Rechner 3 · Gebäude
Thermische Speichermassen sowie eine einfache, transparente Regelung für Fenstersonnenschutz und zusätzliche Nachtlüftung. Der transiente Außenwandkern und der Fensterkern bleiben erhalten.
1 · Ziel und Abgrenzung
Die Sommerregelung bildet zwei plausible passive Reaktionen ab: weniger solaren Eintrag, wenn der Raum bereits warm ist, und zusätzlichen Luftwechsel, wenn die Außenluft nachts tatsächlich kühler ist.
Rechner 3 ist keine Kühlanlagen-, Komfort-, Feuchte- oder natürliche Lüftungssimulation.
2 · Betriebsmodi
| Modus | Wirkung |
|---|---|
| Aus · Referenz V2 | Keine dynamische Sommerverschattung und kein Zusatz-Nachtluftwechsel. Reproduziert die bisherige V2 bei identischen Eingaben. |
| Praxisnah · Standard | Verwendet die unten dokumentierten transparenten Szenariowerte. |
| Erweitert | Temperaturgrenzen, Restsolar, Mindestsolar, Nachtluftwechsel, ΔT und Zeitfenster sind editierbar. |
Die neue Regelung wird nicht allein über Monate aktiviert. Sie reagiert auf Raumtemperatur, Solarangebot, Außenlufttemperatur und – nur für Nachtlüftung – ein zulässiges Zeitfenster.
3 · Praxisnaher Standardmodus
| Parameter | Wert | Einordnung |
|---|---|---|
| Sonnenschutz EIN | 23,5 °C | Szenarioannahme, keine Norm |
| Sonnenschutz AUS | 22,5 °C | 1 K Temperaturhysterese |
| Restsolar bei aktivem Schutz | 25 % | konstanter Modellfaktor |
| Mindest-Fenstersolar | 5 W/m² Fenster | kleine Totzone gegen wirkungslose Schaltzustände |
| Nachtlüftung EIN | 23,0 °C | Szenarioannahme |
| Nachtlüftung AUS | 22,0 °C | 1 K Temperaturhysterese |
| Zusatzluftwechsel | 2,5 h⁻¹ | zusätzlich zur vorhandenen Basislüftung |
| ΔT EIN / AUS | 2,0 / 1,0 K | Außenluft muss thermisch günstiger sein |
| Zeitfenster | 22:00–06:00 | Stundenachse des Wetterdatensatzes; keine separate Sommerzeitlogik |
4 · Steuerungslogik
| Funktion | Einschaltbedingung | Ausschaltbedingung | Parameter |
|---|---|---|---|
| Idealisierte Heizung | freie berechnete Raumtemperatur würde unter Solltemperatur fallen | freie Temperatur ≥ Solltemperatur | Raum-Solltemperatur, Standard 20 °C |
| Fenster-Sonnenschutz | Raum ≥ 23,5 °C und Fenstersolar ≥ 5 W/m² | Raum ≤ 22,5 °C; ohne Solar ist der Zustand energetisch wirkungslos | EIN/AUS-Grenzen, Restsolar, Mindestsolar |
| Nachtlüftung | Zeitfenster erlaubt und Raum ≥ 23,0 °C und Tin−Tout ≥ 2 K | Zeitfenster endet oder Raum ≤ 22,0 °C oder Tin−Tout ≤ 1 K | Temperaturgrenzen, ΔT, Zusatz-n, Start/Ende |
| FVS Fenster / Fassade | Die bestehende FVS-Regellogik bleibt unverändert. Die Fensterverschattung ist ein separater Faktor und schaltet FVS nicht automatisch. | bestehende FVS-Einstellungen | |
Die Hysterese verhindert ein ständiges Ein-/Ausschalten direkt an derselben Temperaturgrenze.
5 · Modellierung der Sommerverschattung
Der Fensterkern bestimmt zunächst den Bruttosolargewinn des jeweiligen Fensterzustands nach Orientierung, vorhandener statischer Verschattung/Solarfaktor, Glasanteil und g-Wert. Erst danach greift die neue Gebäuderegelung:
f_sommer = 1 ohne aktiven Schutz
f_sommer = 0,25 im Praxisnah-Preset
Der abgehaltene Anteil
liegt außerhalb der thermischen Raumenergiebilanz. Es wird nicht unterstellt, dass diese Energie im Raum als Wärme wieder auftaucht. Eine reale Sonnenschutzkonstruktion mit Absorption, Konvektion und langwelliger Abstrahlung wird damit nicht detailliert simuliert.
6 · Nachtlüftung
Die Basislüftung bleibt unverändert. Aktive Nachtlüftung ergänzt nur den Luftwechsel und besitzt im Modell keine Wärmerückgewinnung:
mit I_nacht = 1 nur bei erfüllter Regel. Die zusätzliche Wärmeabfuhr wird separat summiert. Es gibt keine direkte Manipulation des Speicherzustands: Boden, Innenwände und Decken kühlen nur ab, weil die kühlere Raumluft über die bereits vorhandene Oberflächenkopplung Wärme aus der Masse aufnimmt.
7 · Paired simulation der Solarwirkung
Die paired simulation bleibt die Primärmethode für die Heizwirkung des Fenstersolars.
B: identisches Gebäude, Fenstersolar = 0
ΔQ_heat,solar = Q_heat,B − Q_heat,A
Aus Simulation A werden Fenster/FVS-Schaltplan und Sonnenschutz-Schaltplan in B festgehalten. Dadurch ändert sich der optische Zustand nicht nur deshalb, weil die Solarquelle ausgeschaltet wurde.
Nachtlüftung wird bewusst nicht fixiert. Sie folgt in A und B derselben Temperaturregel. Würde man die nach einem Solarüberschuss ausgelöste Nachtlüftung im No-Solar-Fall zwangsweise ebenfalls einschalten, würde man dort künstlich zusätzliche Wärme abführen und die ausgewiesene Solar-Heizwirkung nach oben verzerren.
Ein Solar-Tracer bleibt weiterhin nicht implementiert.
8 · Energieerhaltung
In die Raum-/Speicherbilanz geht nur die Solarenergie nach Sommerverschattung ein. Die zusätzliche Nachtlüftung erscheint als zusätzlicher Lüftungswärmestrom.
− Außenwand/Raumfluss − Fenstertransmission − Dach − Boden − Lüftung_basis − Lüftung_nacht
− ΔE_innere_Masse − ΔE_Raum = Bilanzrest
9 · Ergebnisgrößen
| Heizperiode / Heizung | Sommer / Überhitzung |
|---|---|
| Jahres-Nutzwärme; davon Okt–Apr; maximale Stundenlast im Modell; paired Solar-Heizwärmereduktion | maximale Raumtemperatur; Stunden >22 / >24 / >26 °C; Gradstunden >26 °C; Sonnenschutzstunden; Nachtlüftungsstunden; zusätzliche Lüftungswärmeabfuhr; Fenstersolar vor/nach Sommerverschattung |
Die maximale Raumtemperatur ist das Maximum der internen Substeps. Die Übertemperaturstunden werden mit der stündlich gemittelten Modell-Raumtemperatur gezählt.
Zusätzlich zeigt der Rechner am gewählten Diagnosezeitpunkt transparent, warum Sonnenschutz oder Nachtlüftung aktiv bzw. inaktiv sind.
10 · Vergleich ohne / mit Sommerregelung
Bei aktivem Sommermodus rechnet Rechner 3 für jedes Gebäudeszenario zusätzlich eine Referenz mit denselben Gebäude-, Nutzungs- und Speicherparametern, aber deaktivierter Sommerregelung. Dargestellt werden maximale Temperatur, Stunden >24 °C, Fenstersolar, maximaler Speicherinhalt und Heizwärme.
Die bestehende zustandsabhängige FVS-Logik bleibt in beiden Rechnungen aktiv und kann indirekt auf den geänderten thermischen Zustand reagieren. Der Vergleich zeigt deshalb die Wirkung des Regelpakets im bestehenden Gesamtsystem, nicht eine mathematisch isolierte Einzelkomponente.
11 · Modellgrenzen
- eine thermische Zone
- globaler Sonnenschutz-Zustand für die Fensterzone; keine getrennte motorische Regelung je Fenster oder Orientierung
- konstanter Restsolar-Faktor; keine detaillierte optisch-thermische Sonnenschutzberechnung
- keine 3D-Sonnenflecken / kein Raytracing
- Nachtlüftung als zusätzlicher Luftwechsel ohne Wärmerückgewinnung; keine Winddruck-, Öffnungsflächen- oder CFD-Strömung
- keine Ventilatorenergie
- keine Feuchte, CO₂ oder latente Wärme
- keine aktive Kühlanlage und keine Kühlenergie
- keine adaptive Komfortnorm / keine vollständige operative Komfortberechnung
- keine Mehrzonen-Luftströmung
- keine 2D-/3D-Wärmebrücken
- keine normative Heizlast und keine vollständige Anlagentechnik
12 · Abgrenzung zu Rechner 2
Rechner 2 bleibt unverändert und liefert weiterhin den Bruttosolargewinn des Fensters aus g-Wert, Glasanteil, Orientierung und seiner eigenen Fenster-/FVS-Logik. Die gebäudeseitige Sommerverschattung und die zeitliche Nutzbarkeit gehören ausschließlich zu Rechner 3.