Die Herzfrequenz ist das einzige Belastungssignal, das die meisten Menschen während eines Trainings sehen können, und ein weit verbreiteter Weg, sie in Kalorien umzurechnen, ist ein Satz von Gleichungen, den Keytel und Kollegen 2005 im Journal of Sports Sciences veröffentlicht haben. Dieser Herzfrequenz-Kalorienrechner wendet sie an, er zählt also die verbrannten Kalorien anhand der Herzfrequenz und nicht anhand der Aktivität, die Sie ausgeübt haben. Er enthält die Gleichungen für Männer und Frauen ohne VO2 max und das genauere Paar, das die VO2 max einbezieht.
Viele Herzfrequenz-Kalorienrechner wenden dieselben Gleichungen an, ohne es zu sagen. Dieser zeigt, woher jeder Koeffizient stammt, gibt einen wahrscheinlichen Bereich aus der unabhängigen Überprüfung der Studie selbst an und warnt bei Eingaben, für die die Gleichungen nie entwickelt wurden: sehr niedrige Herzfrequenzen, Alter und Gewichte außerhalb der Studie, Krafttraining und Intervalle.
So funktioniert der Rechner für den Kalorienverbrauch nach Herzfrequenz
Die Keytel-Gleichungen sagen die Energie voraus, die Sie jede Minute verbrauchen, EV, in Kilojoule, aus Ihrer durchschnittlichen Herzfrequenz HF in Schlägen pro Minute, Ihrem Gewicht G in Kilogramm und Ihrem Alter A in Jahren. Frauen und Männer haben getrennte Gleichungen, und ein zweites Paar bezieht Ihre VO2 max ein, die größte Sauerstoffmenge, die Ihr Körper nutzen kann, in Millilitern pro Kilogramm und Minute.
Ohne VO2 max
Männer: EV = −55,0969 + 0,6309 × HF + 0,1988 × G + 0,2017 × A
Frauen: EV = −20,4022 + 0,4472 × HF − 0,1263 × G + 0,074 × A
Mit VO2 max
Männer: EV = −95,7735 + 0,634 × HF + 0,394 × G + 0,404 × VO2max + 0,271 × A
Frauen: EV = −59,3954 + 0,450 × HF + 0,103 × G + 0,380 × VO2max + 0,274 × A
- Von Kilojoule zu Kalorien. Eine Kilokalorie, die Kalorie auf Lebensmitteletiketten, entspricht 4,184 Kilojoule, teilen Sie also EV durch 4,184, um Kalorien pro Minute zu erhalten, und multiplizieren Sie dann mit den Minuten, die Sie trainiert haben.
- Die Herzfrequenz leistet den größten Teil der Arbeit. Jeder zusätzliche Schlag pro Minute erhöht den Verbrauch in der Gleichung für Männer um 0,63 kJ (0,15 kcal) pro Minute und in der für Frauen um 0,45 kJ (0,11 kcal).
- Gewicht, Alter und Fitness justieren die Schätzung. Bei gleicher Herzfrequenz erhalten schwerere Männer, ältere Menschen und Menschen mit höherem VO2 max eine höhere Schätzung. Die Gleichung für Frauen ohne VO2 max ist beim Gewicht die Ausnahme, wie der nächste Abschnitt erklärt.
- Das Ergebnis ist ein Bruttowert. Die Studie hat den gesamten beim Training verbrauchten Sauerstoff gemessen, die Zahl enthält also die Kalorien, die Sie auch im ruhigen Sitzen verbrannt hätten.
Für den 35-jährigen Mann der Standardwerte mit 81,6 kg bei 140 bpm: −55,0969 + 0,6309 × 140 (88,33) + 0,1988 × 81,6 (16,23) + 0,2017 × 35 (7,06) = 56,5 kJ pro Minute. Geteilt durch 4,184 sind das 13,5 kcal pro Minute oder etwa 405 Kalorien in 30 Minuten.
Die Arbeit von 2005 selbst ist online nicht offen lesbar. Dieselbe Studie, mit denselben 115 Freiwilligen und denselben Gleichungen, ist das vierte Kapitel der Dissertation der Erstautorin Lara Keytel von 2004 an der University of Cape Town. Diese Dissertation ist im Repositorium der Universität offen zugänglich. Wir haben die Koeffizienten aus der Dissertation übernommen (Seiten 116 und 117, Tabellen 4.3 und 4.5) und Ziffer für Ziffer mit zwei offenen Arbeiten verglichen, die sie abdrucken, Jung et al. (2021) und Chiu et al. (2022). Die Dissertation schreibt das Paar mit VO2 max als eine Formel mit einem Geschlechtsterm: −59,3954 für Frauen und −59,3954 − 36,3781 = −95,7735 für Männer. Die Angaben zur Modellgüte auf dieser Seite stammen aus der veröffentlichten Kurzfassung.
Kalorienverbrauch nach Herzfrequenz bei Frauen und Männern
Keytels Studie hat für Frauen und Männer getrennte Gleichungen aufgestellt, die weibliche und die männliche Version eines Herzfrequenz-Kalorienrechners liefern daher bei gleichem Puls unterschiedliche Ergebnisse. Die Tabelle zeigt beide für eine 35-jährige Person: eine Frau mit 150 lb68,0 kg und einen Mann mit 180 lb81,6 kg, jeweils ohne VO2 max.
| Durchschnittliche Herzfrequenz | Anteil am Maximum mit 35 | Frau, 150 lb68,0 kg: pro Minute | Frau: pro Stunde | Mann, 180 lb81,6 kg: pro Minute | Mann: pro Stunde |
|---|---|---|---|---|---|
| 100 bpm | 54 %unter dem Bereich der Studie | 4,4 kcal | 263 kcal | 7,5 kcal | 449 kcal |
| 110 bpm | 60 % | 5,4 kcal | 327 kcal | 9,0 kcal | 539 kcal |
| 120 bpm | 65 % | 6,5 kcal | 391 kcal | 10,5 kcal | 630 kcal |
| 130 bpm | 71 % | 7,6 kcal | 455 kcal | 12,0 kcal | 720 kcal |
| 140 bpm | 76 % | 8,7 kcal | 519 kcal | 13,5 kcal | 811 kcal |
| 150 bpm | 82 % | 9,7 kcal | 583 kcal | 15,0 kcal | 901 kcal |
| 160 bpm | 87 % | 10,8 kcal | 647 kcal | 16,5 kcal | 991 kcal |
| 170 bpm | 93 %über dem Bereich der Studie | 11,9 kcal | 712 kcal | 18,0 kcal | 1.082 kcal |
Bei 140 bpm verbrennt die Frau etwa 8,7 Kalorien pro Minute und der Mann 13,5. Ein Teil des Unterschieds liegt am Körpergewicht, der größte Teil aber an den Gleichungen: Bei gleichem Alter, einem Gewicht von 150 lb und einer Herzfrequenz von 140 kommt ein Mann auf 12,9 Kalorien pro Minute gegenüber den 8,7 der Frau. Jeder Schlag zählt in der Gleichung für Frauen schlicht weniger, 0,11 kcal pro Minute gegenüber 0,15 bei Männern.
Eine Eigenheit der Gleichung für Frauen überrascht viele. Ohne VO2 max trägt das Gewicht einen kleinen negativen Koeffizienten, −0,1263 kJ pro Minute und Kilogramm, und die Dissertation gibt dafür einen Standardfehler von 0,1061 an, fast so groß wie der Koeffizient selbst, sodass die Studie ihn nicht von null unterscheiden konnte. Einfach gesagt: Sobald die Herzfrequenz bekannt war, sagte das Gewicht der Studie fast nichts darüber, wie viel eine Frau verbrannte. Der Rechner wendet trotzdem die veröffentlichte Gleichung an, sodass eine schwerere Frau eine etwas niedrigere Zahl sieht: Bei 140 bpm über 30 Minuten kommt eine 35-jährige Frau mit 130 lb59,0 kg auf 268 Kalorien und mit 200 lb90,7 kg auf 239. Mit einer VO2 max von 38 wird der Gewichtsterm positiv, und dieselben beiden Frauen kommen auf 242 und 265.
Das Alter erhöht die Schätzung in jeder Version. Bei gleicher Herzfrequenz gibt die Gleichung für Männer einem 55-Jährigen etwa 11 Prozent mehr als einem 25-Jährigen: 434 gegenüber 391 Kalorien für 30 Minuten bei 140 bpm und 180 lb81,6 kg. Ein wahrscheinlicher Grund ist, dass die maximale Herzfrequenz mit jedem Lebensjahr um etwa 0,7 Schläge pro Minute sinkt (Tanaka et al. 2001), derselbe Puls ist für ein älteres Herz also eine größere Belastung.
Worauf die Keytel-Gleichungen beruhen
Keytel et al. (2005) untersuchten 115 regelmäßig trainierende Erwachsene im Alter von 18 bis 45 Jahren mit 47 bis 120 kg Körpergewicht und mit Werten für VO2 max von 27 bis 81 ml/kg/min, rekrutiert aus einem Fitnessstudio, Laufvereinen und Radrennen. Alle absolvierten einen Test zur Bestimmung von VO2 max auf einem Laufband oder einem Fahrradergometer und anschließend drei gleichmäßige Stufen von 10 Minuten auf dem Laufband oder 15 Minuten auf dem Rad bei etwa 35, 62 und 80 Prozent von VO2 max, laut Veröffentlichung etwa 57, 77 und 90 Prozent der maximalen Herzfrequenz. Die Herzfrequenz stammte von einem Polar-Herzfrequenzmesser und der Energieverbrauch aus dem verbrauchten Sauerstoff und dem erzeugten Kohlendioxid, gemessen mit einem Gasanalysator während der letzten 5 Minuten jeder Stufe.
Laufen und Radfahren ergaben denselben Zusammenhang, die Art der Belastung ging also nicht in die Gleichungen ein, und in der unabhängigen Überprüfung der Dissertation stimmten sie auch mit Rudern am Ergometer und Treppensteigen gut überein. Das bestimmt, wo der Rechner am besten funktioniert:
- Gleichmäßiges aerobes Training mit großen Muskelgruppen, etwa Laufen, Radfahren, Rudern, Crosstrainer oder zügiges Gehen mit Steigung.
- Eine durchschnittliche Herzfrequenz zwischen etwa 57 und 90 Prozent Ihres Maximums. Der Rechner schätzt Ihr Maximum als 208 − 0,7 × Alter (Tanaka et al. 2001), die Formel, die unser Maximalpuls-Rechner empfiehlt. Mit 35 Jahren liegt dieser Bereich bei etwa 105 bis 165 bpm.
- Erwachsene von 18 bis 45 Jahren mit 47 bis 120 kg Körpergewicht (104 bis 265 lb) und einer VO2 max zwischen 27 und 81, falls Sie eine eingeben.
Liegen Sie außerhalb einer dieser Bedingungen, gibt der Rechner trotzdem eine Zahl aus, und ein bernsteinfarbener Hinweis im Ergebnis zeigt, welche Bedingung nicht erfüllt ist und was das bedeutet.
Sehr niedrige Herzfrequenzen
Unterhalb der leichtesten Stufe sind die Gleichungen eine über ihre Daten hinaus verlängerte Gerade. In der Nähe der Ruheherzfrequenz fallen sie unter das, was ein Körper im ruhigen Sitzen verbrennt: Für eine 30-jährige Frau mit 120 lb54,4 kg ergibt die Gleichung für Frauen bei 60 bpm 0,4 Kalorien pro Minute, weniger als die Hälfte der etwa 1 Kalorie pro Minute, die sie in Ruhe verbrennt, und unterhalb von etwa 56 bpm weniger als null. Der Rechner verweigert ein Ergebnis bei null oder darunter und markiert jede Herzfrequenz unter 57 Prozent Ihres Maximums. Leichte Spaziergänge liegen oft nahe dieser Grenze, und für sie ist unser Gehkalorienrechner, der vom Tempo ausgeht, die verlässlichere Wahl.
Krafttraining und Intervalle
Training mit Gewichten erhöht die Herzfrequenz stärker, als es den Sauerstoffverbrauch erhöht. In einem Zirkel aus Bankdrücken, Rudern, Curls und Kniebeugen bei 40 bis 70 Prozent des Einwiederholungsmaximums maßen Collins et al. (1991) Herzfrequenzen von 63 bis 82 Prozent des Maximums, während die Sauerstoffaufnahme nur 33 bis 47 Prozent von VO2 max betrug, ein Zusammenhang, der nur etwa halb so steil ist wie beim Laufen oder Radfahren. Kettlebell-Swings zeigen dieselbe Lücke. Bei gleicher empfundener Anstrengung und ähnlicher Herzfrequenz, etwa 90 Prozent des altersbasierten Maximums, verbrauchte ein Lauf auf dem Laufband 25 bis 39 Prozent mehr Sauerstoff und Kalorien als Swings (Hulsey et al. 2012), und 12 Minuten ununterbrochener Swings hielten die Herzfrequenz bei 87 Prozent des Maximums bei einer Sauerstoffaufnahme von 65 Prozent von VO2 max (Farrar et al. 2010).
Keytels Dissertation hat das direkt geprüft. In einer 55-minütigen Einheit im Fitnessstudio, die 20 Minuten Cardio mit 20 Minuten Krafttraining verband, schätzte die Gleichung für gleichmäßige Belastung im Durchschnitt 39 kJ pro Minute gegenüber gemessenen 30 kJ, etwa 30 Prozent zu hoch. Für einen Mann mit 180 lb81,6 kg, der 45 Minuten Kurzhantelsätze bei durchschnittlich 120 bpm absolviert, ergibt dieser Rechner etwa 470 Kalorien, während der Wert des Kompendiums von 2024 für diese Art von Einheit, 3,5 MET, etwa 225 ergibt.
Intervalle verursachen ein anderes Problem. Die Herzfrequenz braucht zu Beginn jeder harten Belastung Zeit zum Anstieg und bleibt danach erhöht, sie hinkt also dem hinterher, was Ihre Muskeln tun, eine Verzögerung, die auch die Auswertung früherer Studien in der Dissertation beschreibt. Ihr nächstes Kapitel entwickelte eine eigene Gleichung für Stop-and-go-Belastungen, die die Herzfrequenz der vorherigen Minute einbezieht, und sie erklärte 78 Prozent der Variation des gemessenen Verbrauchs bei intermittierendem Training im Fitnessstudio gegenüber 73 Prozent für die Gleichung für gleichmäßige Belastung. Sie braucht die Herzfrequenz Minute für Minute, deshalb wendet dieser Rechner sie nicht an. Betrachten Sie das Ergebnis einer Intervalleinheit nur als groben Richtwert.
Hitze, Dehydrierung und lange Einheiten
Die Herzfrequenz kann auch ohne zusätzliche Arbeit steigen. Dehydrierung und heißes Wetter können den Zusammenhang zwischen Herzfrequenz und Sauerstoffaufnahme stark verändern (Achten und Jeukendrup 2003), und in langen gleichmäßigen Einheiten steigt die Herzfrequenz allmählich an, während das Herz pro Schlag weniger Blut pumpt, was Keytels Dissertation als kardiovaskulären Drift beschreibt. Beides treibt eine Schätzung nach Herzfrequenz an heißen Tagen und spät in langen Einheiten nach oben, und keines von beidem steckt in den Gleichungen, die aus Stufen von 10 bis 15 Minuten entwickelt wurden.
Rechenbeispiele: Kalorienverbrauch nach Herzfrequenz für neun Trainingseinheiten
Neun Einheiten, durch den Rechner geschickt. Jede Herzfrequenz ist als Anteil des Tanaka-Maximums für das jeweilige Alter angegeben.
| Person | Einheit | Gleichung | Kalorien | Pro Stunde |
|---|---|---|---|---|
| Frau, 28, 130 lb59,0 kg | Spinning-Kurs, 30 min bei 150 bpm (80 %) | Frauen, ohne VO2 max | 296 kcal | 592 kcal |
| Frau, 35, 150 lb68,0 kg | Crosstrainer, 45 min bei 140 bpm (76 %) | Frauen, ohne VO2 max | 389 kcal | 519 kcal |
| Frau, 35, 150 lb68,0 kg, VO2 max 38 | Crosstrainer, 45 min bei 140 bpm (76 %) | Frauen, mit VO2 max | 373 kcal | 497 kcal |
| Frau, 42, 165 lb74,8 kg | Zügiges Gehen mit Steigung, 60 min bei 130 bpm (73 %) | Frauen, ohne VO2 max | 450 kcal | 450 kcal |
| Mann, 25, 160 lb72,6 kg | Lauf, 30 min bei 155 bpm (81 %) | Männer, ohne VO2 max | 446 kcal | 891 kcal |
| Mann, 35, 180 lb81,6 kg | Gleichmäßiges Cardio, 30 min bei 140 bpm (76 %) | Männer, ohne VO2 max | 405 kcal | 811 kcal |
| Mann, 35, 180 lb81,6 kg, VO2 max 50 | Gleichmäßiges Cardio, 30 min bei 140 bpm (76 %) | Männer, mit VO2 max | 393 kcal | 786 kcal |
| Mann, 45, 210 lb95,3 kg | Radfahrt, 60 min bei 125 bpm (71 %) | Männer, ohne VO2 max | 743 kcal | 743 kcal |
| Mann, 40, 190 lb86,2 kg | Lange Radfahrt, 90 min bei 145 bpm (81 %) | Männer, ohne VO2 max | 1.325 kcal | 883 kcal |
Drei Muster fallen auf. Die Gleichung für Männer gibt pro Schlag mehr, sodass der 30-minütige Lauf des 25-jährigen Mannes bei 155 bpm (446 Kalorien) den Spinning-Kurs der 28-jährigen Frau bei 150 bpm (296) um die Hälfte übertrifft. Die Angabe von VO2 max senkte die Werte beider Personen, die nahe der Mitte des Fitnessbereichs der Studie liegen, ein wenig: Eine VO2 max von 50 brachte den Mann von 405 auf 393 Kalorien, und 38 brachte die Crosstrainer-Einheit der Frau von 389 auf 373, während ein fitterer Mann mit 60 etwa 422 erhielte. Und Zeit zählt so viel wie Anstrengung: Die lockere Stunde auf dem Rad des 45-Jährigen bei 125 bpm verbrennt mehr als jede 30-Minuten-Einheit in der Tabelle.
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Warum eine Schätzung nach Herzfrequenz und eine MET-Schätzung für dieselbe Einheit voneinander abweichen
Der Kalorienverbrauch-Rechner von FitCraft nutzt MET, Vielfache des Ruheumsatzes, die für jede Aktivität gemessen und im Kompendium der körperlichen Aktivitäten für Erwachsene 2024 aufgeführt sind (Herrmann et al. 2024). Er fragt, was Sie getan haben, und skaliert mit Ihrem Gewicht; diese Seite fragt, wie hart Ihr Herz gearbeitet hat. Beide liefern Bruttokalorien, die Zahlen sind also direkt vergleichbar. Hier sind dieselben Einheiten durch beide Methoden gerechnet.
| Die Einheit | MET-Schätzung | Schätzung nach Herzfrequenz |
|---|---|---|
| Mann, 35, 180 lb81,6 kg, läuft 6 mph über 30 min bei durchschnittlich 135 bpm | 399 kcal9,3 MET, Code 12050 | 383 kcal |
| Derselbe Lauf bei 150 bpm | 399 kcal | 450 kcal |
| Derselbe Lauf bei 165 bpm | 399 kcal | 518 kcal |
| Derselbe Lauf bei 135 bpm mit einer VO2 max von 55 | 399 kcal | 385 kcal |
| Derselbe Lauf bei 165 bpm mit einer VO2 max von 35 | 399 kcal | 463 kcal |
| Frau, 35, 150 lb68,0 kg, läuft 5 mph über 30 min bei durchschnittlich 145 bpm | 304 kcal8,5 MET, Code 12030 | 276 kcal |
| Derselbe Lauf bei 160 bpm | 304 kcal | 324 kcal |
| Mann, 35, 180 lb81,6 kg, 45 min Kurzhantelsätze bei durchschnittlich 115 bis 125 bpm | 225 kcal3,5 MET, Code 02054 | 438 bis 506 kcal |
- Fitness. Ein MET-Wert ist für jeden Läufer mit demselben Gewicht und demselben Tempo gleich, aber ein fitteres Herz schlägt bei diesem Tempo langsamer. Beim 30-minütigen Lauf mit 6 mph reicht die Schätzung nach Herzfrequenz von 383 Kalorien bei 135 bpm bis 518 bei 165, während die MET-Schätzung bei 399 bleibt. Die Angabe von VO2 max verengt diese Spanne auf 385 gegenüber 463, weshalb die Gleichungen mit VO2 max besser zur Studie passen.
- Geschlecht. Die Gleichung für Frauen zählt pro Schlag weniger Kalorien, sodass beim 5-mph-Lauf der Frau mit 150 lb68,0 kg die Schätzung nach Herzfrequenz bei 145 bis 160 bpm innerhalb von etwa 10 Prozent des MET-Werts liegt.
- Art der Einheit. Bei Kurzhantelsätzen überschätzt die Herzfrequenz die Arbeit, und die Schätzung nach Herzfrequenz fällt etwa doppelt so hoch aus wie die des Kompendiums.
Nutzen Sie den MET-Rechner, wenn Sie Aktivität und Tempo kennen, und diesen hier für gleichmäßige Einheiten, die sich schwer über das Tempo beschreiben lassen, etwa eine hügelige Radtour oder eine Einheit auf dem Crosstrainer. Weichen die beiden stark voneinander ab, suchen Sie nach etwas, das die Herzfrequenz erhöht, ohne die Arbeit zu erhöhen: Hitze, Dehydrierung, eine lange Einheit oder Krafttraining. Wenn Sie eine Einheit steuern statt zählen möchten, macht der Herzfrequenzzonen-Rechner aus Ihrem Maximalpuls Trainingszonen.
Wie genau ist ein Rechner für den Kalorienverbrauch nach Herzfrequenz?
Der Rechner wendet Keytels Gleichungen exakt an, die eigentliche Frage ist also, wie nah die Gleichungen an den gemessenen Energieverbrauch herankommen. Bei den 115 Erwachsenen der Studie erklärte die Gleichung mit VO2 max 83 Prozent der Variation des gemessenen Verbrauchs (r = 0,913) und die Gleichung ohne VO2 max 73 Prozent (r = 0,857). Diese Zahlen beschreiben die Menschen, an deren Daten die Gleichungen angepasst wurden. Die Dissertation prüfte beide außerdem an 17 neuen Trainierenden, 9 Männern und 8 Frauen im Alter von 21 bis 53 Jahren, während einer 20-minütigen Cardio-Einheit ihrer Wahl an Fitnessgeräten, gemessen mit einem tragbaren Gasanalysator.
| Test | Mit VO2 max | Ohne VO2 max |
|---|---|---|
| Entwicklung: 115 Erwachsene, drei gleichmäßige Stufen (Keytel et al. 2005) | r = 0,913, 83,3 % der Variation erklärt | r = 0,857, 73,4 % erklärt |
| Unabhängige Überprüfung: 17 neue Trainierende, 20 Minuten selbst gewähltes Cardio (Dissertation) | r = 0,836, 70 % erklärt | r = 0,77, 59 % erklärt |
| Durchschnittlicher Fehler in der Überprüfung | 2,0 kcal pro Minute zu hoch (8,19 kJ) | 1,5 kcal pro Minute zu hoch (6,27 kJ) |
| 95 % der Fehler in der Überprüfung | 2,3 kcal pro Minute zu niedrig bis 6,3 zu hoch | 3,0 kcal pro Minute zu niedrig bis 6,0 zu hoch |
In dieser Überprüfung lagen beide Gleichungen im Durchschnitt zu hoch, und 95 Prozent der Fehler lagen zwischen etwa 3 Kalorien pro Minute zu niedrig und 6 zu hoch. Die Ergebniskarte wendet dieses Fenster als wahrscheinlichen Bereich auf Ihre Einheit an: Für die Standard-Einheit von 30 Minuten bei 13,5 Kalorien pro Minute reicht er von etwa 225 bis 496 Kalorien. Die Untergrenze fällt nie unter den Ruheumsatz von 1 MET. Betrachten Sie das Fenster als Näherung, da es von 17 Personen über 20 Minuten stammt.
Wie genau sind Kalorienrechner und Handgelenkgeräte?
Für eine einzelne Person an einem einzelnen Tag ist keine der gängigen Methoden präzise. Shcherbina et al. (2017) testeten sieben Handgelenkgeräte gegen die Gasanalyse im Labor bei 60 Freiwilligen im Sitzen, Gehen, Laufen und Radfahren. Die Herzfrequenz wurde gut gemessen, mit Medianfehlern von etwa 2 bis 7 Prozent je nach Gerät, aber kein Gerät schätzte den Energieverbrauch mit einer Abweichung von weniger als 20 Prozent, und die Medianfehler lagen zwischen 27 und 93 Prozent. Eine Übersichtsarbeit zu 158 Studien von Fuller et al. (2020) fand, dass in kontrollierten Umgebungen nur 9 Prozent der Vergleiche des Energieverbrauchs innerhalb von 3 Prozent des gemessenen Werts lagen, während 54 Prozent zu niedrig und 37 Prozent zu hoch ausfielen. Eine Metaanalyse von 60 Studien fand, dass die Genauigkeit von der Aktivität abhing und dass Geräte, die Herzfrequenz mit Bewegungssensoren kombinierten, bei den meisten Aktivitäten kleinere Fehler hatten (O'Driscoll et al. 2020).
MET-Rechner haben ihre eigenen Fehler, meist weil sie für alle denselben Ruheverbrauch und dieselbe Bewegungsökonomie annehmen, was unser Kalorienverbrauch-Rechner erklärt. Betrachten Sie jede dieser Zahlen als Mittel, um Ihre eigenen Einheiten zu vergleichen, und richten Sie Ihre Mahlzeiten am wahrscheinlichen Bereich aus statt an der einzelnen Zahl.
Wann Sie diesen Rechner ignorieren sollten
Die Gleichungen wurden an gesunden Erwachsenen entwickelt, die regelmäßig trainieren. In diesen Fällen verzichten Sie auf die Zahl oder fragen zuerst eine medizinische Fachperson.
- Medikamente, die die Herzfrequenz beeinflussen, ein Herzschrittmacher oder ein unregelmäßiger Rhythmus. Betablocker und einige andere Medikamente verlangsamen das Herz bei jeder Belastung, und ein Herzschrittmacher oder eine Rhythmusstörung wie Vorhofflimmern hebt den Zusammenhang zwischen Puls und Arbeit auf. Fragen Sie Ihren Arzt oder Ihr Team in der Herzrehabilitation, wie Sie die Belastung stattdessen beurteilen können.
- Schwangerschaft. Herzfrequenz, Blutvolumen und Gewicht verändern sich in der Schwangerschaft, und die Gleichungen wurden dafür nicht entwickelt. Fragen Sie Ihr geburtshilfliches Team nach der Belastungsintensität.
- Herz-, Lungen- oder Kreislauferkrankungen. Suchen Sie einen Arzt auf, bevor Sie nach Herzfrequenz trainieren, wenn Belastung Brustschmerzen, Schwindel oder Atemnot auslöst, die in keinem Verhältnis zur Anstrengung stehen.
- Essstörungen oder kürzliche Genesung. Das Zählen von Trainingskalorien kann einen schädlichen Kreislauf nähren. Eine medizinische Fachperson oder eine auf Essstörungen spezialisierte, staatlich anerkannte Ernährungsfachkraft ist der richtige Ansprechpartner.
- Jugendliche und Kinder. Die Gleichungen stammen von Erwachsenen im Alter von 18 bis 45 Jahren, junge Menschen brauchen daher gesonderte Beratung.
- Heißes Wetter und lange Einheiten. Hitze und Dehydrierung erhöhen die Herzfrequenz, ohne die Arbeit zu erhöhen. Der Schweißratenrechner schätzt aus einer Wägung vorher und nachher, wie viel Flüssigkeit Sie pro Stunde verlieren.
Weiterführende Lektüre
Quellen
- Keytel LR, Goedecke JH, Noakes TD, Hiiloskorpi H, Laukkanen R, van der Merwe L, Lambert EV. „Prediction of energy expenditure from heart rate monitoring during submaximal exercise.“ J Sports Sci. 2005;23(3):289-297. doi:10.1080/02640410470001730089, PubMed 15966347. Studienbedingungen und Angaben zur Modellgüte aus der Kurzfassung; Koeffizienten wie in Quelle 2 abgedruckt.
- Keytel L. „Application and development of indirect measures of free-living energy expenditure.“ Dissertation, Department of Human Biology, University of Cape Town; 2004. hdl.handle.net/11427/19142, OpenUCT-Eintrag. Kapitel 4: Gleichungen (S. 116-117, Tabellen 4.3 und 4.5) und unabhängige Überprüfung (Tabelle 4.7). Kapitel 5: Einheit im Fitnessstudio mit Gewichten (Tabelle 5.7).
- Jung WS, Park HY, Kim SW, Kim J, Hwang H, Lim K. „Estimating excess post-exercise oxygen consumption using multiple linear regression in healthy Korean adults: a pilot study.“ Phys Act Nutr. 2021;25(1):35-41. doi:10.20463/pan.2021.0006, PMC8076581. Druckt beide Keytel-Gleichungen ab.
- Chiu YW, Clemente FM, Bezerra P, Pagaduan JC, Chen YS. „Day-to-day variation of the heart rate, heart rate variability, and energy expenditure during FIFA 11+ and dynamic warm-up exercises.“ J Hum Kinet. 2022;81:73-84. doi:10.2478/hukin-2022-0007, PMC8884869. Druckt die Gleichungen ohne VO2 max ab.
- Tanaka H, Monahan KD, Seals DR. „Age-predicted maximal heart rate revisited.“ J Am Coll Cardiol. 2001;37(1):153-156. doi:10.1016/S0735-1097(00)01054-8, PubMed 11153730
- Herrmann SD, Willis EA, Ainsworth BE, et al. „2024 Adult Compendium of Physical Activities: a third update of the energy costs of human activities.“ J Sport Health Sci. 2024;13(1):6-12. doi:10.1016/j.jshs.2023.10.010, PMC10818145. Codes: Laufen, Konditionstraining
- Collins MA, Cureton KJ, Hill DW, Ray CA. „Relationship of heart rate to oxygen uptake during weight lifting exercise.“ Med Sci Sports Exerc. 1991;23(5):636-640. doi:10.1249/00005768-199105000-00018, PubMed 2072844
- Hulsey CR, Soto DT, Koch AJ, Mayhew JL. „Comparison of kettlebell swings and treadmill running at equivalent rating of perceived exertion values.“ J Strength Cond Res. 2012;26(5):1203-1207. doi:10.1519/JSC.0b013e3182510629, PubMed 22395274
- Farrar RE, Mayhew JL, Koch AJ. „Oxygen cost of kettlebell swings.“ J Strength Cond Res. 2010;24(4):1034-1036. doi:10.1519/JSC.0b013e3181d15516, PubMed 20300022
- Achten J, Jeukendrup AE. „Heart rate monitoring: applications and limitations.“ Sports Med. 2003;33(7):517-538. doi:10.2165/00007256-200333070-00004, PubMed 12762827
- Shcherbina A, Mattsson CM, Waggott D, et al. „Accuracy in wrist-worn, sensor-based measurements of heart rate and energy expenditure in a diverse cohort.“ J Pers Med. 2017;7(2):3. doi:10.3390/jpm7020003, PMC5491979
- Fuller D, Colwell E, Low J, et al. „Reliability and validity of commercially available wearable devices for measuring steps, energy expenditure, and heart rate: systematic review.“ JMIR Mhealth Uhealth. 2020;8(9):e18694. doi:10.2196/18694, PMC7509623
- O'Driscoll R, Turicchi J, Beaulieu K, et al. „How well do activity monitors estimate energy expenditure? A systematic review and meta-analysis of the validity of current technologies.“ Br J Sports Med. 2020;54(6):332-340. doi:10.1136/bjsports-2018-099643, PubMed 30194221. Aus der Kurzfassung zitiert.
Wie sich dieser Rechner von üblichen Herzfrequenz-Kalorienrechnern unterscheidet
Die meisten Online-Kalorienrechner, die von der Herzfrequenz ausgehen, wenden die Keytel-Gleichungen an, ohne zu sagen, woher die Koeffizienten stammen, und geben eine einzelne Zahl ohne Bereich aus. Wenige erwähnen, dass die Gleichungen an gleichmäßigem Laufen und Radfahren bei Erwachsenen von 18 bis 45 Jahren entwickelt wurden, sodass sie für eine Ruheherzfrequenz, eine Krafteinheit oder einen 70-Jährigen scheinbar sichere Zahlen liefern.
Dieser Rechner übernimmt seine Koeffizienten aus der offenen Dissertation, die die Studie enthält, und gleicht sie mit zwei offenen Arbeiten ab, die sie abdrucken. Er wendet sowohl die Gleichungen ohne VO2 max als auch das genauere Paar mit VO2 max an, zeigt einen wahrscheinlichen Bereich aus der unabhängigen Überprüfung der Studie selbst und warnt bei Eingaben außerhalb der Bedingungen, unter denen die Gleichungen entwickelt wurden: Herzfrequenzen unter 57 oder über 90 Prozent Ihres altersbasierten Maximalpulses, Alter außerhalb von 18 bis 45 und Gewichte oder Werte für VO2 max außerhalb des Bereichs der Studie. Er erklärt, warum Krafttraining und Intervalle zu hohe oder nur grobe Werte liefern, vergleicht das Ergebnis mit der MET-Methode für dieselbe Einheit und verweigert ein Ergebnis, wenn die Gleichung auf null oder darunter fällt.
Fragen zum Kalorienverbrauch nach Herzfrequenz
Wie berechnet man den Kalorienverbrauch aus der Herzfrequenz?
Nutzen Sie die Keytel-Gleichungen, die Kilojoule pro Minute liefern. Für Männer ohne VO2 max: −55,0969 + 0,6309 × Herzfrequenz + 0,1988 × Gewicht in kg + 0,2017 × Alter. Für Frauen: −20,4022 + 0,4472 × Herzfrequenz − 0,1263 × Gewicht + 0,074 × Alter. Teilen Sie durch 4,184, um Kalorien pro Minute zu erhalten, und multiplizieren Sie dann mit den Minuten. Ein 35-jähriger Mann mit 180 lb (81,6 kg) und durchschnittlich 140 bpm kommt auf 56,5 kJ oder 13,5 Kalorien pro Minute, etwa 405 Kalorien in 30 Minuten.
Welche Herzfrequenz braucht man, um Kalorien zu verbrennen?
Es gibt keine einzelne Herzfrequenz zum Kalorienverbrennen. In den Keytel-Gleichungen erhöht jeder zusätzliche Schlag pro Minute den Verbrauch um etwa 0,15 Kalorien pro Minute bei Männern und 0,11 bei Frauen, sodass eine härtere gleichmäßige Belastung pro Minute mehr verbrennt: Ein 35-jähriger Mann mit 180 lb verbrennt bei 120 bpm etwa 10,5 Kalorien pro Minute und bei 150 bpm 15,0. Die Gleichungen wurden an gleichmäßiger Belastung bei etwa 57 bis 90 Prozent der maximalen Herzfrequenz entwickelt, mit 35 Jahren also bei etwa 105 bis 165 bpm. Die Herzfrequenz, mit der Sie in einer Einheit am meisten verbrennen, ist die, die Sie die ganze Zeit halten können.
Gibt es einen Rechner für den Kalorienverbrauch nach Herzfrequenz für Frauen?
Ja. Keytels Studie hat für Frauen und Männer getrennte Gleichungen aufgestellt, und dieser Rechner wechselt zur Version für Frauen, wenn Sie Frau wählen. Bei gleicher Herzfrequenz zählt die Gleichung für Frauen weniger Kalorien: Bei 140 bpm verbrennt eine 35-jährige Frau mit 150 lb etwa 8,7 Kalorien pro Minute und ein Mann gleichen Alters und Gewichts etwa 12,9. In der Gleichung für Frauen ohne VO2 max hat das Gewicht einen kleinen negativen Koeffizienten, den die Studie nicht von null unterscheiden konnte, sodass eine schwerere Frau eine etwas niedrigere Zahl sieht. Kommt die VO2 max hinzu, erhöht das Gewicht die Schätzung.
Wie genau sind Kalorienrechner?
Für eine einzelne Person an einem einzelnen Tag kann eine Kalorienschätzung leicht um 20 Prozent oder mehr danebenliegen. In einer unabhängigen Überprüfung in Keytels Dissertation erklärten die Herzfrequenz-Gleichungen 59 bis 70 Prozent der Variation des gemessenen Verbrauchs und lagen im Durchschnitt etwa 1,5 bis 2 Kalorien pro Minute zu hoch. Handgelenkgeräte schnitten in Labortests nicht besser ab: Keines von sieben schätzte den Energieverbrauch mit einer Abweichung von weniger als 20 Prozent (Shcherbina et al. 2017), und eine Übersichtsarbeit zu 158 Studien fand, dass nur 9 Prozent der kontrollierten Vergleiche innerhalb von 3 Prozent des gemessenen Werts lagen (Fuller et al. 2020). Nutzen Sie die Zahlen, um Einheiten zu vergleichen, nicht um ein Ernährungsprotokoll auszugleichen.
Macht die Angabe von VO2 max die Schätzung genauer?
Ja, in Keytels Daten. Mit VO2 max erklärten die Gleichungen 83 Prozent der Variation des gemessenen Verbrauchs, gegenüber 73 Prozent ohne, und in der unabhängigen Überprüfung 70 gegenüber 59 Prozent. Fitness spielt eine Rolle, weil das Herz eines trainierten Menschen bei gleicher Sauerstoffaufnahme langsamer schlägt, sodass dieselbe Herzfrequenz für mehr Arbeit steht. Die Studie hat die VO2 max im Labor gemessen; eine Schätzung von einer Uhr oder einem Rechner bringt ihren eigenen Fehler mit.
Kann man mit der Herzfrequenz Kalorien beim Krafttraining zählen?
Nicht gut. Training mit Gewichten erhöht die Herzfrequenz stärker als den Sauerstoffverbrauch: In einem Zirkeltraining mit Gewichten erreichte die Herzfrequenz 63 bis 82 Prozent des Maximums, während die Sauerstoffaufnahme nur 33 bis 47 Prozent von VO2 max betrug (Collins et al. 1991). In einer 55-minütigen Einheit im Fitnessstudio mit Cardio und 20 Minuten Krafttraining lag Keytels Gleichung für gleichmäßige Belastung etwa 30 Prozent zu hoch. Für 45 Minuten Kurzhantelsätze ergeben die 3,5 MET aus dem Kompendium von 2024 für eine Person mit 180 lb etwa 225 Kalorien, während eine Schätzung nach Herzfrequenz bei 120 bpm etwa 470 ergibt.
Warum zeigt meine Uhr eine andere Kalorienzahl?
Uhren verwenden eigene Modelle, die oft Herzfrequenz mit Bewegung und Ihrem Profil verbinden, und die meisten Hersteller veröffentlichen sie nicht vollständig. Dieser Rechner wendet eine veröffentlichte Gleichung auf Ihre durchschnittliche Herzfrequenz an, daher stimmen die beiden Zahlen selten überein. Keine ist exakt: In einem Labortest mit sieben Handgelenkgeräten schätzte keines den Energieverbrauch mit einer Abweichung von weniger als 20 Prozent (Shcherbina et al. 2017). Ist der Unterschied groß, prüfen Sie zuerst die Art der Einheit, denn Krafttraining und Intervalle lassen die Herzfrequenz schneller steigen als den Energieverbrauch.
Kann ich in einem Training 1000 Kalorien verbrennen?
Ja, aber es braucht eine lange Einheit. Nach den Keytel-Gleichungen verbrennt ein 35-jähriger Mann mit 180 lb, der 140 bpm hält, 1.000 Kalorien in etwa 74 Minuten oder in 63 Minuten bei 155 bpm. Eine 35-jährige Frau mit 150 lb braucht bei 140 bpm etwa 116 Minuten und bei 155 bpm 98. Nur wenige Menschen können diese Herzfrequenzen so lange halten, und die Herzfrequenz steigt in langen Einheiten ohne zusätzliche Arbeit allmählich an, sodass eine Schätzung nach Herzfrequenz für ein sehr langes Training tendenziell zu hoch ausfällt.