Wie wird der Kalorienverbrauch bei Fitness-Armbändern ermittelt: mit Beispielen im Alltag und Sport

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Jeder Fitness-Tracker kann inzwischen Deinen Kalorienverbrauch ermitteln und speichern. Es gehört gewissermaßen zu den Grundfunktionen dieser Wearables. Doch wie genau sind die Werte und wie werden sie berechnet? Diesem Thema möchte ich mich in folgendem Artikel widmen.

Fitness-Tracker am Arm beim Laufen
Die Fitness-Tracker zeigen beim Laufen den Kalorinverbrauch an. Aber wie messen die Armbänder und wie genau?

Denn gerade der Kalorienverbrauch ist bei vielen Nutzern von Fitness-Armbändern sehr beliebt. Er motiviert zu mehr Bewegung und ist ein Feedback auf die tägliche Bewegung im Alltag und beim Sport.

Schätzungen für die verbrannten Kalorien

Deshalb ist der Wert bei vielen Nutzern so wichtig. Doch die Angabe der verbrauchten Kalorien bei den täglichen Aktivitäten und im Sport ist ein Schätzwert. Je besser die Messung und die Programmierung des Trackers, desto genauer ist der Wert. Trotzdem ist die Grundlage immer nur ein Durchschnittswert. Die Berechnung erfolgt über den persönlichen Grundumsatz und den Leistungsumsatz. Zusammen mit Deinen persönlichen Daten wie Geschlecht, Körpergröße, Alter und Gewicht wird dann der Kalorienverbrauch insgesamt berechnet.

Screen MiFit App Laufen
Die Angaben zum Kalorienverbrauch beim Xiaomi Mi Band 3 in der App.
Kalorienverbrauch = Grundumsatz + Leistungsumsatz (plus Verdauungsumsatz)

Dabei wird der Verdauungsumsatz meistens nicht erwähnt. Er liegt bei ca. 10 % des Grundumsatzes eines Menschen. Dieser wird von den Herstellern bereits im Grundumsatz berücksichtigt.

Was ist der Grundumsatz?

Der Grundumsatz, also die basale Stoffwechselrate, ist der Kalorienverbrauch im Ruhezustand. Findet also keine Aktivität statt, dann ist der Grundumsatz gleich dem Kalorienverbrauch pro Tag. Diese Energie wird benötigt, um die grundsätzlichen Körperfunktionen aufrecht zu erhalten. Dazu gehören die Atmung, Herzschlag und die Aktivitäten des Gehirns. Dazu noch zahlreiche Prozesse im Körper, die Energie verbrauchen. Bei den meisten Menschen ist der Grundumsatz der Hauptanteil des Kalorienverbrauchs.

Wie wird der Wert berechnet?

Berechnet wird der Wert über die persönlichen Daten. Dazu gehören vor allem:

  • Geschlecht,
  • Größe,
  • Alter
  • und Gewicht

Ein Beispiel

Zum Beispiel hat eine 120 kg schwere Person, unabhängig von der Körperzusammensetzung, erst mal einen höheren Grundumsatz als eine 60 kg leichte Person. Deshalb fällt es schwereren Personen auch leichter erst einmal deutlich an Gewicht zu verlieren, als leichteren Menschen.

Definition Grundumsatz: der Grundumsatz ist die Energiemenge, die der Körper pro Tag bei völliger Ruhe bei Temperaturen von ca. 27-32° C (Indifferenztemperatur) mit leerem Magen zur Aufrechterhaltung der Stoffwechselfunktionen verbraucht.

Hinweis: Die Indifferenztemperatur ist die Außentemperatur, bei der der Körper ein Minimum an Wärmeregulation betreiben muss.

Dabei wird bereits die Hälfte des Grundumsatz durch die Leber und die Skelettmuskulatur verbraucht. Beide benötigen ca. 26 % des gesamten Kalorienverbrauchs. Zusammen also ca. 52 %. Dazu kommt das Gehirn mit 18 %, Herz mit 9 %, Nieren mit 7 % und die weiteren Organe mit 14 %.

Mehr Muskeln, höherer Grundumsatz

Personen mit mehr Muskulatur verbrauchen bei jeder sportlichen Aktivität auch mehr Kalorien.

Das ist übrigens auch der Grund wieso Menschen mit höherem Muskelanteil einen viel höheren Grundumsatz haben. Denn die Skelettmuskulatur bedarf auch im Ruhezustand viel mehr Kalorien. Die Körperfettdepots verbrauchen hingegen im Ruhezustand fast überhaupt keine Energie.

Formel zur Berechnung

Die aktuell genaueste Formel zur Berechnung des Grundumsatz ist die Mifflin-St. Jeor-Formel (MSJ-Formel)

  • Grundumsatz (GU) = 10,0 x Gewicht in kg + 6,25 x Größe in cm – 5 x Alter in Jahren + s | (s = beim Mann +5, s = bei Frauen – 161)

Eine Beispielrechnung

Beispiel (Frau 32 Jahre Alter, 168 cm Größe und 72 kg Gewicht)

  • Grundumsatz (GU) pro 24 h = (10 x 72 + 6,25 x 168 + 5 x 32 – 161) kcal = 1769 kcal

Der Leistungsumsatz durch Sport und Aktivität

Zum Grundumsatz kommt der Leistungsumsatz dazu. Das ist der Kalorienverbrauch durch sportliche Betätigung und Aktivitäten im Alltag. Wenn wir Laufen, Geschirr abwaschen oder das Auto waschen. Oder wenn wir gerade einen Trainingslauf im Wald machen. Jede körperliche, aktive Betätigung fällt unter den Leistungsumsatz. Deshalb wird er oft auch als Arbeitsumsatz bezeichnet. Denn er entsteht durch Arbeit.

Ermittlung anhand des Kalorienverbrauch spezifischer Tätigkeiten

Für die Berechnung des Leistungsumsatz gibt es verschiedene Ansätze. Meistens verwendet man für verschiedene Aktivitäten eine Tabelle mit verschiedenen Kalorienverbräuchen bei Aktivitäten. So ist genau definiert welcher Kalorienverbrauch bei 1 Stunde Laufen anfällt bei einer bestimmten Größe, Gewicht und Geschlecht. Sowie anderer physiologische Faktoren der Person. Allerdings sind das natürlich nur Schätzwerte. So wie im folgenden Screenshot einer Fitness App.

Screen Fitness App 5 km Lauf
Messdaten mit Kalorienverbrauch beim Joggen

Durch die Einbenennung der individuellen Faktoren lassen sich diese Daten aber ziemlich genau abschätzen. Bei Fitness-Trackern, Sportuhren und Smartwatches mit Herzfrequenzmessung hat man noch den Vorteil der exakten Berechnung durch die permanente Überwachung des Puls. Je intensiver unsere Betätigung, desto höher der Puls. Und gleichzeitig ist auch der Kalorienverbrauch höher.

Ermittlung des Kalorienverbrauch mit dem metabolischen Äquivalent

Ein neuerer Ansatz bezieht den metabolischen Äquivalent mit ein. Ein Konzept ähnlich bei wie bei dem alten System der PAL-Faktoren.

Die Basis für den MET (metabolic equivalent of task) ist der Grundumsatz. Er beschreibt den Stoffwechselumsatz eines Menschen in Bezug auf den Ruheumsatz und im Verhältnis zu seinem Körpergewicht. Ebenfalls eine Schätzung, soll aber etwas genauer sein.

Hier wird jeder Sportart und jede Aktivität im Alltag ein spezifischer metabolischen Äquivalent zugeordnet.

Als Beispiel:

  • Absoluter Ruhezustand, zum Beispiel beim Liegen auf dem Sofa: 1 MET
  • Radfahren: 3 MET
  • Laufen mit höheren Tempo: 12 MET

Hat eine Person nun einen Grundumsatz berechnet von 2200 kcal, dann wäre das pro Stunde ein Kalorienverbrauch von 91,7 Kalorien (2200 kcal / 24 h).

Beispielrechnung metabolisches Äquivalent

Dieser Wert wird nun genutzt, um den Leistungsumsatz bei verschiedenen Betätigungen zu berechnen. Bei unserem Beispiel des Radfahrens sind es 3 MET. Fahren wir also 1 Stunde Rad, dann multipliziert man den Kalorienverbrauch pro Stunde von 91,7 Kalorien mit dem MET von 3.

Also: 91,7 x 3 = 275,1 Kalorien

Das wäre der Leistungsumsatz pro Stunde Radfahren (=275,1 Kalorien).

Vorteil der Herzfrequenzmessung durch optische Pulssensoren

optischer Sensor Pulsmessung IllustrationBei guten Fitness-Trackern ist die optische Pulsmessung am Handgelenk inzwischen ziemlich genau. Besonders im Alltag und bei Ausdauersportarten kommt die Messung der Herzfrequenz über den Pulssensor am Handgelenk fast an einen Brustgurt heran. Bei intensiven Anstrengungen, wie zum Beispiel beim Kraftsport, ist aber ein Brustgurt immer noch die erste Wahl. Auch beim Intervalltraining. Immer dann wenn es intensive Leistungsspitzen gibt, dann fällt die Messung über den optischen Sensor ab

Fakt ist aber: Herzfrequenz und Kalorienverbrauch haben einen engen Zusammenhang. Je mehr wir uns anstrengen, desto mehr Kalorien werden vom Körper benötigt. Die Anstrengung lässt sich in direkten Zusammenhang mit der Herzfrequenz setzen.

Allerdings ist dieser Kalorienverbrauch abhängig von den individuellen, physischen Eigenschaften einer Person. Letztendlich gibt es einen Zusammenhang zwischen Herzfrequenz und dem Energieumsatz, der allerdings bei jeder Person etwas anders ausfällt.

In sportmedizinischen Untersuchungen lässt sich dieser Wert bestimmen, aber nicht durch einen Fitness-Tracker am Handgelenk. Deshalb greifen die Hersteller hier auf Durchschnittswerte zurück. Trotzdem kann man zusammenfassen, dass durch die Verbindung des Kalorienumsatzes mit der Herzfrequenz des Trägers eine sehr viel genauere Berechnung durchgeführt werden kann. Dafür ist es allerdings notwendig, dass man die permanente Pulsmessung aktiviert.

Wie berechnet Fitbit den Kalorienverbrauch?

Fitbit Inspire HR
Das neue Fitbit Inspire HR kann die Herzfrequenz am Handgelenk permanent messen.

Laut der Webseite von Fitbit berechnen die Wearables des Unternehmens den Kalorienverbrauch über den Grundumsatz und den Leistungsumsatz. Grundlage für die Berechnung des Grundumsatz sind dabei die individuellen, physischen Eigenschaften der Person. Dazu gehört das Geschlecht, das Gewicht, die Größe und natürlich das Alter.

Für den Leistungsumsatz nutzt Fitbit die vom Fitness-Armband gemessenen Daten heran. Dazu gehören:

  • Deine sportlichen Betätigungen,
  • die Aktivität im Alltag
  • und die gemessene Herzfrequenz.

Hast Du Dich vielleicht auch schon mal gewundert, warum Du morgens nach dem Aufstehen laut deinem Armband schon Kalorien verbraucht hast? Der Grund ist der Grundumsatz. Denn diese hast Du auch beim Schlafen. Die Modelle von Fitbit setzen jede Nacht den Kalorienverbrauch wieder auf null zurück. Allerdings verbraucht man auch im Schlaf einen gewissen Grundumsatz. Deshalb hast Du morgens nach dem Aufstehen schon ein paar Kalorien verbrannt.

Wie berechnet Garmin den Kalorienverbrauch?

Garmin Vivosmart 4 vorne
Das Garmin Vivosmart 4 mit Pulsoximetrie und Body-Battery

Auch Garmin nutzt natürlich den Grundumsatz, der aufgrund Deiner Angaben im Profil berechnet wird. Dazu kommen Deine gesamten Aktivitäten über den Tag. Auch Garmin nutzt den Herzfrequenzsensor am Handgelenk, wenn dieser vorhanden ist und vor allem permanent eingeschaltet.

Mein Fazit

Grundsätzlich sind Werte für den Kalorienverbrauch immer Schätzwerte. Allerdings sind diese inzwischen sehr genau und die Abweichungen nur gering. Die Angaben auf den Fitness-Armbändern ermöglicht einem selbst eine realistischere Einschätzung des eigenen Energieverbrauchs.

Denn hier liegen viele sehr weit weg von den Fakten. Gerade beim Sport ist der Kalorienverbrauch oft nicht so hoch, wie manche glauben wollen. Das hilft dann vielleicht doch auf das ein oder andere Nahrungsmittel am Tag zu verzichten.

Quellen und weiterführende Infos

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