Elektrische Fußbodenheizung: Wärmebedarf berechnen – Formel, Leistung & Kosten?
BAU-Forum: Fußbodenheizungen / Wandheizungen

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Fußbodenheizung liegt doch im Fußboden, oder?
Damit müssen sie auch den Estrich erwärmen und das dauert, da steckt Masse drin. Fußbodenheizung ist immer sehr träge. Sie bekommen damit den Raum nie in 10 Minuten warm (nur mit dem el Heizlüfter, dann ist aber der Fußboden weiterhin kalt 🙂

hmm  -  in der Physik in der Schule ...
hmm  -  in der Physik in der Schule war immer von abgeschlossenen Systemen die Rede. So war das Rechnen leichter. Und wenn Sie die Grenze an der Oberfläche von Wand, Boden und Decke ziehen  -  dann passt Ihre Rechnung vermutlich. Aber leider ist das reale Leben nicht wie in der Schule 😉 Die umschließenden Wände und alle Gegenstände im Bad speichern ebenfalls Wärme/Kälte  -  und die müssen Sie alle mitrechnen.
Vielleicht wird es so anschaulicher: Angenommen Ihre Rechnung entspräche der Realität, dann sollte eine 100 Watt Glühbirne Ihr Bad um 8 k erwärmt haben. Ob das klappt? Sie können es mal ausprobieren ...
Heizungsbauer/-Planer rechnen das grundsätzlich so: Durch die umschließenden Wände, Decken, Fenster, Türen und Böden wird abhängig von deren U-Wert Wärme an die (kältere) Umgebung abgegeben. Um eine Temperatur bei gleichbleibenden Außentemperaturen zu halten muss genau die Menge Energie zugeführt (geheizt) werden die "nach draußen verschwindet". Und diese notwendige Heizleistung rechnen Heizungsbauer/-Planer aus und legen die Heizflächen (gerade im Bad mit einem Zuschlag) aus.
Die Geschwindigkeit einer Temperaturänderung hängt zum einen von der zugeführten Leistung und zum anderen von der Trägheit "des Systems" ab. In Ihrer Berechnung haben Sie lediglich die Trägheit (Wärmespeicherfähigkeit) der Luft in Ihrem Bad berücksichtigt.

ohne blick auf die Berechnung ...
Diese Lösung ist NUR für Ihr Wohlbefinden!
Und zeitlich für den (erweiterten) Nutzungszeitraum.
Mit Direktstrom heizt man nicht planmäßig. Auch kein Badezimmer.
(ggf. Ausnahme: pssivhaus)

Vielen Dank für die Antworten Was ein Passivhaus ...
Vielen Dank für die Antworten.
Was ein Passivhaus ist und was nicht, darüber wird ja viel gestritten. Laut PHPP haben wir eins. U-Werte Wand/Dach/Boden/Fenster: 0,137/0,127/0,134/0,8. Heizwärmebedarf laut PHPP 14 kWh/m²a.
Zumindest im ersten Winter waren die Energieverbräuche aber noch nicht passivhausmäßig ... Dafür kann es verschiedene Gründe geben, genaueres wissen wir nach diesem Winter. Wenn es jemanden interessiert, führe ich das gern detaillierter aus.
Nachdem wir mit verschiedenen Passivhausbesitzern gesprochen hatten, haben wir uns damals für eine Luftheizung entschieden. Damit waren wir zumindest im ersten Winter aber nicht zufrieden. Das kann die gleichen Gründe haben, wie der höhere Energieverbrauch im ersten Winter. Wir überlegen nun in 2 Räumen etwas Wandheizung nachzurüsten und im Bad eventuell etwas elektrische Fußbodenheizung.
Hat denn mal jemand eine Formel, wie ich unter Einbeziehung von U-Werten etc. den Wärmebedarf berechnen kann? PHPP liefert ja auch nur einen Durchschnittswert und keine raumspezifischen Werte unter Einbeziehung von Außenwandanteil, Fensterfläche etc.
Übrigens: Die Energiestiftung Schleswig-Holstein die diverse Passivhäuser gefördert und vor, während und nach der Bauphase begleitet hat, kam zu dem Ergebnis, dass der reale Energieverbrauch bei den begleiteten Passivhäusern teilweise deutlich über den berechneten Werten liegt. Insbesondere bei den Passivhäusern, die die Wärmeerzeugung über el. Direktheizung oder Wärmepumpe realisieren.

Ich habe mich mal mit der Berechnung von Heizanlagen beschäftigt
und mein F (l) achwissen auf meiner HP zum besten gegeben  -  s. Link. Hat bei uns ganz gut hin gehauen mit dem Rechnen, aber trotzdem ohne Gewähr.
Ihre Passivhaus und Luftheizungserfahrung würde mich schon detaillierter interessieren. Wieviel Energie wurde denn nun zum nachheizen benötigt (man muss ja fairerweise zugestehen, dass der letzte Winter ganz schön kalt war und der Bau noch nicht ganz trocken ist) und wie ist das mit der Luftheizug, wie wird geheizt, welche Lufttemperatur kommt den an, wie fühlt man sich im Luftbeheizten Raum ...?

• Web-Link

Passivhauserfahrungen
Gut dann will ich mal etwas zu unseren Passivhauserfahrungen schreiben.
Vorneweg: Aus bestimmten Gründen musste ich bis zum 31.12.2002 in das Haus eingezogen sein. Zunächst hatten wir einigen Ärger mit den beteiligten Banken, die durchaus finanzierungswillig waren, aber Null Ahnung bezüglich passivhausbezogener Fördermöglichkeiten durch KfW u.a. hatten. Das kostete Zeit und Nerven. Im Anschluss daran hatten wir ziemlich Ärger mit dem Bauamt. Mein Bruder ist Architekt und arbeitet in einem Bauamt in NRW. Nachdem erst andere zum Zug kommen sollten, hat er letztlich das Haus so geplant, dass es gemäß unserem Bebauungsplan bei seinem Bauamt normal genehmigt werden würde. Bei den Bürokraten in SH war eine Genehmigung aber nicht machbar ... Da aus zeitlichen Gründen keine Austragung eines Rechtsstreites möglich war, mussten wir uns fügen und auf die Schnelle einen alternativen Hausentwurf fertigen, mit normalem Satteldach etc., was sowohl unter Kosten-, energetischen, gestalterischen und Raumaufteilungs-Aspekten suboptimal war.
Baubeginn war dann am 14.10.2002. Einzug am 21.12.2003 (wer war schneller?). Allerdings waren da nicht alle Räume fertig. Für die Beheizung/Warmwasserbereitung war eine Solaranlage mit 6,7 m² Vakuum-Kollektoren, eine Abluft-WP und zur Not ein Elektro-Heizstab vorgesehen. Alle drei heizen in einen 750-Liter-Solarspeicher. Über einen Wärmetauscher stellt dieser das Warmwasser bereit. Für die Be- und Entlüftung (Belüftung, Entlüftung) kam eine Gerät von Paul zum Einsatz, vorgeschaltet ein 42 m-EWT. Erwärmung der Räume wie gesagt via Luftheizung. Dazu wird die Luft hinter dem Lüftungsgerät mittels eines Warmwasserheizregisters mit Wasser aus dem Speicher erwärmt.
Nun mal ein paar Erfahrungswerte zum Erdwärmetauscher: Auch in diesem sehr strengen Winter war die Lufteintrittstemperatur nach dem EWT selbst bei -17 °C Außentemperatur nie unter +3 °C. Da der EWT mittlerweile noch tiefer liegt (Grundstück mit halben Meter Mutterboden aufgefüllt) erwarten wir für diesen Winter eher noch bessere Werte. Im Sommer stieg die Lufteintrittstemperatur nach EWT auch bei +34 °C außen nie über 19 °C. Da wir aktuell aber nur eine Luftwechselrate von knapp 0,3 fahren, ist es schwer zu sagen, inwieweit der EWT zu einer Kühlwirkung führte. Wir haben hier zumindest im Winter sehr hohes Grundwasser, was für die Wirkung des EWT natürlich sehr positiv ist. Aufgrund des hohen Grundwassers wurde der EWT mit (blauen) Kabelschutzrohr und nicht mit KG-Rohren realisiert.
Zum Heizen im Winter: Es stellte sich heraus, das die Abluft-WP eine Fehlplanung war. Im Sommer würde die durchaus etwas Wärme liefern, aber da liefert die Solaranlage billiger und im Überfluss. Im Winter lag das WP-Modell praktisch bei Null, weshalb wir es letztlich gar nicht mehr angeschlossen haben. Da außer 3 Wochen im Februar diesen Winter hier praktisch Null Sonne schien, haben wir letztlich fast ausschließlich via Elektro-Heizstab geheizt ... Mittlerweile haben wir einen Erdkollektor von Ochsner eingebuddelt und im September werden wir die bereits vorhandene WP von Ochsner einbauen.
Bezügl. des Heizens im ersten Winter kamen nun noch ein paar Probleme hinzu: Während des Bauphase war das Wetter extrem schlecht und der gesamte Bau (Holzrahmenbauweise) extrem nass geworden. Das zog natürlich einen erhöhten Heizwärmebedarf nach sich, den die Luftheizung wegen mangelnder Reserven kaum decken kann. Die Außenwände hatte ich übrigens an diversen Stellen noch einmal öffnen lassen, um sicherzustellen, das die Dämmung trocken ist. Da war alles OK. Allerdings haben wir später festgestellt, das im Dachbereich die Dämmung teilweise feucht war. Auch das zog natürlich einen erhöhten Heizwärmebedarf nach sich. Das Dach habe ich im späten Frühjahr nochmal komplett öffnen lassen. Die Dämmung war zwar wieder trocken, habe ich aber trotzdem austauschen lassen, da an einigen Stellen leicht schwarz. Die beiden Probleme waren also temporär und sollten diesen Winter keine mehr Rolle spielen.
Ein Problem ist jedoch dauerhafter Natur und deswegen soll etwas Wandheizung dazukommen. Die Lüftungsrohre für die Be- und Entlüftung (Belüftung, Entlüftung) des Erdgeschosses liegen in der Dämmungsschicht unter dem Estrich des Dachgeschossfußbodens. Effekt: Die für das Erdgeschoss bestimmte Wärme wird zu einem signifikaten Teil über den Estrich des Dachgeschosses an das Dachgeschoss abgegeben. Die Wärme bleibt so zwar im Haus, kommt aber nur teilweise da an, wo sie eigentlich ankommen soll. Je größer die Wegstrecke in den Lüftungsrohren (Haus hat immerhin 215 m² Grundfläche), umso größer die Wärmeabgabe in den Rohren und umso weniger Wärme kommt in den relativ weit vom Lüftungsgerät entfernten Räumen an. Durch Absenken der Temperatur wollen wir nun die Wärmemenge, die über die Luftheizung transportiert werden soll grundsätzlich halbieren und die andere Hälfte gezielter über Wandheizungsflächen abgeben. Weiterhin wollen wir mit der Wandheizung auch etwas Reserve für extreme Wintertage schaffen, denn die über die Luft maximal transportierbare Wärmemenge ist ja durch die Temperatur und das Luftvolumen eng limitiert. An sonnigen extrem kalten Tagen reichen bei 23 m² Südfensterfläche die solaren Gewinne praktisch zu Hausbeheizung aus. Aber im letzten Winter gab es hier auch -17 °C bei bedecktem Himmel und das ist dann natürlich extremes Wetter für das Passivhaus. Da wollen wir mit ein paar Reserven im Heizungssystem vorbeugen. Da es im Haus insgesamt 4 Abstellräume gibt, ist eine Rohrverlegung im Nachhinein auch relativ unproblemtisch möglich, ohne in den Wohnräumen irgendwelche Wände öffnen zu müssen.
Einige die das Lesen neigen vielleicht zu Aussagen wie: "Bei der Planung kann nicht Vernünftiges herauskommen", "Bei so vielen Kompromissen (wg. Bauamt) hätte man das canceln sollen". Denen sei gesagt: Wir fühlen uns hier sehr wohl. Gerade was das Thema Heizung/Lüftung angeht, habe ich im Vorfeld mit zahlreichen Beratern, Handwerkern und Vertretern gesprochen. Einige hallten Null Ahnung von Passivhausproblematiken und andere meinten natürlich den Stein der Weisen zu besitzen. Dabei hat natürlich jeder etwas vollkommen anderes propagiert, teils schlicht physikalischen Unsinn erzählt oder grobe Designfehler an Geräten als Vorteil zu verkaufen gesucht. Also habe ich versucht, mir da weitestgehend selbst meinen Reim zu machen (Lüftungsberechnung etc. natürlich extern). Und dann greift man auch mal ins Klo  -  siehe Abluft-WP. Und natürlich würden wir beim nächsten Haus vieles anders machen, aber wenn ich mich so umhöre, dann würde jeder Häuslebauer beim nächsten Haus x Dinge anders machen. Gerüchten zufolge soll das aber auch nach dem zweiten oder dritten Haus noch so sein 🙂
Auch wenn wir beim Heizungsthema etwas nacharbeiten müssen, liegen wir mit den Kosten übrigens bei etwa 1000 EUR/m² DIN^Abk.-Wohnfläche  -  Maler, Laminat, Fliesen, Solaranlage, Lüftung installieren waren dabei Eigenleistungen, Material bei den Kosten inklusive.
Die beste Detailentscheidung beim Hausbau war in diesem Jahr übrigens die Anlage eine 85 m²-Schwimmteiches direkt am Haus. Einfach genial in diesem Sommer  -  ich hoffe der nächste Sommer ist genauso 🙂

Guido rück die Zahlen raus,
wieviel kWh habt ihr denn nun zum nachheizen benötigt? Würde mich mal interessieren. Gerade beim Heizen mit Strom ist ja der Primärenergiebedarf ca. 3-4 mal so hoch, da ist es dann unter ökologischem Gesichtspunkt schon mal interessant, wieviel denn nun verbraucht wurde, ob sich das Passivhaus in dieser Hinsicht lohnt.

So ganz genaue Zahlen kann ich leider nicht ...
So ganz genaue Zahlen kann ich leider nicht liefern, da wir keinen Extra-Zähler für den Elektro-Heizstab haben. Aber die Größenordnung lässt sich überschlägig ermitteln.
Im Moment stehen beide Stromzähler in der Summe bei 7100 kWh. Ca. 1000 kWh waren vor dem Einzug auf der Uhr. 300 kWh für eine rund um die Uhr laufende kleine Schwimmteichpumpe. 700 kWh für einen permanent laufenden Rechner. Unser Stromverbrauch für Haushaltsstrom (Licht, Waschen, Kochen, Fernseher) lag vorher in der 80 m²-Wohnung bei 90 kWh im Monat. Gehen wir mal davon aus, das sich das nicht großartig geändert hat, d.h. für 8 Monate kann man noch mal ca. 720 kWh abziehen. Lüftungsgerät Paul (240 Tage a 24 Stunden) ca. 350 kWh. Dann bleiben rund 4000 kWh für Warmwasser/Heizung durch Elektroheizstab, Umwälzpumpe WWHR (ca. 70 kWh), Umwälzpumpe Solar (ca. 50 kWh).
Nun haben wir nur ca. 2 Drittel der Heizperiode mitgemacht. Für eine ganze Heizperiode wären es wohl ca. 6000 kWh gewesen, also knapp 30 kWh pro Quadratmeter für Heizung und WW.
Die Feuchtigkeit ist nun raus aus dem Bau, die feuchte Dämmung auch, das Haus ist grundsätzlich mit allen Massen aufgeheizt (/primär 8,5 m³ Estrich) und wenn der nächste Winter durchschnittliche Temperaturen und Sonnenscheindauern bringt, dann rechne ich mit grundsätzlich 20 % weniger Wärmebedarf. Wenn ich für die Wärmepumpe (Erdkollektor, Direktverdampfend) abseits der Marketingversprechungen mal nur eine Arbeitszahl von 2,5 unterstelle, dann hoffe ich im nächsten Winter mit 2000 kWh auszukommen. Das sind 300 € für WW/Heizung für ein Haus mit mehr als 200 m² Grundfläche. Das wäre OK.