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Heizgradtage

Die jährlichen Heizgradtage (HGT) (oder die Heizgradstunden) für den Standort eines Gebäudes können aus der Häufigkeitsverteilung der Außentemperaturen (über 24 Stunden gemittelt) und der Heizgrenze berechnet werden. Sie sind relevant für die Berechnung des Heizwärmebedarfs. Die Heizgradtage dürfen nicht verwechselt werden mit den Heiztagen, also den Tagen mit Heizwärmebedarf. Eine verwandte Größe ist die Gradtagszahl (GTZ).

Das Grundprinzip der Heizgradtage besteht darin, dass man für jede vorkommende Außentemperatur unterhalb der Heizgrenze (in Deutschland 15 °C) die Differenz zwischen dieser Heizgrenztemperatur und der Außentemperatur mit der jeweiligen Anzahl der Tage multipliziert und diese Werte aufsummiert. (Bei der Gradtagszahl dagegen verwendet man die Differenzen zwischen Raum- und Außentemperatur.) Beispielsweise ergäbe sich ein Beitrag von 30 · 10 = 300 zu den Heizgradtagen, wenn die Außentemperatur an 30 Tagen bei 5 °C liegt, also um 10 Kelvin unterhalb der Heizgrenze von 15 °C. Die gewählte Heizgrenztemperatur kann mit einem Index angegeben werden; beispielsweise bedeutet G₁₅ die Heizgradtage für eine Heizgrenztemperatur von 15 °C. Die Heizgradtage (z. B. nach der Norm VDI 3807) berücksichtigen anders als die Gradtagszahl den Effekt solarer und innerer Wärmegewinne (also nicht nur den Transmissionswärmeverlust) in grob geschätzter Weise, indem sie nur die Unterschreitung der Heizgrenztemperatur zählen: Man geht im obigen Beispiel davon aus, dass die ersten 5 Grad unterhalb der Raumtemperatur durch solare und innere Wärmegewinne ausgeglichen werden und die Zufuhr von Heizwärme nur entsprechend den zusätzlichen 10 Graden (zwischen 15 °C und 5 °C) nötig ist. (Die Transmissionswärmeverluste sind dagegen proportional zur Differenz von Innen- und Außentemperatur, die im Beispiel bei 15 K läge.)

In Deutschland werden nach VDI 3807 Blatt 1 (2013) für die Witterungsbereinigung von Heizenergiedaten die Gradtagszahlen und nicht die Heizgradtage verwendet.

Tage mit Außentemperaturen oberhalb der Heizgrenze sowie Tage außerhalb der Heizperiode (z. B. 1. Juni bis 31. August) werden nicht mitgezählt, da dann kein Heizwärmebedarf entstehen sollte. Die Details der Berechnung können je nach Norm etwas abweichen. Beispielsweise wird die Heizgrenze in Österreich und der Schweiz zu 12 °C angesetzt. Je besser die Wärmedämmung des Gebäudes, desto tiefer wäre ein realistischer Wert für die Heizgrenze.

Für Deutschland ergibt sich gemäß EnEV ein Mittel von 66 000 Heizgradstunden je Heizperiode. Dies entspricht 66 000 / 24 = 2750 Heizgradtagen. Diese Werte können je nach Region jedoch deutlich abweichen. Daten für viele deutsche Standorte erhält man beispielsweise vom Institut für Wohnen und Umwelt [1].

Anwendungen der Heizgradtage

Die ermittelten Heizgradtage können auf verschiedene Weisen angewandt werden:

• Für Abschätzungen des Heizenergiebedarfs eines neuen Hauses werden die mittleren Heizgradtage (oder die Gradtagszahlen) aus früheren Jahren verwendet.
• Bei Heizkostenabrechnungen können auch die konkret für bestimmte Monate ermittelte Heizgradtage nützlich sein, beispielsweise wenn ein Mietverhältnis nicht die gesamte Heizperiode umfasst und der entsprechende Anteil der Heizkosten berechnet werden muss.
• Nützlich sind für konkrete Zeiträume erfasste Werte ebenfalls, um witterungsbereinigte Werte für den Heizwärmebedarf zu ermitteln.

Als einfaches Beispiel betrachte man ein Dach eines älteren Einfamilienhauses mit einer Fläche von 120 m² direkt über beheizten Räumen (d. h. ohne die Flächen von Dachüberständen) und einem U-Wert von 0,45 W/(m² K). Wenn man am jeweiligen Standort im Mittel 3000 Heizgradtage hat, kann man den jährlichen Heizwärmebedarf, der allein durch den Wärmeverlust durch das Dach entsteht, abschätzen zu 0,45 W/(m² K) · 120 m² · (3000 K d · 24 h/d) ≈ 3,9 Mio Wh = 3900 kWh. (Der Faktor 24 ist für die Umrechnung von Tagen in Stunden, und am Ende dividieren wir noch durch 1000, um Kilowattstunden zu erhalten.) Der zugehörige Brennstoffbedarf z. B. für eine Ölheizung liegt noch etwas höher wegen dem nicht perfekten Wirkungsgrad der Heizungsanlage; man hätte bei einer effizienten Heizung ca. 4000 kWh, entsprechend rund 400 Litern pro Jahr. Weitere Beiträge kommen natürlich von der Fassade inkl. Fenstern, dem Keller und den Lüftungsverlusten.

Mit dem folgenden Rechner lassen sich solche Rechnungen leicht durchführen:

Einfluss der Sonneneinstrahlung

Man beachte, dass die Sonneneinstrahlung bei der Ermittlung der Heizgradtage für einen Standort nicht berücksichtigt wird; die Werte werden allein durch die Lufttemperaturen bestimmt. (Wie oben erklärt, erfolgt nur indirekt und ganz grob eine Berücksichtigung der Sonneneinstrahlung dadurch, dass man die Differenz der Außentemperatur zur Heizgrenze und nicht etwa zu Raumtemperatur nimmt.) Dies führt zu Fehlern, wenn aufgrund der Heizgradtage der Heizwärmebedarf abgeschätzt wird: Beispielsweise führen kalte, aber klare Wintertage zu hohen Heizgradtagen, aber nicht unbedingt zu einem hohen Heizwärmebedarf, wenn das Gebäude durch große Fenster auf der Südseite viel Sonnenenergie aufnehmen kann. Solche Abschätzungsfehler werden besonders groß für moderne, gut wärmegedämmte Gebäude (insbesondere Passivhäuser), da bei diesen die solaren Gewinne die Wärmebilanz stark beeinflussen. Sie sind außerdem besonders wesentlich, wenn Daten von unterschiedlichen Standorten verglichen werden, die sich wesentlich in der mittleren Sonneneinstrahlung unterscheiden. Dagegen dürften geringe Fehler resultieren, wenn verschiedene Winter am gleichen Standort verglichen werden und es um nicht wärmegedämmte Gebäude geht.

Siehe auch: Gradtagszahl, Transmissionswärmeverlust, Energiebilanz eines Gebäudes, Heizwärmebedarf