Programm Dokumentation/Berechnung/Pufferspeicher - Versionsgeschichte

Epos: #250/#251: Fachseite beschreibt nur die Funktion, wie sie ist; keine Hersteller- und Produktdaten

2026-09-13T10:42:25Z

#250/#251: Fachseite beschreibt nur die Funktion, wie sie ist; keine Hersteller- und Produktdaten

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	EPOS.Kern/Allgemein/Simulation/SimulationPufferspeicher.cs (Energie- und Schichtebene),		EPOS.Kern/Allgemein/Simulation/SimulationPufferspeicher.cs (Energie- und Schichtebene),
	Ladeordnung.cs (Lade- und Entladereihenfolge, Obergrenzen), Kaskadenschleife.cs (Phasen A-G),		Ladeordnung.cs (Lade- und Entladereihenfolge, Obergrenzen), Kaskadenschleife.cs (Phasen A-G),

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H13: Hilferubrik Berechnung aus EPOS-Plan (Stand 07.09.2026, Sprungmarken je Abschnitt)

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 <math>h_{\mathrm{E}}</math> des Kanals hergeben. Beim Kombispeicher ist das der Grund, warum die
 Heizung die Bereitschaftszone des Brauchwassers oben nicht antastet.
 '''Die Entladereihenfolge''' läuft je Kanal über die Entladepriorität; ohne manuelle Angabe gilt die
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 Die '''Nachentladung''' (Phase E) greift davon unabhängig — genau wie im Bestand die Entladung vor
 Heizstab und nachfolgendem Erzeuger.
 === Schritt 5 — Bereitschaftsverluste, einmal je Stunde ===

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2026-09-07T10:20:26Z

H13: Hilferubrik Berechnung aus EPOS-Plan (Stand 07.09.2026, Sprungmarken je Abschnitt)

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	== Was berechnet wird ==		== Was berechnet wird ==
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	Ein thermischer Pufferspeicher entkoppelt Erzeugung und Bedarf. Der Lauf führt für jede Stunde		Ein thermischer Pufferspeicher entkoppelt Erzeugung und Bedarf. Der Lauf führt für jede Stunde
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	== Eingangsgrößen ==		== Eingangsgrößen ==
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	== Formelzeichen und Parameter ==		== Formelzeichen und Parameter ==
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	Die Schreibweise ist die der ganzen Rubrik: <math>t</math> ist die Stunde des Jahres		Die Schreibweise ist die der ganzen Rubrik: <math>t</math> ist die Stunde des Jahres
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	== Rechenweg ==		== Rechenweg ==
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	Gerechnet wird im festen Jahresraster von '''8 760 Stunden'''; <math>t</math> ist in allen		Gerechnet wird im festen Jahresraster von '''8 760 Stunden'''; <math>t</math> ist in allen
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	== Grenzen und Annahmen ==		== Grenzen und Annahmen ==
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	* '''Ein Energiebilanzmodell, kein Strömungsmodell.''' Es gibt keine Massenströme, keine		* '''Ein Energiebilanzmodell, kein Strömungsmodell.''' Es gibt keine Massenströme, keine
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	== Ergebnisse und wo sie stehen ==		== Ergebnisse und wo sie stehen ==
			{{Anker\|ergebnisse}}

	* '''Simulationsergebnis, Reiter „Übersicht"''' — je Speicher Ladung, Entladung, Verluste und		* '''Simulationsergebnis, Reiter „Übersicht"''' — je Speicher Ladung, Entladung, Verluste und
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	== Bezüge ==		== Bezüge ==
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	* [[Programm Dokumentation/Pufferspeicher\|Pufferspeicher]] — Bedienung von Katalog und Projektdialog		* [[Programm Dokumentation/Pufferspeicher\|Pufferspeicher]] — Bedienung von Katalog und Projektdialog

Epos: H13: Hilferubrik Berechnung aus EPOS-Plan (Stand 06.09.2026)

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H13: Hilferubrik Berechnung aus EPOS-Plan (Stand 06.09.2026)

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Epos: H13: Hilferubrik Berechnung aus EPOS-Plan (Stand 06.09.2026)

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H13: Hilferubrik Berechnung aus EPOS-Plan (Stand 06.09.2026)

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H13: Hilferubrik Berechnung aus EPOS-Plan (Stand 06.09.2026)

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== Was berechnet wird ==

Ein thermischer Pufferspeicher entkoppelt Erzeugung und Bedarf. Der Lauf führt für jede Stunde
seinen '''Füllstand''', die '''Ladung''', die '''Entladung''', die '''Bereitschaftsverluste''' und —
wenn mehr als eine Schicht gepflegt ist — die '''Temperaturen''' seiner Zonen. Ergebnisgrößen sind
die Jahressummen dieser vier Energieströme, die '''Vollzyklen''' und die Ganglinien von Füllstand und
Temperaturen.

Der Speicher rechnet nicht für sich: Er ist die Senke der Erzeuger und die Quelle der
Bedarfsdeckung. Wer wann in ihn lädt, entscheidet die '''Ladeordnung'''; wer wann aus ihm entnimmt,
die '''Entladereihenfolge''' seines Kanals.

== Eingangsgrößen ==

{| class="wikitable"
! Größe !! Einheit !! Herkunft im Programm
|-
| Gesamtvolumen || l || Pufferspeicherkatalog, Feld „Gesamtvolumen"
|-
| Bereitschaftsverluste || kWh/24 h || Pufferspeicherkatalog, Feld „Bereitschaftsverluste"
|-
| Vorlauf, Rücklauf || °C || Dialog „Pufferspeicher (Projekt)", Abschnitt „Eigenschaften"
|-
| Nutzung (Heizung / Brauchwasser / Prozess, einzeln oder kombiniert) || — || derselbe Abschnitt, Klassen-Set
|-
| Einschaltschwelle, Abschaltschwelle || Anteil 0…1 || derselbe Abschnitt, Abschnitt „Schwellen"
|-
| Abschaltschwelle für nachrangige Anlagen || Anteil 0…1 || derselbe Abschnitt — die Solar-Reservezone
|-
| Mindestfüllstand || Anteil 0…1 || derselbe Abschnitt
|-
| Schichtenzahl (1…10), Behälterhöhe, effektive Wärmeleitfähigkeit || —, m, W/(m·K) || Abschnitt „Schichtung"
|-
| Entnahmehöhe je Kanal || Anteil 0…1 (1 = ganz oben) || Abschnitt „Schichtung"
|-
| Mindest-Nutztemperatur Brauchwasser || °C || Abschnitt „Schichtung"
|-
| Ladeleistungsgrenze, Entladeleistungsgrenze || kWh je Stunde, 0 = unbegrenzt || Abschnitt „Eigenschaften"
|-
| Entladepriorität || 1…99 oder Automatik || Abschnitt „Ladereihenfolge"
|-
| Ladepriorität je ladender Anlage || 1…99 || Simulationskonfiguration, Karte des Erzeugers
|}

== Rechenweg ==

=== Schritt 1 — Nutzbare Kapazität ===

Q_max [kWh] = Volumen [l] · 1,16 Wh/(l·K) · (Vorlauf − Rücklauf) / 1000

Fehlt ein vollständiges Temperaturpaar, gilt ein Rückfall-ΔT von '''10 K''' — beim
BHKW-Pendelspeicher '''20 K''', weil dessen Altformel diese Spreizung fest verdrahtet hatte und
ein Rückfall auf 10 K seine Kapazität ohne fachlichen Grund halbieren würde. Der Rückfall wird
am Speicher vermerkt und lässt sich protokollieren.

Verlust je Stunde = Bereitschaftsverluste [kWh/24 h] / 24

=== Schritt 2 — Laden ===

Ein Erzeuger lädt bis zu seiner '''Obergrenze''', und die hängt davon ab, ob er an diesem Speicher
der vorrangige Lader ist:

Obergrenze = eigene Ladegrenze der Senkenzeile, wenn gesetzt
= Abschaltschwelle, wenn die Anlage die vorrangige ist
= Abschaltschwelle für Nachrangige, sonst

Ladefähigkeit = Q_max · Obergrenze − Füllstand − Reserviertes

Die zweite Zeile ist die '''Solar-Reservezone''': Wo eine Reserve gepflegt ist, laden nachrangige
Erzeuger — üblicherweise der Heizkessel — nur bis dorthin, und der obere Teil bleibt für die
Solarthermie frei. In Stunden mit PV-Überschuss kann eine andere Anlage vorrangig sein; dann gilt die
Reservezone für sie, denn Anzeige und Rechnung lösen die Obergrenzen mit derselben Funktion und der
jeweils gültigen Priorität auf.

'''Der Speicher als hydraulische Weiche.''' Er drosselt die Anlage nicht auf seinen freien Raum: Er
wird geladen, während die Last aus ihm entnimmt. Die Aufnahme einer Stunde darf deshalb um genau die
Menge über die freie Kapazität hinausgehen, die im selben Zeitschritt wieder entnommen wird
(''Durchlass''):

aufnehmbar = Q_max − Füllstand + Durchlass
Bilanzraum = Ladefähigkeit + min(offener Kanalbedarf ; Entnahmefähigkeit)

Der Füllstand liegt dann vorübergehend über Q_max; die Nachentladung zieht ihn im selben Zeitschritt
wieder herunter. Buchhalterisch wird die Aufnahme in '''Umsatz''' (bis Q_max) und '''Durchfluss'''
(alles darüber) zerlegt — nur der Umsatz ist Speicherinhalt.

Eine gepflegte '''Ladeleistungsgrenze''' wirkt als '''Budget der Stunde''', nicht je Ladevorgang:
Ein Speicher wird in derselben Stunde von mehreren Erzeugern angefahren, und je Aufruf gewährt
bekäme er die Grenze mehrfach.

=== Schritt 3 — Entladen ===

Entnahme = min(angefordert ; Füllstand)
danach auf das Entladebudget der Stunde begrenzt (0 = unbegrenzt)

Die Entnahme wird ebenfalls in Durchfluss und Umsatz zerlegt — der Durchfluss verlässt den Speicher
zuerst. Führt ein Kanal eine '''Mindest-Nutztemperatur''' und ist der Speicher geschichtet, zählt nur,
was die Schichten oberhalb dieser Temperatur und unterhalb der '''Entnahmehöhe''' des Kanals
hergeben. Beim Kombispeicher ist das der Grund, warum die Heizung die Bereitschaftszone des
Brauchwassers oben nicht antastet.

'''Die Entladereihenfolge''' läuft je Kanal über die Entladepriorität; ohne manuelle Angabe gilt die
Automatik: die beste (kleinste) Ladepriorität der Anlagen, die diesen Speicher laden.

=== Schritt 4 — Hysterese der Speicherregelung ===

Füllstand ≤ Q_max · Einschaltschwelle → Nachladung beginnt
Füllstand ≥ Q_max · Abschaltschwelle → Nachladung endet

Solange nachgeladen wird, deckt der Speicher '''keinen''' Bedarf vorab (Phase A der Stundenschleife).
Die '''Nachentladung''' (Phase E) greift davon unabhängig — genau wie im Bestand die Entladung vor
Heizstab und nachfolgendem Erzeuger.

=== Schritt 5 — Bereitschaftsverluste, einmal je Stunde ===

Am Stundenende, nach Bedarfsdeckung, Ladung und Nachentladung:

Anteil = Füllstand / Q_max , auf 1 begrenzt
Verlust = Verlust je Stunde · Anteil , höchstens der Füllstand
Füllstand = Füllstand − Verlust

Der Verlust ist also füllstandsanteilig: Ein halb voller Speicher verliert halb so viel wie ein
voller. Steht ausnahmsweise noch Durchfluss im Speicher, trägt dieser den Verlust zuerst, damit die
getrennte Bilanz aufgeht.

=== Schritt 6 — Schichtung (nur bei mehr als einer Schicht) ===

Der Speicherinhalt wird auf '''N''' gleich große Zonen verteilt, Schicht 0 oben. Der Füllstand bleibt
die führende Größe; die Schichtebene verteilt ihn nur:

Σ Schichtenergie = min(Füllstand ; Q_max)
Schichtenergie ∈ [0 ; Q_max/N] entspricht T ∈ [Rücklauf ; Vorlauf]
T[i] = Rücklauf + Schichtenergie[i] / (Q_max/N) · (Vorlauf − Rücklauf)

Je Stunde laufen in dieser Reihenfolge: ideale '''Einschichtung''' beim Laden (die Wärme geht auf die
Einspeisehöhe), ideale '''Verdrängung''' beim Entladen (an der Entnahmehöhe des Kanals), dann der
'''vertikale Ausgleich''' — Wärmeleitung zwischen benachbarten Zonen, je Schichtpaar und Stunde auf
'''25 %''' der Temperaturdifferenz gekappt, damit der Schritt stabil bleibt und die Reihenfolge
zweier Schichten nicht kippen kann —, anschließend die '''Inversionsmischung''' (wärmer unten als
oben wird gemischt), danach die Verluste nach Wärmeabgabefläche und Temperaturüberhöhung, und ein
zweiter Inversionsdurchgang.

Vorbelegungen ohne gepflegte Werte: effektive Wärmeleitfähigkeit '''1,5 W/(m·K)''' (sie enthält
die Wandleitung und ist deshalb deutlich größer als die des ruhenden Wassers), Höhen-Durchmesser-
Verhältnis '''2,5''', Entnahmehöhe '''oben''', Mindest-Nutztemperatur '''gleich dem Rücklauf'''.
Höchstens '''zehn''' Schichten.

Mit '''N = 1''' — der Vorbelegung — ist die Schichtebene wirkungslos: Es gibt kein Schichtpaar, also
keine Wärmeleitung und keine Inversion, und die Entladefähigkeit klemmt nichts.

=== Schritt 7 — Vollzyklen ===

Vollzyklen = entnommene Energie / nutzbare Kapazität

== Grenzen und Annahmen ==

* '''Ein Energiebilanzmodell, kein Strömungsmodell.''' Es gibt keine Massenströme, keine
Rohrleitungen, keine Wärmeübertrager. Die Lade- und Entladeleistungsgrenzen sind die einzige
hydraulische Schranke, und sie sind Zahlen, keine Geometrie.
* '''Ideale Einschichtung und ideale Verdrängung.''' Ein einströmender Strahl mischt nicht auf; in
einem realen Speicher tut er das.
* '''Gleich große Zonen.''' Die Schichtdicke ist nicht wählbar.
* '''Der Bereitschaftsverlust ist ein Tageswert''', keine Funktion von Umgebungstemperatur,
Aufstellort oder Dämmstärke.
* '''Ein Quellspeicher ist statisch''', solange er nicht zugleich Senke eines Erzeugers ist: Erst
ein geteilter Puffer bekommt eine stündliche Temperatur; ein eigenständiger Quellspeicher bleibt
bei seiner festen Temperatur.
* '''Der Durchfluss wird nicht in Schichten geführt.''' Er ist hydraulisch durchströmende Wärme und
war nie Speicherinhalt; eine bei Vorlauftemperatur gekappte Temperatursumme könnte ihn gar nicht
darstellen.
* '''Der Katalog führt nur sechs Gerätewerte.''' Vor- und Rücklauf, Schwellen, Schichten,
Entnahmehöhen und Leistungsgrenzen entstehen erst in der Projektkopie und werden im
Projektdialog gepflegt.
* '''Kein interner Wärmeübertrager''', kein Frischwassermodul, keine Legionellenschaltung.

== Ergebnisse und wo sie stehen ==

* '''Simulationsergebnis, Reiter „Übersicht"''' — je Speicher Ladung, Entladung, Verluste und
Vollzyklen; dazu die Ganglinie des Füllstands.
* '''Simulationsergebnis, Reiter „Wärmegang"''' — Speicherladung und Speicherentladung im Stapel
der Erzeuger; die Entladung ist dabei den Erzeugern zugerechnet, die geladen haben.
* '''Simulationsergebnis, Temperaturverlauf''' — je geschichtetem Speicher die Zonentemperaturen
über das Jahr.
* '''Simulationskonfiguration''' — die Speicherkachel zeigt Kurzbilanz und Schwellenband, das
Hydraulikschema die Kanten zwischen Erzeugern, Speichern und Kanälen samt Ladepriorität.
* '''Simulationsprotokoll''' — Rückfall-ΔT, wirkungslose Quellbezüge, Speicher ohne Lader.

== Bezüge ==

* [[Programm Dokumentation/Pufferspeicher|Pufferspeicher]] — Bedienung von Katalog und Projektdialog
* [[Programm Dokumentation/Berechnung/Simulationsablauf|Berechnung: Simulationsablauf]] — die Phasen A bis G einer Stunde und die Kaskade
* [[Programm Dokumentation/Berechnung/Wärmepumpe|Berechnung: Wärmepumpe]] — Ladepotenzial, Leistungssteuerung und die Quelle „Pufferspeicher"
* [[Programm Dokumentation/Berechnung/Solarthermie|Berechnung: Solarthermie]] — der vorrangige Lader und die Reservezone
* [[Programm Dokumentation/Berechnung/BHKW|Berechnung: BHKW]] — Bilanzraum und Pendelspeicher
* [[Programm Dokumentation/Berechnung/Heizkessel|Berechnung: Heizkessel]] — der nachrangige Lader und die Kessel-Kaskade
* [[Programm Dokumentation/Simulation|Simulation]] — Hydraulikschema und Kaskadenband