Berechnung
Für eine komplette Berechnung muss erst einmal dargestellt werden welche Lasten anfallen.
Um es ausgeglichen zu halten muss die Summe der zugeführten Energie = der abgeführten Energie sein.

Unter zugeführte Energien fallen:
  • Sonne
  • Innere Quellen
  • Heizenergie

Unter abgeführte Energien fallen

  • Lüftung
  • Dach
  • Wand
  • Grund
  • Fenster und Türen
  • Abgasverluste
  • Warmwasserbereitung

Einen besonders großen Anteil an Verlusten hat neben den Fenstern die Isolation. In diesem Fall ist nur teilweise isoliert. Daher wird ohne eine Isolation gerechnet. Die Wände sind aus 24er Bimssteinen mit Luftschicht. Dadurch ergibt sich ein U-Wert von 0,8W/m²*K.

Als kurzer Vergleich wie der U-Wert sich ändern würde bei Isolation: Der selbe Stein mit einer Isolation von 130mm würde einen U-Wert von 0,25W/m²*k haben. Alleine schon das Aufbringen von 80mm Isolation würden den U-Wert halbieren.

Die Fenster sind alle erneuert und weisen einen U-Wert von 1,1W/m²*K aus. Die Dachfenster haben einen Wert von 1,0W/m²*k. Das Dach ist auf dem Stand der 80er mit Glaswolle und Dampfsperre isoliert. Darunter befinden sich noch die original Isolation aus Holzfaserplatten oder auch Sauerkrautplatten genannt.

Als Berechnung dient einmal die Ausgangslage, sowie anschließend eine mit Vollwärmeschutz. Ebenso wird die Kesselleistung nachgerechnet, da früher man einfach mit der groben Schätzung 150 * m² gerechnet hatte. In diesem Fall passt es genau, da bei 285m² beheizter Fläche auch 150*285m²=42,7KW als Ergebnis raus kommen. Der Brenner war mit 43KW dimensioniert worden.

Es gelten folgende Angaben:

  • 3 Wohnbereiche + Keller teilweise beheizt
  • Wohnflächen beheizt: 285m²
  • Außenwandfläche ohne Fenster : 213m²
  • Fensterfläche: 48m²
  • Deckenfläche OG: 75m²
  • U-Wert Fenster: 1,1W/m²k
  • U-Wert Mauer: 0,8W/m²k
  • U-Wert Decke: angenommene 0,65W/m²k
  • Keller vollisoliert
  • Kesselwirkungsgrad 92%
  • Jahresverbrauch 3700l
  • Personen im Haus: 8


Zuerst wird der Wärmebedarf für die Brauchwassererwärmung berechnet:
W = m * c * Delta T / 3600
Da das Wasser von 42°C auf 55°C gehalten wird ergibt sich ein Delta T von 13 Kelvin. Dadurch ergibt sich folgende Rechnung:
W = 200l * 4,182 [KJ/Kg K] * 13K / 3600
W = 3,02 KWh


Es werden also für jede Erwärmung des Trinkwassers 3,02 KWh benötigt oder in Heizöl: 1L Heizöl ≅ 10KWh
Inklusive des Kesselwirkungsgrades ergeben sich 3,02KWh * 1,08 = 3,26KWh
Somit werden je Vorgang 3,26KWh / 10KWH = 0,33l Heizöl aufgewendet.
Eine Aufzeichnung der Ladezyklen hat einen Durchschnitt von 7x am Tag ergeben.
Damit entfällt für die Warmwasserbereitung auf das Jahr 7 * 365 * 0,33l = 843l Heizöl.
Somit bleiben aus dem Gesamtverbrauch von 3700l – 843l = 2857l für die Heizung übrig.
Davon sind ebenfalls der Kesselwirkungsgrad abzuziehen: 2857l – 8% = 2645l
Umgerechnet auf die gesamte Wohnfläche ergibt sich ein Wert von 2645l / 285m² = 9,28l/m²
Oder aber 9,28l/m² * 10000W / 365 = 254 W/m²
In der Gegenrechnung mit den Flächen und U-Werten allerdings würde ein leicht höherer Betrag raus kommen:
213m² * 0,8W/m²K + 48m² * 1,1W/m²K + 75m² * 0,65W/m²k = 271 W/m²K
Der tatsächliche Verbrauch lässt sich nun aufgrund der teilweisen Isolierung und die Energieeinsparung durch gesenkte Raumtemperaturen zurückführen.

Die Kesselleistung wurde früher nach der Faustformel von oben ausgelegt. Die Berechnung erfolgt hier ebenfalls näherungsweise, aber bezogen auf die aktuell errechneten Werte.
Betriebsbereitschaftszeit: 8760 Std
Angenommene Auslastung: 20%
Heizwärmebedarf ohne Isolierung errechnet: 271 W/m²K
Heizwärmebedarf mit Isolierung errechnet: 101 W/m²K
Somit ergibt sich für den aktuellen Zustand: 285m² * (271 W/m²K / (8760h * 0,2)) = 44,08KW
Damit ist die verbaute Kesselleistung deckend mit dem Bedarf.
Selbe Rechnung mit isoliertem Zustand: 285m² * (101 W/m²K / (8760h * 0,2)) = 16,42KW
Damit ergibt sich nach einer Isolierung neben der Verbrauchsersparnis auch eine 2,5 Fach kleinere Kesselleistung.

Die gewählten Kollektoren haben aufgrund des flachen Winkels von 37° im Winter einen schlechten Anstand zur Sonne. Dadurch verringert sich deren Leistung ebenso wie die Sonnendauer am Tage. Der Kollektor hat bei einem DeltaT von 10°C und 1000W/m² Sonnenstrahlung einen Wert von 1400W auf einer Aperturfläche von 1,8m² bei 45° Anstellwinkel. Darin sind schon die Verlustwerte enthalten. Bei 7 Kollektoren ergibt sich so ein Wert von Aperturfläche 12,6m ² und eine Leistung von 17,64KW. Bei der Berechnung der Kollektoren wären für eine effiziente Winterunterstützung eine wesentlich größere Fläche nötig gewesen, doch dahingehend wurde die baulich unterbunden und diese Fläche ist die maximalst Mögliche gewesen die nutzbar ist.

Der eigentliche Bedarf wäre 10% der beheizten Wohnfläche und somit 285m² / 100 * 10 = 28,5m² Ein kürzlich verbauter Zähler im Bedarfsvorlauf hat einen täglichen Bedarf bei Außentemperaturen von 0°C einen kompletten Bedarf von 114KWh pro Tag ergeben. Darin sind rund 22KWh für die Brauchwassererwärmung enthalten. Dem stehen momentan täglich rund 30KWh solare Erträge gegenüber. Das ergibt eine Deckung von 26% und ist in dem Rahmen, der angestrebt wurde für die Übergangszeit. Durch eine spätere Isolierung wird die Deckungsrate wieder steigen.

Nachfolgend werden die täglichen Werte gelistet und aktuell einberechnet. Die Zähler werden Mitternacht für die Daten "Heute" neu gestartet. Als Basisölpreis wurden 0,82€ verwendet. Der Ölverbrauch liegt bei 2,5l/h laut Brennerhesteller. Als Holz wird Buche verwendet mit 4,2 kWh/kg bei einem Wirkungsgrad des Wasserkamins von 85%. Für den Brennholzverbrauch wurde folgende Formel verwendet: (Hausverbrauch - (Ölbrennerlaufzeit * 2,5l * 10KWh * 1,08) - Solarertrag) / 4,2KWh * 1,15 = Verbrauch Kg
Für die solare Deckung gilt folgende Formel: Solarertrag * 100 / Hausverbrauch = Anteil in %
Für die Sonnenleistung gilt folgende Formel: Durchschnittliche Sonnenstrahlung in W/m² * Sonnenscheindauer in Std / 1000 = Sonnenleistung in KWh/m²
Für den Wirkungsgrad gilt folgende Formel: Solarertrag in KWh / Aperturfläche 12,6m² / (Durchschnittliche Sonnenstrahlung in W/m² * Sonnenscheindauer in Min / 1000 / 60) = Wirkungsgrad je m²