Wie groß muss er denn nun sein?

Grundlage zur Festlegung der Leistung eines Heizkörpers ist die Norm-Heizlast nach DIN EN 12831. Wenn die Norm-Heizlast beispielsweise 1000 Watt beträgt dann ist das Ziel definiert und erkannt. Klar, höre ich jetzt einige sagen, ausgelegt wird nach Katalog des Herstellers. Und wenn da als Leistung 1000 Watt angegeben werden, dann wird der Heizkörper das auch bringen. Richtig, nur unter welchen Bedingungen? Getestet werden die verfügbaren Heizkörper bei magischen 75/65/20. Also 75 °C Vorlauftemperatur, 65 °C Rücklauftemperatur, und einer Raumtemperatur von 20 °C. Nur welche Leistung ergibt sich bei anderen Temperaturen?

Die Frage ist nicht akademischer Natur, sondern stellt sich für fast jede Heizungsanlage in Deutschland. 75 °C zu 65 °C ist hierzulande keine übliche Auslegung. Ein Niedertemperaturkessel beispielsweise wird im Auslegungsfall 70 °C liefern und damit das Rohrnetz nicht zu groß wird, legt man eine Spreizung von 15 Kelvin fest. Das Wasser kommt also mit 55 °C zum Kessel zurück. Wollte man einen Heizkörper mit 1000 Watt Leistung haben, müsste dieser schon etwas größer ausgelegt werden als bei den heißeren 75 °C zu 65 °C. Und ein Raum mit einer Temperatur von 24 °C ist natürlich ungleich schwieriger zu beheizen, als der Test­raum mit 20 °C. Auch für diesen Fall müsste der 1000-Watt-Heizkörper aus der ersten Betrachtung vergrößert werden. Oder, was wenn der Heizkörper den Betrieb einer Brennwertanlage optimal unterstützen soll? Gefragt wäre dann der Dreierpack 55/45/20 und hätte natürlich ebenfalls eine Vergrößerung des Heizkörpers gegenüber der Ausgangslage zur Folge. Extremer und noch deutlicher wird die Situation bei Absenkung der Vorlauftemperatur um beispielsweise eine Wärmepumpe ganzjährig unter idealen Bedingungen einzusetzen. Würde man das Vorlaufwasser mit 40 statt mit 75 °C ins Netz schicken und mit 35 statt mit 65 °C vom Heizkörper abholen, der Heizkörper müsste bei den geforderten 1000 Watt enorm vergrößert werden gegenüber der Testsituation mit 75/65/20.

Alles eine Frage der Temperaturen und Formeln

Wie immer, wenn verlässliche Werte benötigt werden, geht es auch über das großzügige Schätzen hinaus. Die zugehörige Norm, DIN EN 442 hält Formeln parat die jede sinnvolle erdenkliche Temperaturkonstellation berechenbar machen. Also ausgehend von einer Herstellerliste, in der dieser die Normleistung seines Heizkörpers ausweist (bei 75/65/20), kann jede andere Einsatzsituation berechnet werden. Die Formel lautet:

Wobei:

Φ = sprich Phi, Wärmeleistung des Heizkörpers bei Betriebsbedingungen in Watt

Φ_Norm = Norm-Wärmeleistung des Heizkörpers in Watt

ΔΘ_ln = logarithmisch gemittelte Übertemperatur in Kelvin

Und diese logarithmisch gemittelte Übertemperatur ist auch ebenfalls benannt.

wobei:

Θ_V/R/L = Celsiustemperatur des Vorlauf/Rücklauf/zu beheizenden Raum

n = der Exponent der Heizkörperkennlinie ohne Einheit

Mit dem Exponenten der Heizkörperkenn­linie wird die Einflussgröße der Temperaturen der unterschiedlichen Heizkörpertypen bewertet. Beispielsweise reagiert ein Radiator anders auf geänderte Normtemperaturen als ein Konvektor und dieser wieder anders als ein einlagiger oder dreilagiger Flachheizkörper. Die Heizkörperexponenten sind bei:

Radiatoren: n = 1,30

Konvektoren: n = 1,25 – 1,50

Plattenheizkörper: n = 1,20 – 1,33

Handtuchradiatoren: n = 1,20 – 1,30

Fußbodenheizung: n = 1,0 – 1,05

Auffällig sind der hohe Wert des Exponenten bei einem Konvektor und der sehr niedrige Wert für eine Fußbodenheizung. Der Zusammenhang ist, wie man schon vermuten kann, in dem hohen konvektiven Anteil bei der Wärmeabgabe für den Konvektor zu sehen. Die Fußbodenheizung kommt fast ganz ohne Konvektion aus und der Exponent ist folglich sehr viel kleiner. Ein kleines Beispiel sollen den Zusammenhang aller Faktoren kurz verdeutlichen:

Zuerst soll der Wert ΔΘ_In für die Normbedingungen, also 75/65/20, ermittelt werden.

Dieses Ergebnis erklärt den Wert 49,83 innerhalb der „Urformel“.

Als zweites Beispiel ist eine alltägliche Situa­tion aus der Praxis durchgerechnet.

Beispiel aus der Praxis

Ein sehr gut wärmegedämmtes neues Haus wird mittels Wärmepumpe beheizt. Die Auslegungstemperaturen für den Vor- und Rücklauf sind mit 35 °C und 28 °C sehr niedrig. Im Keller des Hauses soll zur schnellen Aufheizung ein Heizkörper eingesetzt werden. Der Raum soll auf 22 °C beheizt werden können. Der Exponent für den Heizkörper der Normliste beträgt 1,3. Welche Heizkörperleistung muss bei einer Heizlast von nur 300 Watt für einen Heizkörper aus einer Normliste gewählt werden?

Zuerst wird die logarithmisch gemittelte Übertemperatur berechnet:

Dann wird diese Temperatur in die Formel eingesetzt.

Bewertung des Ergebnisses: Ein Heizkörper der anstatt bei Normbedingungen 75/65/20 für die Bedingungen 35/28/22 vorgesehen wird, gibt nur noch das 0,109-fache seiner Leistung ab, das entspricht 10,9 %. Will man also aus der Normliste der Heizkörper einen Heizkörper mit 300 Watt Heizleistung herauspicken, so sollte die Leistung

betragen.

Nochmals zusammengefasst, weil es die Sache von der anderen Seite erklärt: Ein Heizkörper mit einer Normleistung von 2752 Watt gibt unter 35/28/22 nur noch das 0,109-fache seiner Leistung ab (10,9 %) also 300 Watt.

Wer sich die Rechnerei ersparen möchte für den gibt es eine Exel-Tabelle zum absaugen:-))