Gradtagzahl

Die Gradtagzahl (GTZ, G_t) und Heizgradtage (HGT, G) sind Maße für den Wärmebedarf eines Gebäudes während der Heizperiode. Sie stellen den Zusammenhang zwischen Raumtemperatur und der Außenlufttemperatur für die Heiztage eines Bemessungszeitraums dar und sind somit ein Hilfsmittel zur Bestimmung der Heizkosten und des Heizstoffbedarfs.

Die Gradtagzahl und Heizgradtage werden mit der Einheit Kd/a (Kelvin · Tag / Jahr) angegeben, haben also dieselbe Dimension wie die Temperatur. Sie werden aber auch auf eine Heizperiode oder einen Kalendermonat bezogen und sind dann für die saisonellen Schwankungen aussagekräftig. Es gibt jeweils einen Wert für das langjährige klimatische Mittel, und einen Wert für das aktuelle Wetter (meteorologische Messung).

Definition

Bezugswerte

Bezugswerte sind die Raumtemperatur und die Heizgrenze. Für die Bezugswerte gibt es zwei Gebräuche:

• nach der deutschen VDI-Richtlinie 2067/DIN 4108 T6 wird die Heizgrenze bei 15 °C und die Innentemperatur bei 20 °C angenommen, man gibt GTZ_20/15 an. Für die Aussentemperatur legt man die vom Deutschen Wetterdienst ermittelten Werte zugrunde;
• in Österreich, der Schweiz und Liechtenstein verwendet man eine Heizgrenze von 12 °C und eine Innentemperatur von 20 °C, man gibt HGT_20/12 an. Hier sind die Temperaturwerte von ZAMG (Österreich) bzw. MeteoSchweiz (Schweiz und Liechtenstein) Bezugswert.

Gradtagzahl nach VDI 2067 / Heizgradtage

Die Gradtagzahl G_t oder GTZ wird errechnet, sobald die Außentemperatur unter der Heizgrenztemperatur liegt. Sie ist nach VDI 2067 Raumheizung: Berechnung der Kosten von Wärmeversorgungsanlagen die Summe aus den Differenzen einer angenommenen Rauminnentemperatur von 20 °C und dem jeweiligen Tagesmittelwert der Außentemperatur über alle Tage eines Zeitraums, an denen dieser unter der Heizgrenztemperatur des Gebäudes liegt.

Sie ist eine ortsabhängige Kenngröße, die die lokalen klimatischen Bedingungen widerspiegelt. Es wird eine GTZ_norm für das langjährige Mittel, und eine GTZ_spez für die aktuelle Messung unterschieden. Letztere wird beispielsweise für die Klimabereinigung von Verbrauchs-Messwerten verwendet.

$G_{t20/15} = \sum_{1}^z (t_\mathrm{i}-t_\mathrm{a})$

mit

G_{t20 / 15}: Gradtagzahl für einen Monat bei t_i 20 °C und Heizgrenze von 15 °C

z: Anzahl der meteorologischen Heiztage

t_i: mittlere Raumtemperatur

t_a: mittlere Außentemperatur des jeweiligen Heiztages

• Die Gradtagzahl eines Tages (Heizgradtag-Wert) ist die Differenz zwischen Innenlufttemperatur und dem Tagesmittelwert der Außentemperatur.
• Die Gradtagzahl für die Heizzeit ist die Summe der Differenzen zwischen der mittleren Raumtemperatur von 20 °C und den Tagesmitteln der Lufttemperatur über alle Heiztage in der ortsüblichen Heizsaison (1. September und 31. Mai).
• Bei der Gradtagzahl der Heizperiode werden nur die Heiztage berücksichtigt, die innerhalb der Heizperiode liegen.
• Die Gradtagzahl eines Monats ist die Summe der Temperaturdifferenzen über den Monat.

Das Verfahren, wie es die VDI 3807 angibt, mit Unterscheidung von Gradtagzahl GTZ und Heizgradtag G, wird in österreichischen oder Schweizer Quellen nicht so geführt, es findet sich auch die Bezeichnung Heizgradtag HGT für Gradtagzahl nach VDI.^[1][2][3]

Da sich neben der Lufttemperatur noch Wind, Luftfeuchtigkeit und Sonnenstrahlung auf die zum Heizen benötigte Energie auswirken, ist die Gradtagzahl nur zur groben Abschätzung geeignet. Über Korrektur der standardisierten Raumtemperatur auf die real gemessene Innentemperatur lassen sich das Heizziel und wohnlagenspezifische Situationen berücksichtigen.

Heizgradtage nach VDI 3807

Sehr ähnlich werden die Heizgradtage (G) nach VDI 3807 Blatt 1 Energieverbrauchskennwerte für Gebäude ermittelt, es wird aber die tatsächliche gebäudespezifische Heizgrenztemperatur zugrundegelegt.

Sie spiegelt die Heizlast eines konkreten Gebäudes wider, und berücksichtigt die Wärmedämmung des Gebäudes sowie Wärmezuflüsse aus anderen Quellen als der Heizung. Weil in die individualisierte Heizgrenze auch die gewünschte Innentemperatur eingeht, wird auch die Wohnsituation berücksichtigt. Außerdem unterscheidet man ebenfalls einen mittleren Wert G_HGm, und einen Wert der aktuellen Heizperiode G_HG, und berücksichtigt so den Verlauf der Außentemperatur im Betrachtungszeitraum, der vom langjährigen Mittel abweichen kann.

$G_{15} = \sum_{1}^z (t_\mathrm{hg}-t_\mathrm{a})$

mit

G₁₅: Heizgradtage der Heizperiode

z: Anzahl der gemessenen Heiztage der Heizperiode, bezogen auf die individuelle Heizgrenze

t_hg: Heizgrenze, hier 15 °C

t_a: mittlere Außentemperatur des jeweiligen Heiztages

Die Heizgradtage nach VDI 3807 liegen bei gutem Energiestandard etwas unter der Gradtagzahl VDI 2067/einfachen Heizgradtagen HGT.

Berechnungsbeispiele

Vergleich von Gradtagzahl und Heizgradtagen

Beide VDI-Werte können ineinander überführt werden, z. B. entspricht GTZ_15/15 G₁₅. Folgende Tabelle stellt einige (Tages)Beispielwerte dar:

ta in °C	GTZ 20/15	HGT 15
>=15	0	0
10	10	5
5	15	10
−5	25	20

Gradtagzahl für einen Monat

Es wird angenommen, dass die Heizgrenztemperatur 15 Grad beträgt und die Innenraumtemperatur 20 Grad sein soll. Die Heizgrenztemperatur und die Innentemperatur können variiert werden. Für einzelne Tage (z. B. 29. April) muss keine Gradtagszahl berechnet werden, da der Tag im Mittel wärmer als die Heizgrenztemperatur von 15 Grad war.

Datum	Tagesmitteltemperatur in °C	Gradtagszahl
1. April 2000	5,5	14,5
2. April 2000	8,0	12,0
3. April 2000	10,7	9,3
4. April 2000	8,2	11,8
5. April 2000	4,6	15,4
6. April 2000	5,0	15,0
7. April 2000	5,1	14,9
8. April 2000	4,7	15,3
9. April 2000	5,4	14,6
10. April 2000	5,8	14,2
11. April 2000	6,9	13,1
12. April 2000	6,2	13,8
13. April 2000	7,5	12,5
14. April 2000	7,4	12,6
15. April 2000	10,7	9,3
16. April 2000	9,8	10,2
17. April 2000	14,0	6,0
18. April 2000	14,2	5,8
19. April 2000	13,7	6,3
20. April 2000	14,2	5,8
21. April 2000	16,9	0,0
22. April 2000	19,6	0,0
23. April 2000	21,4	0,0
24. April 2000	16,5	0,0
25. April 2000	11,0	9,0
26. April 2000	15,4	0,0
27. April 2000	19,2	0,0
28. April 2000	20,2	0,0
29. April 2000	21,2	0,0
30. April 2000	19,6	0,0
April insgesamt		241,4

Für die Berechnung der Gradzahltemperatur wird daher die mittlere Temperatur pro Tag an einem Standort benötigt.

Anwendung

Gradtagzahlen werden immer dann in der Heizbedarfsrechnung und Heizkostenabrechnung verwendet, wenn keine Messwerte vorliegen oder der abzurechnende Zeitraum vom gemessenen abweicht. Dabei kommen allerdings nicht die absoluten Werte zur Anwendung, sondern Tausendstel (Promille) bezogen auf ein Jahr. Laut VDI 2067 bzw. DIN 4713 sind das im Durchschnitt:

im Monat	‰ pro Tag	‰ pro Monat
Januar	5,484	170
Februar	5,357	150
März	4,194	130
April	2,667	80
Mai	1,290	40
Juni	0,444	40/3
Juli	0,430	40/3
August	0,430	40/3
September	1,000	30
Oktober	2,581	80
November	4,000	120
Dezember	5,161	160

Bedarfsrechnung

Die Gradtagzahl wird zur Abschätzung des Heizenergiebedarfs eines Gebäudes an einem bestimmten Standort verwendet und dient darüber hinaus zur Normierung (Witterungsbereinigung) von Heizenergieverbräuchen. Mittels folgender Formel kann ein bestimmter Heizenergieverbrauch (HEV_spez) klimabereinigt als HEV_norm angegeben werden:

$\mathrm{HEV_{norm}=HEV_{spez} \cdot \frac{GTZ_{norm}}{GTZ_{spez}}}$,

wobei die GTZ_norm den langjährigen Mittelwert für den betrachteten Zeitraum angibt.

Somit kann man sehen, ob sich verändernde Verbräuche klimatische Ursachen haben (strenger Winter) oder aber vom veränderten Heizverhalten der Nutzer stammen.

Kostenrechnung

Betragen die Heizkosten beispielsweise 625 Euro im Kalenderjahr, so entfallen davon 200 Euro auf die beiden ersten Monate des Jahres. (625 Euro x (170 + 150) / 1000 = 200 Euro)

Falls es sich um ein Schaltjahr handelt, ist der Tageswert im Februar nicht mehr 150 / 28 = 5,357, sondern entsprechend 150 / 29 = 5,172. Dies spielt allerdings nur eine Rolle, wenn der zu berechnende Zeitraum im Februar anfängt oder endet, da die Monatswerte nicht für Schaltjahre angepasst werden.

Siehe auch

• Kühlgradstunde, das Analogon der Klimatisierungstechnik^[4]
• Wachstumsgradtag bei Pflanzen
• Jahresmitteltemperatur

Weblinks

• Gradtagzahlen in Deutschland, Institut für Wohnen, Darmstadt (Beinhaltet auch die mittleren Werte pro Wetterstation und wird ständig aktualisiert)
• Gradtagzahlen (HGT12/20) in der Schweiz für ausgewählte Orte und Jahre (von MeteoSchweiz, zur Verfügung gestellt vom Hauseigentümerverband)
• Klimadaten von Österreich 1971 - 2000, ZAMG (Ausgewählte Stationen: Heiztage, Heizgradtage (Gradtagzahl) und andere Klimadaten)
• Klimadaten für Orte in Österreich, energiesparhaus.at (Heiztage, Heizgradtage, Normaußentemperatur, solare Einstrahlung – umfangreich, Werte differieren zu den amtlichen Daten der ZAMG)

Einzelnachweise

1. ↑ Heizgradtage, Hauseigentümerverband Schweiz
2. ↑ Heizgradtage, ZAMG → Daten und Statistiken
3. ↑ Heizgradtage (HGT, HGT_20/12), energiesparhaus.at
4. ↑ Kühlgradstunden, ZAMG