Energiebilanz-Rechner · technische Dokumentation

Aktualisierte gemeinsame Dokumentation für Rechner 1 Fassade/Wand, Rechner 2 Fenster und Rechner 3 Gesamtgebäude. Neu aufgenommen sind insbesondere das PV-Kavitätsmodell und der Speicher-/Batterieäquivalent-Block in Rechner 1 sowie die Sommerregelung mit Sonnenschutz und Nachtlüftung in Rechner 3.

Stand 04.10.2026 · interne technische Arbeitsbasis · keine normative Gebäudeenergieberechnung

Rechner 1 · Fassade/Wand1 m², instationäre Wärmeleitung, Solarzugang, FVS, PV-Kavität, thermischer Speicher und Batterieäquivalent.
Rechner 2 · Fenster1 m², Uw, g, Rahmenanteil, Verschattung, Orientierung und FVS-Regelstrategien.
Rechner 3 · Gebäudereale Flächen, Raum-/Speichermasse, Dach/Boden/Lüftung, Fenster, Fassade und Sommerregelung.

1 · Gemeinsame Modellbasis

2 · Rechner 1 · Wand/Fassade

2.1 Physikalischer Kern

Die massive Wand wird eindimensional in Schichten aufgeteilt. Temperatur und Wärmeleitung werden zeitabhängig fortgeschrieben. Die maßgebenden Stoffwerte sind λ, ρ und c. Wetterdaten liegen stündlich vor; die Wandintegration erfolgt mit 10-Minuten-Substeps.

Parallel werden massive Referenz, statisch gedämmte Wand und adaptive Fassade gerechnet. Dadurch stammen Unterschiede aus der Konstruktion/Betriebsweise und nicht aus unterschiedlichen Wetterdaten.

Freigegebener Rechenbereich: Der freigegebene Anwendungsbereich des Rechners beginnt bei einer Wanddicke von 24 cm. Dünnere Wandquerschnitte sind mit der verwendeten 10-Minuten-Zeitdiskretisierung nicht Bestandteil des freigegebenen Rechenbereichs.

2.2 Außenhaut und adaptive Betriebsweise

Glas und Stegplatte können über ein Solarthermie-Modell oder ein vereinfachtes τ·α/U-Modell gerechnet werden. Für PV stehen opake und semitransparente/bifaziale Varianten zur Verfügung. Im aktuellen PV-Kavitätsmodell besitzt die Luft hinter dem Modul einen eigenen Temperaturknoten; Konvektion, langwellige Strahlung, Kavitätslüftung, PV-Stromertrag und Wärmeweg zur Wand werden getrennt bilanziert.

Winter: Öffnen nur bei energetisch positivem Solarzugang; schließen, wenn der offene Zustand nicht mehr vorteilhaft ist. Sommer: tagsüber geschlossen, nachts offen. Diese Regel ist eine transparente Modellstrategie, keine fertige prädiktive Gebäudeautomation.

2.3 Neue Speicheranalyse v36

Der Rechner berechnet nun zusätzlich den zeitabhängigen Energieinhalt der Wand und daraus einen thermischen Speicherhub. Standard ist der Zusatzspeicher gegenüber derselben Wand mit statischer Dämmung:

E_extra(t) = E_adaptiv(t) − E_statisch(t)

Der Tageshub ist max(E_extra) − min(E_extra). Aus allen Tagen werden Mittel, P50, P90, P95, P99 und Maximum bestimmt. Zusätzlich werden saisonaler Ladeumsatz und Periodenhub ausgewiesen.

Das direkte elektrische Batterieäquivalent ist zunächst 1:1 nach nutzbarer Energie:

1 kWh thermischer Speicherhub = 1 kWh nutzbare Batteriekapazität (nur Kapazitätsvergleich)

Nominale Batteriegrößen können mit DoD und Systemwirkungsgrad korrigiert werden. COP/Wärmepumpe erscheint nur als getrennte Sekundärbetrachtung. CSV-Export liefert Tageswerte für externe Statistik.

Der saisonale Ladeumsatz ist ein Durchsatz, keine gleichzeitig vorhandene Kapazität. P95 ist dagegen eine Bemessungsgröße für den Tageshub; der Periodenhub beschreibt die maximale Spannweite des Speicherzustands über den ganzen gewählten Zeitraum.

3 · Rechner 2 · Fenster

Rechner 2 bilanziert pro 1 m² Fenster Transmission und solaren Gewinn stündlich. Eingaben sind insbesondere Uw, g-Wert, Rahmenanteil, Verschattung/Laibung, Ausrichtung sowie offener und geschlossener FVS-Zustand.

RegelstrategieLogik
Auto · Energiebilanzöffnet, wenn der offene Zustand energetisch besser ist; Hysterese verhindert unnötiges Schalten.
Sonnenaufgang–Sonnenuntergangastronomische Öffnungszeit.
Feste Uhrzeitfrei wählbares Zeitfenster.
Immer offenReferenz für maximalen Solarzugang/offene Verluste.
Immer geschlossenReferenz für permanenten Wärmeschutz.

Der Fensterrechner besitzt bewusst keinen eigenen thermischen Massespeicher des Fensters. Er liefert den Bruttosolar- und Transmissionspfad; die zeitliche Nutzbarkeit auf Raum-/Gebäudeebene gehört zu Rechner 3.

4 · Rechner 3 · Gesamtgebäude

Rechner 3 verbindet reale Fassaden- und Fensterflächen mit Dach, Boden, Lüftung und internen Gewinnen. Die V2-Basis enthält eine dynamische Raum-/Gebäudespeichermasse; V2.1 ergänzt eine transparente Sommerregelung.

4.1 Sommerverschattung

Bei Überschreiten der eingestellten Raumtemperatur und ausreichendem Fenstersolar wird der Fenstersolareintrag auf einen definierten Restanteil reduziert. Ein/Aus-Grenzen besitzen Hysterese.

4.2 Nachtlüftung

Zusätzlicher Luftwechsel wird nur in einem definierten Nachtfenster aktiviert und nur dann, wenn der Raum warm genug und die Außenluft ausreichend kühler ist. Die Speichermasse wird nicht direkt „gekühlt“; sie gibt Wärme an die kühlere Raumluft ab.

4.3 Paired simulation

Zur Bestimmung der Solarwirkung wird eine zweite Simulation mit ausgeschalteter Solarquelle verwendet. Fenster-/FVS- und Sonnenschutz-Schaltplan werden für den Vergleich festgehalten; Nachtlüftung bleibt temperaturgeführt, um keine künstliche Zusatzkühlung im No-Solar-Fall zu erzeugen.

4.4 Sommerergebnisse

Ausgegeben werden u. a. maximale Raumtemperatur, Stunden über Temperaturschwellen, Gradstunden, Sonnenschutzstunden, Nachtlüftungsstunden und zusätzliche Lüftungswärmeabfuhr. Eine Vergleichsrechnung ohne neue Sommerregelung zeigt die Wirkung des Regelpakets.

5 · Was gegenüber der alten Gesamtdokumentation ergänzt wurde

BereichNeu dokumentiert
Rechner 1PV-Kavitätsmodell; getrennte Wärme-/Strompfade; Speicherzustand; Tageshub; P50/P90/P95/P99; saisonaler Ladeumsatz; Periodenhub; Batterieäquivalent; CSV.
Rechner 2Abgrenzung: Fenster liefert Bruttobilanz, zeitliche Raum-/Speichernutzung liegt in Rechner 3.
Rechner 3V2.1 Sommerregelung: Sonnenschutz, Nachtlüftung, Hysterese, paired simulation und Sommerkennwerte.

6 · Gemeinsame Modellgrenzen

7 · Versionsstand / Arbeitsregel

Rechner 1: Für Speicher- und Batterieäquivalent-Fragen ab jetzt MASTER v36 verwenden. Der Speicherblock basiert auf dem aktuellen v35-PV-Kavitätszweig.
Rechner 2: aktuelle Fensterfassung mit Hilfe verwenden.
Rechner 3: V2.1 Sommerregelung mit Hilfe und zugehöriges Testprotokoll verwenden.

Für externe Veröffentlichung einer Ergebniszahl immer Modellversion, Zeitraum, Orientierung, Klima und relevante Parameter dokumentieren.