteres möglich.

 

Grafisches Verfahren (Messung des Energieverbrauchs über eine längere Zeitspanne und grafische Auswertung)


 

Auswertung des Jahresendenergieverbrauchs (Erfassung Jahresbrennstoffverbrauchs)

 
 
Die Heizlastberechnungen ergeben theoretische Werte. Bei der Heizflächenauslegung (z. B. Fußbodenheizung und/oder Wandflächenheizung) muss man die Fläche ermitteln, die wirklich Wärme in den Raum abgibt. Hier müssen dann Einrichtungsgegenstände (z. B. Einbauküche, Einbauschränke, Sitzmöbel), die bodengleich vorhanden sind, berücksichtigt werden. Die Flächen von einer Badewanne und/oder Duschwanne können mitgerechnet werden, wenn z. B. einer Fußbodenheizung die Rohre auch darunter verlegt werden.
Hier liegt auch der Grund, nach dem Einzug bzw. nach der Einrichtung ein Thermischer Abgleich durchgeführt werden muss, denn ein Hydraulischer Abgleich wird nach den theoretischen Einstellwerten der Heizlastberechnung (Raumheizlast) durchgeführt.
 
 
"Schätzeisen"
 
Die Heizlast eines Gebäudes und der Räume muss grundsätzlich nach der DIN EN 12831 rechtssicher berechnet werden. Wenn in Altbauten (Bestandsanlagen) keine Unterlagen vorhanden sind und/oder die Wandaufbauten und Fenstergüte bzw. -dichte nicht bekannt sind, so gibt es verschiedene Methoden, die Gebäudeheizlast zur Auslegung des Wärmeerzeugers zu ermitteln (zu schätzen).
Rechner zur Heizlast-Schätzung nach EN 12831
 
 
Spezifische Heizlast
 
Für die Sanierung bzw. der Optimierung von Heizungsanlagen in sanierten Altbauten werden z. B. für den hydraulischen Abgleich die Heizlasten der Räume benötigt, damit die Heizflachen angepasst werden können und eine Rückrechnung der Massenströme durchgeführt werden kann.
 
In vielen Fällen wurde die Gebäudeheizlast zur Kesselauslegung geschätzt. Hierbei werden die spezifische Heizlast mit der beheizten Gebäudefläche multipliziert. Dabei sollte immer auf das Wort "geschätzt" geachtet werden, denn die Tabellenwerte weichen ja nach dem Standort, der Dichtheit und der Bauform des Gebäudes, den Raumtemperaturen und dem Dämmzustand voneinander ab. Für die Auslegung einer Wärmepumpe ist diese Schätzung überhaupt nicht zu gebrauchen.
 
Auch eignet sich diese Schätzmethode nicht zur Bestimmung von Heizflächen einzelner Räume, da hier der Einfluß der einzelnen Faktoren, wie z. B. der Anteil der Außenflächen, der Wärmeverluste zu Innenräumen, die Raumsolltemperatur und die Raumtemperaturen der angrenzenden Räume einen wesentlich höheren Einfluss auf die Heizlast haben. Trotzdem wurde mit diesen Werten "gerechnet".
 
Gebäudeart
bis 1958
1959-68
1969-73
1974-77
1978-83
1984-94
ab 1995
Einfamilienhaus, freistehend
180
170
150
115
95
75
60
Reihenendhaus
160
150
130
110
90
70
55
Reihenmittelhaus
140
130
120
100
85
65
50
Mehrfamilienhaus < 8 WE
130
120
110
75
65
60
45
Mehrfamilienhaus > 8 WE

120

110
100
70
60
55
40
Quelle: Viessmann - hat für jeden Wärmeschutzstandard Richtwerte zurKesseldimensionierung für Praktiker herausgegeben: Kälteste Außentemperaturen, die in den letzten 20 Jahren zehnmal zwei Tage lang erreicht wurden.
 
              •  KFW-60-Häuser: ca. 50 W/m²  
              •  KFW-40-Häuser: ca. 40 W/m² 
              •  Passivhäuser: ca. 15 W/m² 
 
 
Wenn der Jahres-Energieverbrauch eines Gebäudes bekannt ist, kann die Hilfe der Vollbenutzungsstunden geschätzt werden.
 

Vollbenutzungsstunden für Überschlagsrechnungen, gültig für Düsseldorf

 
Gebäudeart
Vollbenutzungsstunden (h/a)
Einfamilienhaus
2100
Mehrfamilienhaus
2000
Bürohaus
1700
Krankenhaus
2400
Schule, einschichtiger Betrieb
1100
Schule, mehrschichtiger Betrieb
1300
Quelle: VDI 2067 Blatt 2 (Dez.93)
 
Die Gebäudeheizlast wird über die Formel:
 

QN,Geb = QHa / ( fV x bVH)

 
              •  QN,Geb - Gebäudeheizlast (kW) = / ( x )
              •  QHa - Jahres-Heizwärmeverbrauch (kWh/a)
              •  fV - Umrechnungsfaktor für andere Orte als Düsseldorf
              •  bVH - Vollbenutzungsstunden für Düsseldorf
 
Excel - Tabelle zur Abschätzung der Heizlast aus dem Jahresenergieverbrauch
 
 
"Schweizer Formel"
 
      •   Unter 800 m ü M mit Warmwasser: Jährlicher Oelverbrauch in Liter/300
      •   Unter 800 mü M ohne Warmwasser: Jährlicher Oelverbrauch in Liter/265
      •   Über 800 m ü M mit Warmwasser: Jährlicher Oelverbrauch in Liter/330
      •   Über 800 m ü M ohne Warmwasser: Jährlicher Oelverbrauch in Liter/295
 
Ermittlung der Heizleistung für Sanierungen
 
Neue "Schweizer Formel" 2007
 
Die Heizkesseldimensionierung mit der Bemessungsscheibe - Deutschland
 
Die Heizkesseldimensionierung mit der Bemessungsscheibe - Schweiz
 
 

Auslastungsmessung - Messen der Gebäudeheizlast über die Brennerlaufzeit

 
Vor einem Austausch eines Wärmeerzeugers (besonders bei dem Einbau von Wärmepumpen) sollte besonders in älteren Häusern oder in Häusern ohne Bauunterlagen die Heizlast (Wärmebedarf) ermittelt werden. In den meisten Fällen wurden die Kessel erheblich überdimensioniert ("Zitterzuschlag") oder überhaupt nicht berechnet. Die Folge waren unnötiges Takten ("Kuhschwanzheizung") und ein unwirtschaftlicher Betrieb.
 
Da eine Berechnung nach DIN EN 12831 aufgrund fehlender Unterlagen sehr aufwendig oder teilweise unmöglich ist, kann die Heizlast an der bestehenden Heizungsanlage aus den Laufzeiten der Kesselanlage gemessen werden. Aber für die Auslegung der Heizflächen, der Rohrnetzberechnung und dem hydraulischem Abgleich muss die Raumheizlast immer gerechnet werden.
  Die Vorgehensweise ist
 
  •    Der Messtag muss ein bedeckter Tag mit Außentemperaturen unter +5 °C (besser sind AT zwischen 0 °C und -5 °C und etwas Wind sein. Die Messung kann auch nach dem Sonnenuntergang durchgeführt werden. Auf jeden Fall darf keine Fremdwärme das Heizen beeinflussen.
  •    Der Wärmeerzeuger darf nicht modulierend oder mehrstufig betrieben werden (Modulation abschalten)
  •    Trinkwassererwärmung abschalten oder vorher aufheizen
  •    Ermittlung der tatsächlichen Leistung des Wärmeerzeugers:
    • Bei Gaskesseln den Gasdurchsatz am Gaszähler über eine Minute ablesen und mit dem Brennwert des Gases (kWh/m³) multiplizieren. Der Brennwert ist in der Gasrechnung oder auf der Homepage des Gasversorgers zu finden. Der Brennwert ist mit den Faktor 0,9 auf den Heizwert umzurechnen. Der errechnete Wert ist mit dem feuerungstechnischen Wirkungsgrad aus dem Schornsteinfegerprotokoll zu multiplizieren.
    • Bei Ölkesseln ist die eingestellte Nennbelastung auf dem Einstellprotokoll des Brenners der Wartungsfirma zu finden. Ansonsten sollte bei der nächsten Wartung nachgefragt werden. Sollte die eingestellte Kesselleistung nicht zu ermitteln sein, ist der mittlere Wert der auf dem Typenschild angegebenen Nennleistungsbereich anzunehmen. Besser wäre es in diesem Fall, den tatsächlichen Öldurchsatz auszugelitern, was aber nur durch einen Fachbetrieb erfolgen sollte. Die Umrechnung ist wie bei dem Gaskessel durchzuführen.
  •       Die Thermostatventile oder die Raumregler (ERR) müssen auf die üblichen Raumtemperaturen eingestellt und alle Räume einige Stunden (ca. 1 bis 3 Stunden) beheizt worden sein. Der Aufheizvorgang des Gebäudes muss abgeschlossen sein.
  •    Die Lüftung (Fensterlüftung oder kontrollierte Lüftung) sollte, wie es täglich üblich ist, ausgeführt werden.
  •    Messen der Außentemperatur.
  •    Messen der Lauf- und die Stillstandszeiten der Kesselanlage (über ca. 3 Stunden) mit einer Stoppuhr.
  •    Errechnen des Anteils der Kessellaufzeiten an der gesamten Messdauer.
  •    Errechnen der Differenz aus der mitteren gewünschten Raumtemperatur und der vorhandenen Außentemperatur.
  •    Errechnen der Differenz aus der mitteren gewünschten Raumtemperatur und der Normaußentempertur nach DIN EN 12831 für den Standort der Anlage (zwischen -10 und -16 °C).
  •    Die gemessenen Werte in eine Excel -Tabelle oder Programm eintragen
 
Auslastungsmessung-Excel -Tabelle HTIP Haus-Technische Informations-Plattform (Dipl. Ing. Werner Bauer)
 
Auslastungsmessung - © Martin Havenith & © System Integration Beitzke
 
 

Eine weitere Methode ist die statistische Heizlastermittlung nach Jagnow/Wolff

Wärmebedarfsberechnung nach DIN 4701
(Vereinfachte Heizlastberechnung manuell - HEA)

Ingenieurbüro Oertel

Vereinfachte online-Heizlastberechnung
Ingenieurbüro Oertel

 
 

Untersuchungen haben ergeben, dass die Wärmeerzeuger (und hier vor allen Dingen die Ölkessel) 1,8 bis 2,0mal größer dimensioniert wurden als notwendig. Hier war der Hintergrund wohl der "Angstfaktor", ein schnelleres Aufheizen bei der Trinkwassererwärmung oder bei Ölkessel die Möglichkeit einer niedrigen Einstellmöglichkeit. Auch die Raumheizlasten werden immer wieder nur "geschätzt" und nicht fachgerecht berechnet.
Die Folgen können sein,
- dass Brennwertkessel nicht im optimalen Arbeitsbereich gefahren werden
- dass Wärmepumpen zu groß ausgelegt werden
- dass die Umwälzpumpen zu groß ausgelegt werden
- dass die Rohrleitungen und Heizflächen zu groß ausgelegt werden
- dass ein hydraulischer Abgleich schwierig wird
- dass der Grundpreis von Energieversorgungsunternehmen (Gas, Fernwärme, Strom) zu hoch angesetzt wird

 
 
Norm-Außentemperaturen + Norm-Innentemperaturen
 
 
Luftwechsel + Mindestluftwechsel
 
Beispiel einer Heizlastberechnung - Dipl.-Ing. Uwe Mayer / Energie-, Gebäudetechnik
 
Heizlast-Beispielberechnung ausführliches Verfahren
 
Auch das HausTechnikDialogForum kann hier hilfreich sein
 
Klimazonen
 
Klimadaten
 
Heizgrenztemperatur und Heizzeit
 
Gradtagszahlen Deutschland  + Gradtagszahlen/Heizgradtage - Deutschland
 
Viele nützliche Arbeitshilfen
 
Verfahren zur U-WERT-Bestimmung - ConSoft
 
Online-U-Wert-Berechnung
 
und noch ein U-Wert-Rechner
 
eine gute Möglichkeit zur U-Wertberechnung
 
Eine andere Art der U-Wertberechnung
 
Online U-Wert-Berechnung
 
Heizlast 2008 - Leitfaden
 
wbs - Wärmebedarf-Service und SHK-Software
 

DIN EN 12831 Heizlast > vereinfachte Verfahren ohne Passwort (alt)

 
DIN EN 12831 Heizlast > ausführliche Verfahren (alt)
 
Energiebedarfsrechner
 
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Stundensätze im Vergleich > Planung - Bau - sonstige Dienstleister
 
Consoft - spezialisiert auf Software für die Haustechnik
 
ZVPLAN - einfach fördergerecht planen + Einführungsvideo
 
Freeware Programmteile - mh-software GmbH
 
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Hydraulischer Abgleich - Kurzfassung
 
Rohrnetzberechnung mit Beispielen und Tabellen
 
Thermischer Abgleich - Nach- bzw. Feinjustierung in der ersten Heizperiode
 
Planung einer Heizungsanlage - Neubau
 
Berechnung der Behaglichkeitskenngrößen
 
Heizflächenauslegung von Ing. Dipl.-Päd. Markus Schöpf
 
VDI 6030 in Verbindung mit DIN EN 12831
 
Heizflächenberechnung für Einrohrheizung
 
Energiebilanz eine Hauses
 
Haustechnische Informations-Plattform - Dipl. Ing. Werner Bauer
 
Energetische Bewertung von Gebäuden  - DIN V 18599
 
EnEV 2012 und Folgeaktivitäten - Fraunhofer Institut für Bauphysik (IBP)
 
Berechnung von Wohngebäude nach der EnEV 2009 - © FH Braunschweig/Wolfenbuettel
 
Weiterbildungskurse "Energieberater TGA" - Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften
 
Energetisch relevante Kennwerte eines Gebäudes
 

 
Geschichte der Wärmebedarfsberechnung DIN 4701 / Norm-Heizlastberechnung DIN EN 12831
1929
Erste Ausgabe im Jahre der Gründung des Fachnormenausschusses für Heizung. Die Berechnungsgrundlagen gelten im Grunde heute noch. Die Norm enthielt neben den Klimatafeln für eine Vielzahl deutscher und österreichischer Orte auch umfangreiche Tabellen von Wärmeleitzahlen von Baustoffen, Wärmedurchgangszahlen sowie die Berechnung von Kesseln und Heizkörpern.
1947
Zweite Ausgabe. Die Angaben über Kessel und Heizkörper wurden auf-grund der sich entwickelnden Vielfalt der Modellreihen herausgenommen und in eigenen Normen (DIN 4702, DIN 4703) aufgenommen.
1959
Dritte Ausgabe mit der Anpassung der Wärmedurchgangszahlen an die moderneren Baustoffe und neu entwickelte Wand- und Deckenkonstruk-tionen, genauere Berücksichtigung des Windeinflusses und Reduzierung der Sonderfälle.
1983
Vierte Ausgabe. Die Norm wurde erstmals geteilt in Teil 1 (Grundzüge des Berechnungsverfahrens) und Teil 2 (Tabellenwerte, Parameter). Die wesentlichen Änderungen betreffen die Berücksichtigung neuer Erkennt-nisse der Gebäudedurchströmung, insbesondere von Hochhäusern, sowie den Wegfall bestimmter Zuschläge z.B. Betriebsunterbrechung und Himmelsrichtung bzw. Einführung neuer Zuschläge, z.B. zur Korrektur des Wärmedurchgangskoeffizienten k. Aufgrund der negativen Erfahrungen mit der Energiekrise bestand des Bestreben, den Wärmeverlust physikalisch so genau wie möglich zu berechnen und somit enthielt die Norm praktisch keine Sicherheitsreserven. So wurde die Speicherfähigkeit des Gebäudes durch eine Außentemperaturkorrektur berücksichtigt, die Norm-Außentemperatur im Durchschnitt um 2 - 3 K nach oben korrigiert, die Hauskenn-größen gesenkt und der gleichzeitig wirksame Lüftungswärmeanteil für den Gebäudelüftungswärmeverlust eingeführt. Im Ergebnis ergab sich eine deutlich gesenkter Wärmebedarf von ca. 20 - 25%.
1995
Normenentwurf aufgrund der Wiedervereinigung Deutschlands. Im wesentlichen wurde Tabelle 1 der Norm-Außentemperaturen um die der neuen Bundesländer ergänzt. Weiterhin wurde die Außentemperatur-Korrektur aufgrund der - wie sich herausstellte - fehlenden Sicherheitsreserven gestrichen und der Berechnungsgang für Erdreich berührte Bauteile überarbeitetet. Der Normenentwurf wurde nur noch als Gelbdruck veröffentlicht, da bereits das europäische Normungsvorhaben bestand.

1998

Da die normierte Wärmebedarfsberechnungen bzw. Heizlastberechnungen bei hocheffizienten Gebäuden (z. B. Passivhaus) zu extrem überdimensionierten Auslegungen führte, erschien im Jahr 1998 erschien das auf Excel basierende Passivhaus-Projektierungspaket (PHPP) zum ersten Mal und wurde seither ständig weiterentwickelt. Kern des Tools sind Rechenblätter für Heizwärmebilanzen (Jahres- und Monatsverfahren), für Wärmeverteilung und -versorgung sowie für Strom- und Primärenergiebedarf. Für die praxisorientierte Planung von Effizienzprojekten weltweit wurden wichtige Module sukzessive ergänzt: u.a. Berechnung von Fensterkennwerten, Verschattung, Heizlast und Sommerverhalten, Kühl- und Entfeuchtungsbedarf, Lüftung für große Objekte und Nichtwohngebäude, Berücksichtigung von erneuerbaren Energiequellen sowie EnerPHit-Zertifizierung (Altbausanierung). Das PHPP wird fortlaufend anhand von Messwerten und neuen Forschungsergebnissen validiert und erweitert.
Im Rahmen wissenschaftlicher Begleitforschungen wurden an mehreren hundert Objekten Messergebnisse mit Berechnungsergebnissen verglichen. Dabei konnte durchweg eine hohe Übereinstimmung zwischen dem mit dem PHPP ermittelten Bedarf und dem durch wissenschaftliche Messprojekte festgestellten Verbrauch festgestellt werden. Bei sorgfältiger Gebäudeeffizienzplanung mit dem PHPP ist somit kein "Performance-Gap" (Differenz zwischen Planungszielgrössen und Messungen im Betrieb) feststellbar. > Mehr dazu
2003
Einführung der DIN EN 12831, August 2003 - Heizungsanlagen in Gebäuden - Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast - . Für DIN 4701 gilt - in Verbindung mit dem deutschen nationalen Anhang, Beiblatt 1 - eine Übergangsfrist bis Oktober 2004.
2008
DIN EN 12831 Beiblatt 1, Juli 2008 - Heizsysteme in Gebäuden - Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast - Nationaler Anhang NA
  Quelle: Seminarteam-Hans-Markert
2014
Norm-Entwurf der DIN EN 12831-1:2014-11 - Heizungsanlagen und wasserbasierte Kühlanlagen in Gebäuden - Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast - Teil 1: Raumheizlast; Deutsche Fassung prEN 12831-1:2014. Diese DIN wurde zurückgezogen.

Im September 2017 wurde die DIN EN 12831-1 "Energetische Bewertung von Gebäuden - Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast - Teil 1: Raumheizlast" und die DIN EN 12831-3 "Energetische Bewertung von Gebäuden - Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast - Teil 3: Trinkwassererwärmungsanlagen, Heizlast und Bedarfsbestimmung" veröffentlicht. Die Norm ist schon gültig, aber für die Anwendung fehlen noch die nationale Daten.
Die meisten Neuerungen befassen sich mit der Berechnung der Norm-Lüftungswärmeverluste. Der Begriff "Lüftungszone" wurde eingeführt. Darunter verteht man eine Gruppe von Räumen, die entsprechend ihrer Auslegung eine direkte oder indirekte (durch weitere dazwischenliegende Räume erfolgende) Luftverbindung aufweisen (z. B. durch Überstromluftdurchlässe, Türen mit verkürzten Türblättern). Dies erhöht den Editier- und Bearbeitungsaufwand für den Planer und hat Einfluss auf die meisten Lüftungs-Algorithmen. Berechnungen der Lüftungswärmeverluste werden jetzt nach Raum, Lüftungszone und Gebäude unterschieden: (Mindest-Luftwechselrate ohne Infiltration, (balancierte) Lüftung ohne Luftdurchlässe, Lüftungszonen mit Luftdurchlässen oder mit nicht balancierten Lüftungssystemen).

Da die Novellierung der DIN SPEC 12831-1 2018-10 - Entwurf Verfahren zur Berechnung der Raumheizlast - Teil 1 Nationale Ergänzungen zur DIN EN 12831-1 ist noch nicht abgeschlossen ist, empfiehlt das Deutsche Institut für Normung (DIN) die Nutzung der "alten" Heizlast bis zur Veröffentlichung der nationalen Beiblätter (voraussichtlich Anfang 2019). Die neue Norm führte bei vielen Beteiligten für Verunsicherung, da diese Heizlastnorm auf nationale Beiblätter angewiesen ist, die erst 2019 veröffentlicht werden.

Nationaler Anhang - Heizlast DIN SPEC 12831-1

Der Wärmeleistungsbedarf für Raumheizung wurde bislang nach DIN 4701-1 bis DIN 4701-3 "Wärmebedarfsberechnung“ bestimmt. Diese Norm ist durch die DIN EN 12831 in Verbindung mit der deutschen Umsetzung in Beiblatt 1 ersetzt.

Kurzer Rückblick auf bisherige Normen
Die „Wärmebedarfsberechnung“ wurde in der Zeit von 1929 bis 2004 in der DIN 4701 genormt. In den Ausgaben von 1929, 1944/47 und 1959 war der Berech-nungsgang nahezu identisch, nur einzelne Randwerte für die Berechnung wurden dem Stand des Wissens angepasst. Die 1959 berechneten Heizlasten sind leicht geringer als die Werte von 1944/47, aber etwa 20…30% höher verglichen mit der Ausgabe der Norm von 1983/89, da mit höheren Ansätzen für den Luftaustausch und größeren Zuschlägen für Räume mit kalten Wandflächen sowie niedrigeren Außentemperaturen gerechnet wurde.
Die Ausgabe der DIN 4701 von 1983 erfolgte zunächst in zwei Teilen und brachte zahlreiche Änderungen (Berücksichtigung der Bauschwere, Mindestluftwechsel, Teilbeheizung der Nachbarräume) mit sich. Mit dem nachtäglich in Kraft getretenen Teil 3 der DIN 4701 konnte bei der Heizflächenbemessung ein Sicherheitszuschlag von 15% pauschal angesetzt werden, wenn der Wärmeerzeuger die Vorlauftemperatur im Bedarfsfall nicht steigern kann. Diese Option wurde eingerichtet, weil es in der Praxis wegen der knappen Leistungsbemessung zur Unter-versorgung kam.
Es kann davon ausgegangen werden, dass die Leistungsbemessung nach DIN 4701-1 und DIN 4701-2 (1983) vor Inkrafttreten des dritten Teils, d.h. ohne 15% Zuschlag auf die Raumheizflächen, etwa das rechnerische Minimum für die Heizlast bedeutet. Sowohl mit den Normausgaben der früheren Ausgaben der Heizlastberechnung als auch mit der neuen europäischen Norm ergeben sich größere Normleistungen, also installierte Heizkörperflächen und Wärmeerzeugerleistungen. Die bedeutet, dass die untere Leistungsgrenze für einen behaglichen Anlagenbetrieb abgesteckt werden kann: sie liegt etwas oberhalb der Normwerte von 1983.
Quelle: Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik - Herausgegeben von Prof. Dr.-Ing. Ernst-Rudolf Schramek
 
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