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Programm Dokumentation/Berechnung/Wärmebedarf: Unterschied zwischen den Versionen

Aus wiki.epos-plan.de
H13: Hilferubrik Berechnung aus EPOS-Plan (Stand 07.09.2026, Sprungmarken je Abschnitt)
Sammel-Upload: Repo-Quelle Projekte/Wiki (Dokumentation/aktuell/Wiki_Update_*.md)
 
(4 dazwischenliegende Versionen desselben Benutzers werden nicht angezeigt)
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<!-- EPOS-Plan Hilferubrik Berechnung | Seite: Wärmebedarf | Stand: 2026-09-06 (Fassung 3: LaTeX-Formeln und Legenden) | Rechenkern:
<!-- EPOS-Plan Hilferubrik Berechnung | Seite: Wärmebedarf | Fassung 3 | Rechenkern:
     EPOS.Kern/Allgemein/Simulation/SimulationWaermebedarf.cs, EPOS.Kern/Allgemein/BhkwPlan.cs,
     EPOS.Kern/Allgemein/Simulation/SimulationWaermebedarf.cs, EPOS.Kern/Allgemein/BhkwPlan.cs,
     EPOS.Kern/Allgemein/Simulation/SimulationKanaele.cs, EPOS.Kern/Allgemein/Simulation/ProfilBedarf.cs,
     EPOS.Kern/Allgemein/Simulation/SimulationKanaele.cs, EPOS.Kern/Allgemein/Simulation/ProfilBedarf.cs,
     EPOS.Kern/Allgemein/Simulation/Init.cs -->
     EPOS.Kern/Allgemein/Simulation/Init.cs, EPOS.Kern/Allgemein/Simulation/Klimakalender.cs,
    EPOS.Kern/Allgemein/Simulation/Altweg/TagesbilanzPhysik.cs, EPOS.Kern/Allgemein/Simulation/Altweg/TagesbilanzRechenweg.cs,
    EPOS.Kern/Allgemein/Simulation/Gebaeude/Vdi6007Rechenweg.cs, EPOS.Kern/Allgemein/Simulation/Gebaeude/GebaeudeStepper.cs -->


== Was berechnet wird ==
== Was berechnet wird ==
{{Anker|was}}
{{Anker|was}}


Der '''Waermebedarf eines Projekts''' als Reihe von 8 760 Stundenwerten [kWh] — das, was
Der '''Waermebedarf eines Projekts''' als Reihe von 8 760 Stundenwerten [kWh] — das, was die Erzeuger anschliessend decken muessen. Er setzt sich aus vier Anteilen zusammen: Gebaeudewaerme, externe Ganglinien (Messwerte oder fremde Lastprofile), Brauchwasser und Prozesswaerme; darauf kommen die Netzverluste.
die Erzeuger anschliessend decken muessen. Er setzt sich aus vier Anteilen zusammen:
Gebaeudewaerme, externe Ganglinien (Messwerte oder fremde Lastprofile), Brauchwasser und
Prozesswaerme; darauf kommen die Netzverluste.


Gefuehrt wird der Bedarf in '''drei Kanaelen''' — Heizung, Brauchwasser, Prozesswaerme —,
Gefuehrt wird der Bedarf in '''drei Kanaelen''' — Heizung, Brauchwasser, Prozesswaerme —, denn ein Erzeuger darf einen Kanal bedienen und einen anderen nicht. Der bekannte Summenvektor ist die '''Summe der drei Kanaele''', nicht umgekehrt.
denn ein Erzeuger darf einen Kanal bedienen und einen anderen nicht. Der bekannte
Summenvektor ist die '''Summe der drei Kanaele''', nicht umgekehrt.


Ausgewiesen werden ausserdem die Jahresmengen je Anteil [MWh], der groesste Stundenwert
Ausgewiesen werden ausserdem die Jahresmengen je Anteil [MWh], der groesste Stundenwert [kWh] und die Jahresdauerlinie.
[kWh] und die Jahresdauerlinie.


== Eingangsgrößen ==
== Eingangsgrößen ==
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| Wohn-/Nutzflaeche und „Art der Angabe" || m² bzw. l/a, m³/a, MWh/a || Gebäudedialog, Abschnitt „Gebäude: Verbrauch"
| Wohn-/Nutzflaeche und „Art der Angabe" || m² bzw. l/a, m³/a, MWh/a || Gebäudedialog, Abschnitt „Gebäude: Verbrauch"
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| Flaechen: Aussenwand, Fenster (N/S/O+W), Dach, Grund, Sonstiges || m² || Gebäudekatalog, Reiter „Flächen und U-Werte"
| Flaechen: Aussenwand, Fenster (N/S/O+W), Dach, Grund, Sonstiges || m² || Gebäudekatalog, Reiter „Gebäude und Hülle"
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| U-Werte derselben Bauteile || W/(m²·K) || Gebäudekatalog, Reiter „Flächen und U-Werte"
| U-Werte derselben Bauteile || W/(m²·K) || Gebäudekatalog, Reiter „Gebäude und Hülle"
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| Waermebrueckenverlustkoeffizienten und Anschlusslaengen (Fenster-Wand, Wand-Dach, Aussenwand-Keller) || W/(m·K), m || Gebäudekatalog, Reiter „Temperaturen, Ferien, Luftwechsel"
| Waermebrueckenverlustkoeffizienten und Anschlusslaengen (Fenster-Wand, Wand-Dach, Aussenwand-Keller) || W/(m·K), m || Gebäudekatalog, Reiter „Gebäude und Hülle"
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|-
| Raumhoehe und Luftwechselrate || m, 1/h || Gebäudekatalog, Reiter „Temperaturen, Ferien, Luftwechsel"
| Raumhoehe und Luftwechselrate || m, 1/h || Gebäudekatalog, Reiter „Gebäude und Hülle"
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| Raumsolltemperaturen Tag, Nacht, Wochenende, Ferien; Maximalraumtemperatur || °C || Gebäudekatalog, Reiter „Temperaturen, Ferien, Luftwechsel"
| Raumsolltemperaturen Tag, Nacht, Wochenende, Ferien; Maximalraumtemperatur || °C || Gebäudekatalog, Reiter „Konditionierung": Spalte „Heizen" der Vorgabe-Matrix, darunter die Maximalraumtemperatur
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|-
| Bis zu vier Ferienzeitraeume || Tag im Jahr || Gebäudekatalog, Reiter „Temperaturen, Ferien, Luftwechsel"
| Bis zu vier Ferienzeitraeume || Tag im Jahr || Gebäudekatalog, Reiter „Konditionierung", Gruppen „Ferien Anfang" und „Ferien Ende"
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| Wochenendtage, Feiertagsland und Ferienliste des Gebaeudes (nur Rechenweg VDI 6007) || — || Gebäudekatalog, Reiter „Konditionierung", Kalenderbedienung; eine Zone erbt Wochenende und Feiertagsland des Gebaeudes
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| Interne Waermegewinne, Fensterdurchlassgrad, Bauart (Speicherfaehigkeit) || W, —, Wh/K || Gebäudekatalog
| Interne Waermegewinne, Fensterdurchlassgrad, Bauart (Speicherfaehigkeit) || W, —, Wh/K || Gebäudekatalog
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! Symbol !! Bedeutung !! Einheit !! Herkunft
! Symbol !! Bedeutung !! Einheit !! Herkunft
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| <math>t</math> || Stunde des Jahres, t = 1 … 8 760 || — || Zeitraster (Konstante: 8 760 Stunden je Jahr)
| <math>t</math> || Stunde des Jahres, <math>t = 1 \dots 8\,760</math> || — || Zeitraster (Konstante: 8 760 Stunden je Jahr)
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| <math>d</math> || Tag des Jahres, d = 1 … 365 || — || Zeitraster (Konstante: 365 Tage)
| <math>d</math> || Tag des Jahres, <math>d = 1 \dots 365</math> || — || Zeitraster (Konstante: 365 Tage)
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|-
| <math>h</math> || Stunde des Tages, h = 1 … 24 || — || Zeitraster (Konstante: 24 Stunden je Tag)
| <math>h</math> || Stunde des Tages, <math>h = 1 \dots 24</math> || — || Zeitraster (Konstante: 24 Stunden je Tag)
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| <math>c</math> || Kanal: Hzg (Heizung), TWW (Brauchwasser), Pro (Prozesswaerme) || — || Kanalsatz des Rechenkerns (Konstante: drei Kanaele)
| <math>c</math> || Kanal: Hzg (Heizung), TWW (Brauchwasser), Pro (Prozesswaerme) || — || Kanalsatz des Rechenkerns (Konstante: drei Kanaele)
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| <math>\vartheta_{\mathrm{a}}(d)</math> || Tagesmitteltemperatur der Aussenluft || °C || Klimadaten der Projektregion
| <math>\vartheta_{\mathrm{a}}(d)</math> || Tagesmitteltemperatur der Aussenluft || °C || Klimadaten der Projektregion
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| <math>G_{\mathrm{N}}, G_{\mathrm{O}}, G_{\mathrm{S}}, G_{\mathrm{W}}</math> || Einstrahlung des Tages auf Nord-, Ost-, Sued- und Westflaeche || W/m² (Tagesmittel) || Klimadaten, Spalten <code>Sol_Nord</code>, <code>Sol_Ost</code>, <code>Sol_Sued</code>, <code>Sol_West</code>
| <math>G_{\mathrm{N}}, G_{\mathrm{O}}, G_{\mathrm{S}}, G_{\mathrm{W}}</math> || Einstrahlung des Tages auf Nord-, Ost-, Sued- und Westflaeche || W/m² (Tagesmittel) || Klimadaten der Klimaregion, Tageseinstrahlung je Himmelsrichtung
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| <math>A_{\mathrm{F,N}}, A_{\mathrm{F,OW}}, A_{\mathrm{F,S}}</math> || Fensterflaeche nach Norden, nach Osten, nach Sueden || m² || Gebäudekatalog; A<sub>F,OW</sub> ist das Feld „Fensterfläche Ost" und gilt fuer Ost UND West
| <math>A_{\mathrm{F,N}}, A_{\mathrm{F,OW}}, A_{\mathrm{F,S}}</math> || Fensterflaeche nach Norden, nach Osten, nach Sueden || m² || Gebäudekatalog; <math>A_{\mathrm{F,OW}}</math> ist das Feld „Fensterfläche Ost" und gilt fuer Ost UND West
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| <math>A_{\mathrm{F}}</math> || gesamte Fensterflaeche || m² || Gebäudekatalog, Feld „gesamte Fensterfläche"
| <math>A_{\mathrm{F}}</math> || gesamte Fensterflaeche || m² || Gebäudekatalog, Feld „gesamte Fensterfläche"
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| <math>A_{\mathrm{W}}, A_{\mathrm{D}}, A_{\mathrm{G}}, A_{\mathrm{S}}</math> || Flaeche von Aussenwand, Dach, Grund und sonstigen Bauteilen || m² || Gebäudekatalog, Reiter „Flächen und U-Werte"
| <math>A_{\mathrm{W}}, A_{\mathrm{D}}, A_{\mathrm{G}}, A_{\mathrm{S}}</math> || Flaeche von Aussenwand, Dach, Grund und sonstigen Bauteilen || m² || Gebäudekatalog, Reiter „Gebäude und Hülle"
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| <math>U_{\mathrm{W}}, U_{\mathrm{F}}, U_{\mathrm{D}}, U_{\mathrm{G}}, U_{\mathrm{S}}</math> || U-Werte derselben Bauteile || W/(m²·K) || Gebäudekatalog, Reiter „Flächen und U-Werte"
| <math>U_{\mathrm{W}}, U_{\mathrm{F}}, U_{\mathrm{D}}, U_{\mathrm{G}}, U_{\mathrm{S}}</math> || U-Werte derselben Bauteile || W/(m²·K) || Gebäudekatalog, Reiter „Gebäude und Hülle"
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| <math>\Psi_{1}, \Psi_{2}, \Psi_{3}</math> || Waermebrueckenverlustkoeffizienten Fenster-Wand, Wand-Dach, Aussenwand-Keller || W/(m·K) || Gebäudekatalog, Reiter „Temperaturen, Ferien, Luftwechsel"
| <math>\Psi_{1}, \Psi_{2}, \Psi_{3}</math> || Waermebrueckenverlustkoeffizienten Fenster-Wand, Wand-Dach, Aussenwand-Keller || W/(m·K) || Gebäudekatalog, Reiter „Gebäude und Hülle"
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| <math>\ell_{1}, \ell_{2}, \ell_{3}</math> || Anschlusslaengen derselben drei Waermebruecken || m || Gebäudekatalog, Reiter „Temperaturen, Ferien, Luftwechsel"
| <math>\ell_{1}, \ell_{2}, \ell_{3}</math> || Anschlusslaengen derselben drei Waermebruecken || m || Gebäudekatalog, Reiter „Gebäude und Hülle"
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| <math>A_{\mathrm{Wohn}}</math> || Wohnflaeche des Katalogeintrags || m² || Gebäudekatalog
| <math>A_{\mathrm{Wohn}}</math> || Wohnflaeche des Katalogeintrags || m² || Gebäudekatalog
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| <math>n_{\mathrm{L}}</math> || Luftwechselrate || 1/h || Gebäudekatalog
| <math>n_{\mathrm{L}}</math> || Luftwechselrate || 1/h || Gebäudekatalog
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|-
| <math>\vartheta_{\mathrm{Tag}}, \vartheta_{\mathrm{Nacht}}, \vartheta_{\mathrm{WE}}, \vartheta_{\mathrm{Fer}}</math> || Raumsolltemperatur am Tag, in der Nacht, am Wochenende, in den Ferien || °C || Gebäudekatalog
| <math>\vartheta_{\mathrm{Tag}}, \vartheta_{\mathrm{Nacht}}, \vartheta_{\mathrm{WE}}, \vartheta_{\mathrm{Fer}}</math> || Raumsolltemperatur am Tag, in der Nacht, am Wochenende, in den Ferien || °C || Gebäudekatalog, Reiter „Konditionierung", Spalte „Heizen"
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| <math>\vartheta_{\mathrm{max}}</math> || Maximalraumtemperatur || °C || Gebäudekatalog
| <math>\vartheta_{\mathrm{max}}</math> || Maximalraumtemperatur || °C || Gebäudekatalog, Reiter „Konditionierung"
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|-
| <math>P_{\mathrm{int}}</math> || interne Waermegewinne || W || Gebäudekatalog
| <math>P_{\mathrm{int}}</math> || interne Waermegewinne || W || Gebäudekatalog
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| <math>1{,}2</math> || Dichte der Luft || kg/m³ || Konstante
| <math>1{,}2</math> || Dichte der Luft || kg/m³ || Konstante
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| <math>0{,}2778</math> || spezifische Waermekapazitaet der Luft (= 1/3,6) || Wh/(kg·K) || Konstante
| <math>0{,}2778</math> || spezifische Waermekapazitaet der Luft (<math>= 1/3{,}6</math>) || Wh/(kg·K) || Konstante
|-
|-
| <math>10{,}08 / 11{,}48</math> || Heizwert von Heizoel EL je Liter / von Erdgas je m³ || kWh/l, kWh/m³ || Konstanten
| <math>10{,}08 / 11{,}48</math> || Heizwert von Heizoel EL je Liter / von Erdgas je m³ || kWh/l, kWh/m³ || Konstanten
|-
|-
| <math>1{,}1</math> || Verhaeltnis Brennwert (H<sub>o</sub>) zu Heizwert (H<sub>u</sub>) beim Erdgas || — || Konstante
| <math>1{,}1</math> || Verhaeltnis Brennwert (<math>H_{\mathrm{o}}</math>) zu Heizwert (<math>H_{\mathrm{u}}</math>) beim Erdgas || — || Konstante
|}
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! Symbol !! Bedeutung !! Einheit !! berechnet in
! Symbol !! Bedeutung !! Einheit !! berechnet in
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| <math>w</math> || Wochentag des 1. Januar, w = 0 (Montag) … 6 (Sonntag) || — || (1)
| <math>w</math> || Wochentag des 1. Januar, <math>w = 0</math> (Montag) … <math>6</math> (Sonntag) || — || (1)
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| <math>P_{\mathrm{sol}}(d)</math> || solare Gewinne des Tages d, im Tagesmittel || W || (2)
| <math>P_{\mathrm{sol}}(d)</math> || solare Gewinne des Tages d, im Tagesmittel || W || (2)
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| <math>\vartheta_{\mathrm{soll}}(h)</math> || Raumsolltemperatur der Stunde h || °C || Fallunterscheidung in Schritt 2c
| <math>\vartheta_{\mathrm{soll}}(h)</math> || Raumsolltemperatur der Stunde h || °C || Fallunterscheidung in Schritt 2c
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| <math>\vartheta_{\mathrm{vor}}</math> || Raumtemperatur am Ende der Vorstunde || °C || (11), Anfangswert ϑ<sub>Nacht</sub>
| <math>\vartheta_{\mathrm{vor}}</math> || Raumtemperatur am Ende der Vorstunde || °C || (11), Anfangswert <math>\vartheta_{\mathrm{Nacht}}</math>
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| <math>P_{\mathrm{hzg}}(h)</math> || Heizleistung der Stunde h || W || (9), (10)
| <math>P_{\mathrm{hzg}}(h)</math> || Heizleistung der Stunde h || W || (9), (10)
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| <math>q_{\mathrm{NV},c}(t)</math> || Netzverlustanteil des Kanals c in der Stunde t || kWh || (21)
| <math>q_{\mathrm{NV},c}(t)</math> || Netzverlustanteil des Kanals c in der Stunde t || kWh || (21)
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| <math>Q_{c}(t)</math> || Stundenwert des Kanals c — geschrieben Q<sub>Hzg</sub>(t), Q<sub>TWW</sub>(t), Q<sub>Pro</sub>(t) || kWh || Schritte 2 bis 6, danach (21)
| <math>Q_{c}(t)</math> || Stundenwert des Kanals c — geschrieben <math>Q_{\mathrm{Hzg}}(t)</math>, <math>Q_{\mathrm{TWW}}(t)</math>, <math>Q_{\mathrm{Pro}}(t)</math> || kWh || Schritte 2 bis 6, danach (21)
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| <math>Q_{\mathrm{Bed}}(t)</math> || Waermebedarf der Stunde t || kWh || (22)
| <math>Q_{\mathrm{Bed}}(t)</math> || Waermebedarf der Stunde t || kWh || (22)
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=== 1. Klimadaten und Kalender ===
=== 1. Klimadaten und Kalender ===


Zuerst werden je Tag des Jahres gelesen: die Einstrahlung auf Nord-, Ost-, Sued- und
Zuerst werden je Tag des Jahres gelesen: die Einstrahlung auf Nord-, Ost-, Sued- und Westflaeche, die Tagesmitteltemperatur, das '''Wochenendkennzeichen''' und die beiden Tagtypen (Wohngebaeude / Nichtwohngebaeude). Dazu kommen die 8 760 Stundentemperaturen der Region — sie werden in '''Ortszeit''' gelesen (siehe [[Programm Dokumentation/Berechnung/Simulationsablauf|Berechnung: Simulationsablauf]]).
Westflaeche, die Tagesmitteltemperatur, das '''Wochenendkennzeichen''' und die beiden
Tagtypen (Wohngebaeude / Nichtwohngebaeude). Dazu kommen die 8 760 Stundentemperaturen der
Region — sie werden in '''Ortszeit''' gelesen (siehe
[[Programm Dokumentation/Berechnung/Simulationsablauf|Berechnung: Simulationsablauf]]).


Aus den Wochenendkennzeichen der ersten 14 Tage leitet der Rechenkern den '''Wochentag des
Aus den Wochenendkennzeichen der ersten 14 Tage leitet der Rechenkern den '''Wochentag des 1. Januar''' ab: Gesucht wird das erste zusammenhaengende Wochenendpaar; steht der Samstag am Tagesindex ''i'', dann gilt
1. Januar''' ab: Gesucht wird das erste zusammenhaengende Wochenendpaar; steht der Samstag
am Tagesindex ''i'', dann gilt


: <math>\displaystyle w = (5 - i)\ \operatorname{mod}\ 7</math> &nbsp;&nbsp;(1)
: <math>\displaystyle w = (5 - i)\ \operatorname{mod}\ 7</math> &nbsp;&nbsp;(1)
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:: <math>5</math> – Wochentagsnummer des Samstags [–]
:: <math>5</math> – Wochentagsnummer des Samstags [–]
:: <math>7</math> – Tage je Woche [d]
:: <math>7</math> – Tage je Woche [d]
Gesucht wird in zwei Durchgaengen — zuerst ein '''isoliertes''' Paar (Vortag und Folgetag
sind kein Wochenende), damit ein als Wochenende gefuehrter Feiertag am Freitag oder Montag
nicht traegt; erst wenn es keines gibt, zaehlt das erste Paar ueberhaupt. Findet sich gar
keines, gilt der Rueckfallwert '''Sonntag''' (w = 6) — mit Hinweis im Laufprotokoll.


Dieser Wochentag gilt fuer '''alle''' Bedarfsarten, auch fuer den Strombedarf.
Gesucht wird in zwei Durchgaengen — zuerst ein '''isoliertes''' Paar (Vortag und Folgetag sind kein Wochenende), damit ein als Wochenende gefuehrter Feiertag am Freitag oder Montag nicht traegt; erst wenn es keines gibt, zaehlt das erste Paar ueberhaupt. Findet sich gar keines, gilt der Rueckfallwert '''Sonntag''' (<math>w = 6</math>) — mit Hinweis im Laufprotokoll.
 
Dieser Wochentag gilt fuer '''alle''' Bedarfsarten, auch fuer den Strombedarf: Gebaeudelauf, Zapfkalender und Bedarfsprofile lesen dasselbe Wochentagsraster der Klimaregion, ohne Jahresdatum, und die beweglichen Feiertage liegen nach festen Regeln in diesem Gemeinjahr. Traegt das Projekt eine Spotpreisreihe mit Jahr (aktive Stromspeicher-Variante), gilt fuer alle Leser stattdessen der Kalender dieses Jahres mit seinen echten Feiertagsdaten. Ohne Klimaregion gilt der Rueckfallwert Sonntag.
 
Der Rechenweg „Tagesbilanz" liest die Wochenendtage unmittelbar aus dem Wochenendkennzeichen der Klimadaten; der Rechenweg VDI 6007 bildet sie aus dem Wochentagsraster und den Wochenendtagen des Gebaeudes.


=== 2. Die Heizlast eines Gebaeudes ===
=== 2. Die Heizlast eines Gebaeudes ===
'''Rechenweg VDI 6007.''' Er ist der Vorgaberechenweg: Ein Gebaeude ohne Angabe im Feld „Rechenweg" rechnet nach dem [[Programm Dokumentation/Gebäudemodell VDI 6007|Gebäudemodell VDI 6007]] Stunde fuer Stunde, auf Wunsch in mehreren Zonen ([[Programm Dokumentation/Mehrzonenmodell|Mehrzonenmodell]]); Bauteile am Erdreich gehen dort mit dem Erdreichwiderstand nach DIN EN ISO 13370 ein. Ohne Zonen rechnet er auf dem Katalogbau und streckt die Stundenreihe danach im Verhaeltnis <math>A_{\mathrm{ges}} / A_{\mathrm{Wohn}}</math> wie in (12); ein Gebaeude mit Zonen traegt seine echte Huelle und rechnet ohne Streckung. Die Heiz- und Kuehlsollwerte eines solchen Gebaeudes kommen je Stunde aus seinem Reiter „Konditionierung", eine Zone kann eigene Heizsollwerte tragen: aus einem angelegten Kalender, sonst aus der Vorgabe-Matrix; mit wirksamer Anlagenkopplung ersetzt ein gepflegtes Sollwert-Zeitprogramm der Wärmeübergabe dort die Woche der Heizspalte. Wochenende, Feiertage und Ferien kommen aus dem [[Programm Dokumentation/Betriebskalender|Betriebskalender]] des Gebaeudes. Gekuehlt wird nur, wenn das Projekt Kaelte rechnet und die Kuehlung des Gebaeudes wirksam ist; die Kuehlreihe geht dann an die Kaelteseite des Laufs ([[Programm Dokumentation/Kühlung|Kühlung]]).
Eine Zone heizt und kuehlt '''nie am selben Tag'''. Frei ist eine Seite an einem Tag, wenn ihr Sollwertkalender dort an mindestens einer Stunde nicht auf „aus" steht (Heiz- und Kuehlsollwertkalender, Heiz- und Kuehlperiode). Ist fuer eine Zone beides frei, rechnet der Lauf den Tag zuerst unbegrenzt (Probetag). Hat sie darin geheizt und gekuehlt, wird sie ein Kuehltag, wenn die Tagessumme Kuehlen groesser ist als die Tagessumme Heizen, sonst ein Heiztag; die Gegenseite steht den ganzen Tag auf „aus", und der Tag wird fuer alle Zonen gemeinsam neu gerechnet.
'''Rechenweg Tagesbilanz.''' Auf ihm rechnet nur ein Gebaeude, das ihn ausdruecklich traegt. Die folgenden Schritte a) bis c) beschreiben ihn.


Je Gebaeude und Tag werden drei Groessen gebildet.
Je Gebaeude und Tag werden drei Groessen gebildet.


'''a) Solare Gewinne''' aus den Fensterflaechen und der Einstrahlung; Ost und West gehen
'''a) Solare Gewinne''' aus den Fensterflaechen und der Einstrahlung; Ost und West gehen gemittelt ein und teilen sich EINE Fensterflaeche:
gemittelt ein und teilen sich EINE Fensterflaeche:


: <math>\displaystyle P_{\mathrm{sol}}(d) = \left( G_{\mathrm{N}}(d) \cdot A_{\mathrm{F,N}} + \frac{G_{\mathrm{O}}(d) + G_{\mathrm{W}}(d)}{2} \cdot A_{\mathrm{F,OW}} + G_{\mathrm{S}}(d) \cdot A_{\mathrm{F,S}} \right) \cdot g</math> &nbsp;&nbsp;(2)
: <math>\displaystyle P_{\mathrm{sol}}(d) = \left( G_{\mathrm{N}}(d) \cdot A_{\mathrm{F,N}} + \frac{G_{\mathrm{O}}(d) + G_{\mathrm{W}}(d)}{2} \cdot A_{\mathrm{F,OW}} + G_{\mathrm{S}}(d) \cdot A_{\mathrm{F,S}} \right) \cdot g</math> &nbsp;&nbsp;(2)
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:: <math>g</math> – Fensterdurchlassgrad [–]
:: <math>g</math> – Fensterdurchlassgrad [–]
:: <math>2</math> – Mittelung von Ost und West auf EINE Flaeche [–]
:: <math>2</math> – Mittelung von Ost und West auf EINE Flaeche [–]
'''b) Spezifischer Waermeverlustkoeffizient''' aus Transmission, Waermebruecken und
 
Lueftung:
'''b) Spezifischer Waermeverlustkoeffizient''' aus Transmission, Waermebruecken und Lueftung:


: <math>\displaystyle L_{\mathrm{T}} = 0{,}83 \cdot U_{\mathrm{W}} \cdot A_{\mathrm{W}} + U_{\mathrm{F}} \cdot A_{\mathrm{F}} + 0{,}95 \cdot U_{\mathrm{D}} \cdot A_{\mathrm{D}} + 0{,}45 \cdot U_{\mathrm{G}} \cdot A_{\mathrm{G}} + U_{\mathrm{S}} \cdot A_{\mathrm{S}}</math> &nbsp;&nbsp;(3)
: <math>\displaystyle L_{\mathrm{T}} = 0{,}83 \cdot U_{\mathrm{W}} \cdot A_{\mathrm{W}} + U_{\mathrm{F}} \cdot A_{\mathrm{F}} + 0{,}95 \cdot U_{\mathrm{D}} \cdot A_{\mathrm{D}} + 0{,}45 \cdot U_{\mathrm{G}} \cdot A_{\mathrm{G}} + U_{\mathrm{S}} \cdot A_{\mathrm{S}}</math> &nbsp;&nbsp;(3)
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:: <math>L_{\mathrm{WB}}</math> – Waermebrueckenanteil nach (4) [W/K]
:: <math>L_{\mathrm{WB}}</math> – Waermebrueckenanteil nach (4) [W/K]
:: <math>L_{\mathrm{V}}</math> – Lueftungsanteil nach (6) [W/K]
:: <math>L_{\mathrm{V}}</math> – Lueftungsanteil nach (6) [W/K]
Die Faktoren '''0,83''' (Wand, Waermebruecken), '''0,95''' (Dach) und '''0,45''' (Grund)
sind Temperatur-Korrekturfaktoren gegen unbeheizte bzw. erdberuehrte Bereiche; '''1,2''' ist
die Dichte der Luft in kg/m³ und '''0,2778''' die spezifische Waermekapazitaet der Luft in
Wh/(kg·K) (= 1/3,6). Der Faktor ''f'' aus (5) erhoeht die Lueftungswaermeverluste bei Frost
nicht, sondern '''senkt''' sie — bei kalter Luft ist die eintretende Masse groesser, die
Enthalpiedifferenz aber unterproportional.


'''c) Taegliche Heizlast''' aus einem instationaeren 24-Stunden-Kapazitaetsmodell. Je
Die Faktoren '''0,83''' (Wand, Waermebruecken), '''0,95''' (Dach) und '''0,45''' (Grund) sind Temperatur-Korrekturfaktoren gegen unbeheizte bzw. erdberuehrte Bereiche; '''1,2''' ist die Dichte der Luft in kg/m³ und '''0,2778''' die spezifische Waermekapazitaet der Luft in Wh/(kg·K) (<math>= 1/3{,}6</math>). Der Faktor ''f'' aus (5) erhoeht die Lueftungswaermeverluste bei Frost nicht, sondern '''senkt''' sie — bei kalter Luft ist die eintretende Masse groesser, die Enthalpiedifferenz aber unterproportional.
Stunde ''h'' (1…24) gilt zunaechst der Sollwert:
 
'''c) Taegliche Heizlast''' aus einem instationaeren 24-Stunden-Kapazitaetsmodell. Je Stunde ''h'' (1…24) gilt zunaechst der Sollwert:


{| class="wikitable"
{| class="wikitable"
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| sonst || <math>\vartheta_{\mathrm{Nacht}}</math>
| sonst || <math>\vartheta_{\mathrm{Nacht}}</math>
|}
|}
Die Wochenendabsenkung wirkt an Samstagen und Sonntagen, sofern <math>\vartheta_{\mathrm{WE}} > 5</math> °C ist; die Ferien wirken an den Tagen der Ferienzeitraeume, sofern <math>\vartheta_{\mathrm{Fer}} \ge 1</math> °C ist. Beide Werte sind absolute Solltemperaturen und gelten alle 24 Stunden des Tages; 0 heisst keine Absenkung, der Tag rechnet dann mit Tag- und Nachtwert. Auf diesem Rechenweg gelten allein die vier Sollwerte der Spalte „Heizen", Samstag und Sonntag nach dem Wochenendkennzeichen der Klimadaten und die vier Ferienzeitraeume; Nachtfenster, Saison, Kalender, Wochenendtage und Ferienliste des Reiters „Konditionierung" wirken erst unter VDI 6007.


Die solare Entlastung wirkt nur in den sechs Tagesstunden 9 bis 14, dort mit dem Faktor 4:
Die solare Entlastung wirkt nur in den sechs Tagesstunden 9 bis 14, dort mit dem Faktor 4:
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:: <math>s(h)</math> – Tagstundenschalter der solaren Entlastung [–]
:: <math>s(h)</math> – Tagstundenschalter der solaren Entlastung [–]
:: <math>h</math> – Stunde des Tages, 1 bis 24 [–]
:: <math>h</math> – Stunde des Tages, 1 bis 24 [–]
Weil 6 h · 4 = 24 h sind, geht der Tageswert der solaren Gewinne ueber den ganzen Tag
 
'''genau einmal''' ein — der Faktor 4 verteilt ihn um, er vermehrt ihn nicht.
Weil 6 h · 4 = 24 h sind, geht der Tageswert der solaren Gewinne ueber den ganzen Tag '''genau einmal''' ein — der Faktor 4 verteilt ihn um, er vermehrt ihn nicht.


Darauf die Heizleistung der Stunde:
Darauf die Heizleistung der Stunde:
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:: <math>s(h)</math> – Tagstundenschalter nach (8) [–]
:: <math>s(h)</math> – Tagstundenschalter nach (8) [–]
:: <math>4</math> – Verteilfaktor der solaren Gewinne auf die sechs Tagesstunden [–]
:: <math>4</math> – Verteilfaktor der solaren Gewinne auf die sechs Tagesstunden [–]
und die Fortschreibung der Raumtemperatur (RC-Modell mit der Speicherfaehigkeit ''C'' der
 
Bauart):
Dazu die Fortschreibung der Raumtemperatur (RC-Modell mit der Speicherfaehigkeit ''C'' der Bauart):


: <math>\displaystyle \vartheta_{\mathrm{neu}} = \min\left( \vartheta_{\mathrm{max}}, \operatorname{exp}(-L/C) \cdot \vartheta_{\mathrm{vor}} + \left( 1 - \operatorname{exp}(-L/C) \right) \cdot \frac{4 \cdot P_{\mathrm{sol}}(d) \cdot s(h) + L \cdot \vartheta_{\mathrm{a}}(d) + P_{\mathrm{int}} + P_{\mathrm{hzg}}(h)}{L} \right)</math> &nbsp;&nbsp;(11)
: <math>\displaystyle \vartheta_{\mathrm{neu}} = \min\left( \vartheta_{\mathrm{max}}, \operatorname{exp}(-L/C) \cdot \vartheta_{\mathrm{vor}} + \left( 1 - \operatorname{exp}(-L/C) \right) \cdot \frac{4 \cdot P_{\mathrm{sol}}(d) \cdot s(h) + L \cdot \vartheta_{\mathrm{a}}(d) + P_{\mathrm{int}} + P_{\mathrm{hzg}}(h)}{L} \right)</math> &nbsp;&nbsp;(11)
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:: <math>P_{\mathrm{int}}</math> – interne Waermegewinne [W]
:: <math>P_{\mathrm{int}}</math> – interne Waermegewinne [W]
:: <math>P_{\mathrm{hzg}}(h)</math> – Heizleistung der Stunde nach (9) bzw. (10) [W]
:: <math>P_{\mathrm{hzg}}(h)</math> – Heizleistung der Stunde nach (9) bzw. (10) [W]
Der erste Fall (9) heisst: Der Raum ist waermer als der Sollwert, es wird nicht geheizt —
und diese Stunde geht auch nicht in die Tagessumme ein.


Die Vortemperatur <math>\vartheta_{\mathrm{vor}}</math> laeuft '''ueber die Tage hinweg''' weiter. Damit das
Der erste Fall (9) heisst: Der Raum ist waermer als der Sollwert, es wird nicht geheizt — und diese Stunde geht auch nicht in die Tagessumme ein.
Modell nicht mit einem willkuerlichen Anfangswert startet, rechnet der Kern zuerst die
 
'''Tage 351 bis 365''' als Einschwingvorlauf und beginnt danach beim 1. Januar; am ersten
Die Vortemperatur <math>\vartheta_{\mathrm{vor}}</math> laeuft '''ueber die Tage hinweg''' weiter. Damit das Modell nicht mit einem willkuerlichen Anfangswert startet, rechnet der Kern zuerst die '''Tage 351 bis 365''' als Einschwingvorlauf und beginnt danach beim 1. Januar; am ersten gerechneten Tag ist <math>\vartheta_{\mathrm{vor}} = \vartheta_{\mathrm{Nacht}}</math>.
gerechneten Tag ist <math>\vartheta_{\mathrm{vor}}</math> = <math>\vartheta_{\mathrm{Nacht}}</math>.


Die Tagessumme wird zuletzt von der Kataloggroesse auf die Projektgroesse skaliert:
Die Tagessumme wird zuletzt von der Kataloggroesse auf die Projektgroesse skaliert:
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:: <math>A_{\mathrm{Wohn}}</math> – Wohnflaeche des Katalogeintrags [m²]
:: <math>A_{\mathrm{Wohn}}</math> – Wohnflaeche des Katalogeintrags [m²]
:: <math>24</math> – Stunden je Tag [h]
:: <math>24</math> – Stunden je Tag [h]
Die drei Groessen (2), (7) und (12) werden '''ungerundet''' weitergereicht: Es gibt kein Abschneiden auf ganze Einheiten. Zwei Gebaeude, deren Flaechen sich geringfuegig unterscheiden, liefern deshalb auch geringfuegig verschiedene Tageslasten.
=== 3. Vom Tag zur Stunde ===
=== 3. Vom Tag zur Stunde ===


Die 365 Tageslasten werden ueber '''typtagbezogene 24-Stunden-Profile''' verteilt. Je
Dieser Schritt gilt fuer den Rechenweg Tagesbilanz; der Rechenweg VDI 6007 liefert die Stundenwerte unmittelbar. Die 365 Tageslasten werden ueber '''typtagbezogene 24-Stunden-Profile''' verteilt. Je Tagtyp wird das Profil zuerst auf die Tagessumme 1 normiert,
Tagtyp wird das Profil zuerst auf die Tagessumme 1 normiert,


: <math>\displaystyle p_{\mathrm{T}}(\tau, h) = \frac{p_{\mathrm{roh}}(\tau, h)}{\sum_{h=1}^{24} p_{\mathrm{roh}}(\tau, h)}</math> &nbsp;&nbsp;(13)
: <math>\displaystyle p_{\mathrm{T}}(\tau, h) = \frac{p_{\mathrm{roh}}(\tau, h)}{\sum_{h=1}^{24} p_{\mathrm{roh}}(\tau, h)}</math> &nbsp;&nbsp;(13)
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:: <math>\tau</math> – Tagtyp (Wohn- bzw. Nichtwohngebaeude) [–]
:: <math>\tau</math> – Tagtyp (Wohn- bzw. Nichtwohngebaeude) [–]
:: <math>24</math> – Stunden je Tag [h]
:: <math>24</math> – Stunden je Tag [h]
und dann angewandt:
 
Angewandt wird es so:


: <math>\displaystyle Q_{\mathrm{Geb}}(d, h) = Q_{\mathrm{Tag}}(d) \cdot p_{\mathrm{T}}\left( \tau(d), h \right)</math> &nbsp;&nbsp;(14)
: <math>\displaystyle Q_{\mathrm{Geb}}(d, h) = Q_{\mathrm{Tag}}(d) \cdot p_{\mathrm{T}}\left( \tau(d), h \right)</math> &nbsp;&nbsp;(14)
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:: <math>p_{\mathrm{T}}(\tau, h)</math> – normiertes Tagesprofil nach (13) [–]
:: <math>p_{\mathrm{T}}(\tau, h)</math> – normiertes Tagesprofil nach (13) [–]
:: <math>\tau(d)</math> – Tagtyp des Tages d [–]
:: <math>\tau(d)</math> – Tagtyp des Tages d [–]
Welches Profil gilt, entscheidet der Gebaeudetyp: Wohngebaeude nach VDI 2067 nehmen die
Tagtypreihe der Wohngebaeude, alles Uebrige die der Nichtwohngebaeude. '''Fehlt die
Tagesverteilung zu einem Gebaeudetyp, bricht die Bedarfsrechnung ab''' — mit Meldung im
Laufprotokoll.


Das Zwischenergebnis liegt in Wh je Stunde; die Umrechnung auf kWh ist die Multiplikation
Welches Profil gilt, entscheidet der Gebaeudetyp: Wohngebaeude nach VDI 2067 nehmen die Tagtypreihe der Wohngebaeude, alles Uebrige die der Nichtwohngebaeude. '''Fehlt die Tagesverteilung zu einem Gebaeudetyp, bricht die Bedarfsrechnung ab''' — mit Meldung im Laufprotokoll.
mit 0,001. Jedes Gebaeude rechnet dabei in einen '''eigenen, genullten Puffer''' und geht
 
danach genau einmal in den Heizkanal ein.
Das Zwischenergebnis liegt in Wh je Stunde; die Umrechnung auf kWh ist die Multiplikation mit 0,001. Jedes Gebaeude rechnet dabei in einen '''eigenen, genullten Puffer''' und geht danach genau einmal in den Heizkanal ein.


=== 4. Flaeche aus dem Verbrauch zurueckrechnen ===
=== 4. Flaeche aus dem Verbrauch zurueckrechnen ===


Ist die „Art der Angabe" nicht die Wohnflaeche, sondern ein '''Verbrauch''', rechnet das
Ist die „Art der Angabe" nicht die Wohnflaeche, sondern ein '''Verbrauch''', rechnet das Programm zuerst eine gleichwertige Flaeche aus. Dazu wird der Verbrauch mit dem Jahresnutzungsgrad in Nutzwaerme umgesetzt:
Programm zuerst eine gleichwertige Flaeche aus. Dazu wird der Verbrauch mit dem
Jahresnutzungsgrad in Nutzwaerme umgesetzt:


{| class="wikitable"
{| class="wikitable"
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Anschliessend wird das Gebaeude mit seiner hinterlegten Wohnflaeche <math>A_{\mathrm{alt}}</math> einmal
Anschliessend wird das Gebaeude mit seiner hinterlegten Wohnflaeche <math>A_{\mathrm{alt}}</math> einmal durchgerechnet — das ergibt <math>Q_{\mathrm{V,alt}}</math> — und die Flaeche im Verhaeltnis der Waermemengen gestreckt. Das gilt fuer beide Rechenwege; ein Gebaeude mit Zonen rechnet ohne diese Rueckrechnung, ein eingetragener Verbrauch wird dann im Laufprotokoll ausgewiesen:
durchgerechnet — das ergibt <math>Q_{\mathrm{V,alt}}</math> — und die Flaeche im Verhaeltnis der
Waermemengen gestreckt:


: <math>\displaystyle A_{\mathrm{neu}} = \frac{Q_{\mathrm{V,neu}}}{Q_{\mathrm{V,alt}}} \cdot A_{\mathrm{alt}}</math> &nbsp;&nbsp;(15)
: <math>\displaystyle A_{\mathrm{neu}} = \frac{Q_{\mathrm{V,neu}}}{Q_{\mathrm{V,alt}}} \cdot A_{\mathrm{alt}}</math> &nbsp;&nbsp;(15)
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:: <math>A_{\mathrm{neu}}</math> – die gestreckte Flaeche nach (15) [m²]
:: <math>A_{\mathrm{neu}}</math> – die gestreckte Flaeche nach (15) [m²]
:: <math>a_{\mathrm{P}}</math> – Flaeche je Nutzer [m²]
:: <math>a_{\mathrm{P}}</math> – Flaeche je Nutzer [m²]
Die Zahlen '''10,08''' kWh/l (Heizoel EL) und '''11,48''' kWh/m³ (Erdgas) sind Heizwerte;
 
der Teiler '''1,1''' rechnet den Brennwert (<math>H_{\mathrm{o}}</math>) auf den Heizwert (<math>H_{\mathrm{u}}</math>)
Die Zahlen '''10,08''' kWh/l (Heizoel EL) und '''11,48''' kWh/m³ (Erdgas) sind Heizwerte; der Teiler '''1,1''' rechnet den Brennwert (<math>H_{\mathrm{o}}</math>) auf den Heizwert (<math>H_{\mathrm{u}}</math>) zurueck.
zurueck.


=== 5. Externe Ganglinien ===
=== 5. Externe Ganglinien ===


Jede dem Projekt zugeordnete Waermeganglinie wird gelesen und muss '''genau 8 760 oder
Jede dem Projekt zugeordnete Waermeganglinie wird gelesen und muss '''genau 8 760 oder genau 35 040 Werte''' fuehren; jede andere Laenge wird gemeldet und die Ganglinie uebersprungen. Viertelstundenwerte werden zum Stundenmittel zusammengefasst:
genau 35 040 Werte''' fuehren; jede andere Laenge wird gemeldet und die Ganglinie
uebersprungen. Viertelstundenwerte werden zum Stundenmittel zusammengefasst:


: <math>\displaystyle Q_{\mathrm{ext}}(t) = \frac{v(4t) + v(4t+1) + v(4t+2) + v(4t+3)}{4}</math> &nbsp;&nbsp;(17)
: <math>\displaystyle Q_{\mathrm{ext}}(t) = \frac{v(4t) + v(4t+1) + v(4t+2) + v(4t+3)}{4}</math> &nbsp;&nbsp;(17)
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:: <math>v(k)</math> – Wert derselben Ganglinie im Viertelstundenraster [kWh]
:: <math>v(k)</math> – Wert derselben Ganglinie im Viertelstundenraster [kWh]
:: <math>4</math> – Viertel je Stunde; die vier Werte werden GEMITTELT [–]
:: <math>4</math> – Viertel je Stunde; die vier Werte werden GEMITTELT [–]
Die Ganglinie geht in den Kanal, der an ihrer Zuordnung steht. '''Leer, unbekannt oder
 
nicht gesetzt ergibt den Heizkanal''' — jede Bestandsganglinie laeuft damit unveraendert im
Die Ganglinie geht in den Kanal, der an ihrer Zuordnung steht. '''Leer, unbekannt oder nicht gesetzt ergibt den Heizkanal''' — jede Bestandsganglinie laeuft damit unveraendert im Heizbedarf mit.
Heizbedarf mit.


=== 6. Brauchwasser und Prozesswaerme ===
=== 6. Brauchwasser und Prozesswaerme ===


Beide entstehen aus derselben Profilroutine und stehen auf eigenen Seiten:
Beide entstehen aus derselben Profilroutine und stehen auf eigenen Seiten: [[Programm Dokumentation/Berechnung/Brauchwasser|Berechnung: Brauchwasser]] und [[Programm Dokumentation/Berechnung/Prozesswärme|Berechnung: Prozesswärme]]. Sie gehen in den Brauchwasser- bzw. den Prozesskanal.
[[Programm Dokumentation/Berechnung/Brauchwasser|Berechnung: Brauchwasser]] und
[[Programm Dokumentation/Berechnung/Prozesswärme|Berechnung: Prozesswärme]]. Sie gehen in
den Brauchwasser- bzw. den Prozesskanal.


=== 7. Netzverluste ===
=== 7. Netzverluste ===


Der Netzverlust ist ein '''konstanter Betrag je Stunde''', gebildet aus dem Bedarf VOR dem
Der Netzverlust ist ein '''konstanter Betrag je Stunde''', gebildet aus dem Bedarf VOR dem Aufschlag. Welche der beiden Gleichungen gilt, entscheidet die gewaehlte Einheit:
Aufschlag. Welche der beiden Gleichungen gilt, entscheidet die gewaehlte Einheit:


: <math>\displaystyle q_{\mathrm{NV}} = \frac{Q_{\mathrm{a,vor}} \cdot p}{876\,000}</math> &nbsp;&nbsp;(18)
: <math>\displaystyle q_{\mathrm{NV}} = \frac{Q_{\mathrm{a,vor}} \cdot p}{876\,000}</math> &nbsp;&nbsp;(18)
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:: <math>Q_{\mathrm{NV,ein}}</math> – Netzverlust, als Jahresmenge angegeben [kWh/a]
:: <math>Q_{\mathrm{NV,ein}}</math> – Netzverlust, als Jahresmenge angegeben [kWh/a]
:: <math>8\,760</math> – Stunden je Jahr [h]
:: <math>8\,760</math> – Stunden je Jahr [h]
Gleichung (18) gilt bei der Einheit „%", Gleichung (19) bei „kWh/a"; 876 000 =
 
8 760 Stunden × 100 Prozentpunkte. Ein Prozentwert ueber 100 laesst den Lauf
Gleichung (18) gilt bei der Einheit „%", Gleichung (19) bei „kWh/a"; 876 000 = 8 760 Stunden × 100 Prozentpunkte. Ein Prozentwert ueber 100 laesst den Lauf gar nicht erst anlaufen. Ausgewiesen wird in beiden Faellen dieselbe Groesse:
gar nicht erst anlaufen. Ausgewiesen wird in beiden Faellen dieselbe Groesse:


: <math>\displaystyle Q_{\mathrm{NV,a}} = \frac{q_{\mathrm{NV}} \cdot 8\,760}{1\,000}</math> &nbsp;&nbsp;(20)
: <math>\displaystyle Q_{\mathrm{NV,a}} = \frac{q_{\mathrm{NV}} \cdot 8\,760}{1\,000}</math> &nbsp;&nbsp;(20)
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:: <math>8\,760</math> – Stunden je Jahr [h]
:: <math>8\,760</math> – Stunden je Jahr [h]
:: <math>1\,000</math> – Umrechnung kWh in MWh [kWh/MWh]
:: <math>1\,000</math> – Umrechnung kWh in MWh [kWh/MWh]
Verteilt wird der Betrag je Stunde '''anteilig auf die drei Kanaele''', im Verhaeltnis ihres
 
Bedarfs in ebendieser Stunde:
Verteilt wird der Betrag je Stunde '''anteilig auf die drei Kanaele''', im Verhaeltnis ihres Bedarfs in ebendieser Stunde:


: <math>\displaystyle q_{\mathrm{NV},c}(t) = q_{\mathrm{NV}} \cdot \frac{Q_{c}(t)}{Q_{\mathrm{Hzg}}(t) + Q_{\mathrm{TWW}}(t) + Q_{\mathrm{Pro}}(t)}, \quad c \in \{ \mathrm{TWW}, \mathrm{Pro} \}</math> &nbsp;&nbsp;(21)
: <math>\displaystyle q_{\mathrm{NV},c}(t) = q_{\mathrm{NV}} \cdot \frac{Q_{c}(t)}{Q_{\mathrm{Hzg}}(t) + Q_{\mathrm{TWW}}(t) + Q_{\mathrm{Pro}}(t)}, \quad c \in \{ \mathrm{TWW}, \mathrm{Pro} \}</math> &nbsp;&nbsp;(21)
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:: <math>Q_{\mathrm{Hzg}}(t)</math>, <math>Q_{\mathrm{TWW}}(t)</math>, <math>Q_{\mathrm{Pro}}(t)</math> – Stundenwerte der Kanaele Heizung, Brauchwasser und Prozesswaerme [kWh]
:: <math>Q_{\mathrm{Hzg}}(t)</math>, <math>Q_{\mathrm{TWW}}(t)</math>, <math>Q_{\mathrm{Pro}}(t)</math> – Stundenwerte der Kanaele Heizung, Brauchwasser und Prozesswaerme [kWh]
:: <math>c</math> – Kanal, hier Brauchwasser oder Prozesswaerme [–]
:: <math>c</math> – Kanal, hier Brauchwasser oder Prozesswaerme [–]
Der Heizkanal bekommt den '''Rest''' — also <math>q_{\mathrm{NV}}</math> minus die zwei nach (21)
 
vergebenen Anteile —, damit sich die Summe exakt schliesst. Sind in einer Stunde alle drei
Der Heizkanal bekommt den '''Rest''' — also <math>q_{\mathrm{NV}}</math> minus die zwei nach (21) vergebenen Anteile —, damit sich die Summe exakt schliesst. Sind in einer Stunde alle drei Kanaele null, geht der ganze Betrag auf den Heizkanal.
Kanaele null, geht der ganze Betrag auf den Heizkanal.
 
'''Netzverluste je Kanal.''' Fuehrt die Simulationskonfiguration fuer mindestens einen Kanal einen eigenen Wert (Heizung, Brauchwasser, Prozesswaerme; je in % oder kWh/a), gelten (18) bis (21) nicht: Jeder Kanal bekommt seinen eigenen konstanten Betrag je Stunde — in Prozent aus dem Jahresbedarf DIESES Kanals vor dem Aufschlag (<math>Q_{c,\mathrm{vor}} \cdot p_c / 876\,000</math>), als Jahresmenge <math>Q_{c,\mathrm{ein}} / 8\,760</math> —, ein Kanal ohne Wert traegt 0, und zwischen den Kanaelen wird nichts verteilt. Der Projektwert der Netzverluste gilt dann nicht; ausgewiesen wird die Summe der drei Jahresmengen.


=== 8. Summenvektor, Spitze und Dauerlinie ===
=== 8. Summenvektor, Spitze und Dauerlinie ===
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:: <math>Q_{\mathrm{max}}</math> – groesster Stundenwert des Jahres, die Spitze [kWh]
:: <math>Q_{\mathrm{max}}</math> – groesster Stundenwert des Jahres, die Spitze [kWh]
:: <math>Q_{\mathrm{Bed}}(t)</math> – Waermebedarf der Stunde nach (22) [kWh]
:: <math>Q_{\mathrm{Bed}}(t)</math> – Waermebedarf der Stunde nach (22) [kWh]
Die Jahresdauerlinie entsteht, indem die Stundenwerte auf die Spitze <math>Q_{\mathrm{max}}</math>
 
normiert (in Prozent), aufsteigend sortiert und anschliessend umgedreht werden — sie faellt
Die Jahresdauerlinie entsteht, indem die Stundenwerte auf die Spitze <math>Q_{\mathrm{max}}</math> normiert (in Prozent), aufsteigend sortiert und anschliessend umgedreht werden — sie faellt also von 100 % ab.
also von 100 % ab.


=== 9. Energieprobe ===
=== 9. Energieprobe ===


Waehrend der Rechnung fuehrt der Kern eine '''zweite, unabhaengige Summe''' aller
Waehrend der Rechnung fuehrt der Kern eine '''zweite, unabhaengige Summe''' aller Bedarfsanteile mit hoeherer Genauigkeit und vergleicht sie am Ende Stunde fuer Stunde mit der Kanalsumme aus (22). Eine Kanalzuordnung, die einen Anteil verschluckt oder doppelt bucht, faellt damit auf. Der Erwartungswert ist null Abweichungen.
Bedarfsanteile mit hoeherer Genauigkeit und vergleicht sie am Ende Stunde fuer Stunde mit
der Kanalsumme aus (22). Eine Kanalzuordnung, die einen Anteil verschluckt oder doppelt
bucht, faellt damit auf. Der Erwartungswert ist null Abweichungen.


== Grenzen und Annahmen ==
== Grenzen und Annahmen ==
{{Anker|grenzen}}
{{Anker|grenzen}}


* '''Keine Kuehlung, keine Feuchte.''' Gerechnet wird Heizwaerme; Kuehllast, Entfeuchtung und Luftqualitaet kommen nicht vor.
* '''Rechenweg Tagesbilanz: keine Kuehlung, keine Feuchte.''' Gerechnet wird Heizwaerme; Kuehllast, Entfeuchtung und Luftqualitaet kommen auf diesem Rechenweg nicht vor. Entfeuchtung und Feuchte rechnet auch der Rechenweg VDI 6007 nicht.
* '''Ein Zonenmodell je Gebaeude.''' Das Gebaeude ist EIN Raum mit EINER Solltemperatur je Stunde; einzelne Raeume, Himmelsrichtungen der Nutzung oder Etagen bildet der Rechenkern nicht ab.
* '''Rechenweg Tagesbilanz: ein Zonenmodell je Gebaeude.''' Das Gebaeude ist EIN Raum mit EINER Solltemperatur je Stunde; einzelne Raeume, Himmelsrichtungen der Nutzung oder Etagen bildet der Rechenkern nicht ab.
* '''Solare Gewinne nur ueber Fensterflaechen''' und nur in den Stunden 9 bis 14 (Gleichung (8)). Verschattung, Neigung und Orientierung ausserhalb der vier Himmelsrichtungen sind nicht abgebildet. '''Ost und West teilen sich EINE Flaeche''': In (2) steht die Ostfensterflaeche <math>A_{\mathrm{F,OW}}</math> fuer beide Seiten — eine eigene Westflaeche kennt der Rechenweg nicht.
* '''Rechenweg Tagesbilanz: solare Gewinne nur ueber Fensterflaechen''' und nur in den Stunden 9 bis 14 (Gleichung (8)). Verschattung, Neigung und Orientierung ausserhalb der vier Himmelsrichtungen sind nicht abgebildet. '''Ost und West teilen sich EINE Flaeche''': In (2) steht die Ostfensterflaeche <math>A_{\mathrm{F,OW}}</math> fuer beide Seiten — eine eigene Westflaeche kennt der Rechenweg nicht.
* '''Die Waermebruecken''' gehen ueber drei Anschlussarten ein (Fenster-Wand, Wand-Dach, Aussenwand-Keller), nicht ueber einen vollstaendigen Nachweis.
* '''Die Waermebruecken''' gehen ueber drei Anschlussarten ein (Fenster-Wand, Wand-Dach, Aussenwand-Keller), nicht ueber einen vollstaendigen Nachweis.
* '''Der Netzverlust ist ueber das Jahr konstant.''' <math>q_{\mathrm{NV}}</math> aus (18) bzw. (19) haengt nicht an Temperatur, Vorlauf oder Auslastung; er ist ein pauschaler Aufschlag.
* '''Der Netzverlust ist ueber das Jahr konstant.''' <math>q_{\mathrm{NV}}</math> aus (18) bzw. (19) haengt nicht an Temperatur, Vorlauf oder Auslastung; er ist ein pauschaler Aufschlag.

Aktuelle Version vom 11. Oktober 2026, 13:29 Uhr


Was berechnet wird

Der Waermebedarf eines Projekts als Reihe von 8 760 Stundenwerten [kWh] — das, was die Erzeuger anschliessend decken muessen. Er setzt sich aus vier Anteilen zusammen: Gebaeudewaerme, externe Ganglinien (Messwerte oder fremde Lastprofile), Brauchwasser und Prozesswaerme; darauf kommen die Netzverluste.

Gefuehrt wird der Bedarf in drei Kanaelen — Heizung, Brauchwasser, Prozesswaerme —, denn ein Erzeuger darf einen Kanal bedienen und einen anderen nicht. Der bekannte Summenvektor ist die Summe der drei Kanaele, nicht umgekehrt.

Ausgewiesen werden ausserdem die Jahresmengen je Anteil [MWh], der groesste Stundenwert [kWh] und die Jahresdauerlinie.

Eingangsgrößen

Groesse Einheit Herkunft im Programm
Klimaregion (Aussentemperatur, Einstrahlung je Himmelsrichtung, Tagtypen, Wochenendkennzeichen) °C, W/m² (Tagesmittel) Projektverwaltung, Feld „Klimaregion"
Gebaeude des Projekts — „Wärmebedarf → Gebäude", Liste „ausgewählte Gebäude im Projekt"
Wohn-/Nutzflaeche und „Art der Angabe" m² bzw. l/a, m³/a, MWh/a Gebäudedialog, Abschnitt „Gebäude: Verbrauch"
Flaechen: Aussenwand, Fenster (N/S/O+W), Dach, Grund, Sonstiges m² Gebäudekatalog, Reiter „Gebäude und Hülle"
U-Werte derselben Bauteile W/(m²·K) Gebäudekatalog, Reiter „Gebäude und Hülle"
Waermebrueckenverlustkoeffizienten und Anschlusslaengen (Fenster-Wand, Wand-Dach, Aussenwand-Keller) W/(m·K), m Gebäudekatalog, Reiter „Gebäude und Hülle"
Raumhoehe und Luftwechselrate m, 1/h Gebäudekatalog, Reiter „Gebäude und Hülle"
Raumsolltemperaturen Tag, Nacht, Wochenende, Ferien; Maximalraumtemperatur °C Gebäudekatalog, Reiter „Konditionierung": Spalte „Heizen" der Vorgabe-Matrix, darunter die Maximalraumtemperatur
Bis zu vier Ferienzeitraeume Tag im Jahr Gebäudekatalog, Reiter „Konditionierung", Gruppen „Ferien Anfang" und „Ferien Ende"
Wochenendtage, Feiertagsland und Ferienliste des Gebaeudes (nur Rechenweg VDI 6007) — Gebäudekatalog, Reiter „Konditionierung", Kalenderbedienung; eine Zone erbt Wochenende und Feiertagsland des Gebaeudes
Interne Waermegewinne, Fensterdurchlassgrad, Bauart (Speicherfaehigkeit) W, —, Wh/K Gebäudekatalog
Externe Waermeganglinien und ihr Kanal kWh je Zeitschritt „Wärmebedarf → Wärmebedarf Extern"
Brauchwasser- und Prozesswaermeprofile MWh/a eigene Dialoge, siehe die Seiten zu Brauchwasser und Prozesswärme
Netzverluste und ihre Einheit % oder kWh/a Simulationskonfiguration

Formelzeichen und Parameter

Parameter

Was in die Rechnung hereinkommt:

Symbol Bedeutung Einheit Herkunft
t Stunde des Jahres, t=1…8760 — Zeitraster (Konstante: 8 760 Stunden je Jahr)
d Tag des Jahres, d=1…365 — Zeitraster (Konstante: 365 Tage)
h Stunde des Tages, h=1…24 — Zeitraster (Konstante: 24 Stunden je Tag)
c Kanal: Hzg (Heizung), TWW (Brauchwasser), Pro (Prozesswaerme) — Kanalsatz des Rechenkerns (Konstante: drei Kanaele)
i Tagesindex des ersten Wochenend-Samstags — Wochenendkennzeichen der Klimadaten
τ(d) Tagtyp des Tages d (Wohn- bzw. Nichtwohngebaeude) — Klimadaten der Projektregion
ϑa(d) Tagesmitteltemperatur der Aussenluft °C Klimadaten der Projektregion
GN,GO,GS,GW Einstrahlung des Tages auf Nord-, Ost-, Sued- und Westflaeche W/m² (Tagesmittel) Klimadaten der Klimaregion, Tageseinstrahlung je Himmelsrichtung
AF,N,AF,OW,AF,S Fensterflaeche nach Norden, nach Osten, nach Sueden m² Gebäudekatalog; AF,OW ist das Feld „Fensterfläche Ost" und gilt fuer Ost UND West
AF gesamte Fensterflaeche m² Gebäudekatalog, Feld „gesamte Fensterfläche"
AW,AD,AG,AS Flaeche von Aussenwand, Dach, Grund und sonstigen Bauteilen m² Gebäudekatalog, Reiter „Gebäude und Hülle"
UW,UF,UD,UG,US U-Werte derselben Bauteile W/(m²·K) Gebäudekatalog, Reiter „Gebäude und Hülle"
Ψ1,Ψ2,Ψ3 Waermebrueckenverlustkoeffizienten Fenster-Wand, Wand-Dach, Aussenwand-Keller W/(m·K) Gebäudekatalog, Reiter „Gebäude und Hülle"
ℓ1,ℓ2,ℓ3 Anschlusslaengen derselben drei Waermebruecken m Gebäudekatalog, Reiter „Gebäude und Hülle"
AWohn Wohnflaeche des Katalogeintrags m² Gebäudekatalog
Ages Flaeche, mit der das Gebaeude im Projekt rechnet m² Gebäudedialog, Feld „Wert der Angabe"; bei einer Verbrauchsangabe das Ergebnis von (15)
hR Raumhoehe m Gebäudekatalog
nL Luftwechselrate 1/h Gebäudekatalog
ϑTag,ϑNacht,ϑWE,ϑFer Raumsolltemperatur am Tag, in der Nacht, am Wochenende, in den Ferien °C Gebäudekatalog, Reiter „Konditionierung", Spalte „Heizen"
ϑmax Maximalraumtemperatur °C Gebäudekatalog, Reiter „Konditionierung"
Pint interne Waermegewinne W Gebäudekatalog
g Fensterdurchlassgrad — Gebäudekatalog
C Speicherfaehigkeit der Bauart Wh/K Gebäudekatalog, Feld „Bauweise"
proh(τ,h) 24-Stunden-Tagesprofil je Tagtyp, unnormiert beliebige Skala Tagesverteilung des Gebaeudetyps
V Verbrauchsangabe des Gebaeudes l/a, m³/a oder MWh/a Gebäudedialog, Abschnitt „Gebäude: Verbrauch"
ηa Jahresnutzungsgrad der Bestandsanlage — Gebäudedialog, Abschnitt „Gebäude: Verbrauch"
Aalt im Projekt hinterlegte gesamte Wohnflaeche des Gebaeudes m² Gebäudedialog, Feld „Wohnfläche gesamt"
aP Flaeche je Nutzer m² Gebäudekatalog
v(k) Wert einer externen Ganglinie im Viertelstundenraster kWh „Wärmebedarf Extern", eingelesene Ganglinie
p Netzverlust, wenn in Prozent angegeben % Simulationskonfiguration, Feld „Netzverluste"; ueber 100 % bricht der Lauf ab
QNV,ein Netzverlust, wenn als Jahresmenge angegeben kWh/a Simulationskonfiguration, Feld „Netzverluste"
0,83/0,95/0,45 Temperatur-Korrekturfaktoren Wand und Waermebruecken / Dach / Grund — Konstanten des Rechenkerns
1,2 Dichte der Luft kg/m³ Konstante
0,2778 spezifische Waermekapazitaet der Luft (=1/3,6) Wh/(kg·K) Konstante
10,08/11,48 Heizwert von Heizoel EL je Liter / von Erdgas je m³ kWh/l, kWh/m³ Konstanten
1,1 Verhaeltnis Brennwert (Ho) zu Heizwert (Hu) beim Erdgas — Konstante

Variablen

Was die Rechnung selbst bildet:

Symbol Bedeutung Einheit berechnet in
w Wochentag des 1. Januar, w=0 (Montag) … 6 (Sonntag) — (1)
Psol(d) solare Gewinne des Tages d, im Tagesmittel W (2)
LT Transmissionsanteil des Waermeverlustkoeffizienten W/K (3)
LWB Waermebrueckenanteil W/K (4)
f Frostfaktor der Lueftung — (5)
LV Lueftungsanteil W/K (6)
L spezifischer Waermeverlustkoeffizient des Gebaeudes W/K (7)
s(h) Tagstundenschalter der solaren Entlastung — (8)
ϑsoll(h) Raumsolltemperatur der Stunde h °C Fallunterscheidung in Schritt 2c
ϑvor Raumtemperatur am Ende der Vorstunde °C (11), Anfangswert ϑNacht
Phzg(h) Heizleistung der Stunde h W (9), (10)
ϑneu Raumtemperatur am Ende der Stunde h °C (11)
QTag(d) Heizarbeit des Tages d, auf die Projektgroesse gestreckt Wh (12)
pT(τ,h) Tagesprofil, auf die Tagessumme 1 normiert — (13)
QGeb(d,h) Gebaeudewaerme der Stunde h des Tages d Wh (14)
QV,alt,QV,neu Nutzwaerme aus Katalogflaeche bzw. aus der Verbrauchsangabe kWh Tabelle in Schritt 4
Aneu die aus dem Verbrauch gestreckte Flaeche m² (15)
nP Zahl der Bewohner — (16)
Qext(t) Stundenwert einer externen Ganglinie kWh (17)
Qa,vor Jahresbedarf VOR dem Netzverlustaufschlag kWh Summe der drei Kanaele vor Schritt 7
qNV Netzverlust je Stunde kWh (18), (19)
QNV,a ausgewiesener Netzverlust des Jahres MWh (20)
qNV,c(t) Netzverlustanteil des Kanals c in der Stunde t kWh (21)
Qc(t) Stundenwert des Kanals c — geschrieben QHzg(t), QTWW(t), QPro(t) kWh Schritte 2 bis 6, danach (21)
QBed(t) Waermebedarf der Stunde t kWh (22)
Qa Jahresbedarf MWh (23)
Qmax groesster Stundenwert (Spitze) kWh (24)

Rechenweg

1. Klimadaten und Kalender

Zuerst werden je Tag des Jahres gelesen: die Einstrahlung auf Nord-, Ost-, Sued- und Westflaeche, die Tagesmitteltemperatur, das Wochenendkennzeichen und die beiden Tagtypen (Wohngebaeude / Nichtwohngebaeude). Dazu kommen die 8 760 Stundentemperaturen der Region — sie werden in Ortszeit gelesen (siehe Berechnung: Simulationsablauf).

Aus den Wochenendkennzeichen der ersten 14 Tage leitet der Rechenkern den Wochentag des 1. Januar ab: Gesucht wird das erste zusammenhaengende Wochenendpaar; steht der Samstag am Tagesindex i, dann gilt

w=(5−i) mod⁡ 7   (1)
w – Wochentag des 1. Januar, 0 = Montag bis 6 = Sonntag [–]
i – Tagesindex des ersten Wochenend-Samstags [–]
5 – Wochentagsnummer des Samstags [–]
7 – Tage je Woche [d]

Gesucht wird in zwei Durchgaengen — zuerst ein isoliertes Paar (Vortag und Folgetag sind kein Wochenende), damit ein als Wochenende gefuehrter Feiertag am Freitag oder Montag nicht traegt; erst wenn es keines gibt, zaehlt das erste Paar ueberhaupt. Findet sich gar keines, gilt der Rueckfallwert Sonntag (w=6) — mit Hinweis im Laufprotokoll.

Dieser Wochentag gilt fuer alle Bedarfsarten, auch fuer den Strombedarf: Gebaeudelauf, Zapfkalender und Bedarfsprofile lesen dasselbe Wochentagsraster der Klimaregion, ohne Jahresdatum, und die beweglichen Feiertage liegen nach festen Regeln in diesem Gemeinjahr. Traegt das Projekt eine Spotpreisreihe mit Jahr (aktive Stromspeicher-Variante), gilt fuer alle Leser stattdessen der Kalender dieses Jahres mit seinen echten Feiertagsdaten. Ohne Klimaregion gilt der Rueckfallwert Sonntag.

Der Rechenweg „Tagesbilanz" liest die Wochenendtage unmittelbar aus dem Wochenendkennzeichen der Klimadaten; der Rechenweg VDI 6007 bildet sie aus dem Wochentagsraster und den Wochenendtagen des Gebaeudes.

2. Die Heizlast eines Gebaeudes

Rechenweg VDI 6007. Er ist der Vorgaberechenweg: Ein Gebaeude ohne Angabe im Feld „Rechenweg" rechnet nach dem Gebäudemodell VDI 6007 Stunde fuer Stunde, auf Wunsch in mehreren Zonen (Mehrzonenmodell); Bauteile am Erdreich gehen dort mit dem Erdreichwiderstand nach DIN EN ISO 13370 ein. Ohne Zonen rechnet er auf dem Katalogbau und streckt die Stundenreihe danach im Verhaeltnis Ages/AWohn wie in (12); ein Gebaeude mit Zonen traegt seine echte Huelle und rechnet ohne Streckung. Die Heiz- und Kuehlsollwerte eines solchen Gebaeudes kommen je Stunde aus seinem Reiter „Konditionierung", eine Zone kann eigene Heizsollwerte tragen: aus einem angelegten Kalender, sonst aus der Vorgabe-Matrix; mit wirksamer Anlagenkopplung ersetzt ein gepflegtes Sollwert-Zeitprogramm der Wärmeübergabe dort die Woche der Heizspalte. Wochenende, Feiertage und Ferien kommen aus dem Betriebskalender des Gebaeudes. Gekuehlt wird nur, wenn das Projekt Kaelte rechnet und die Kuehlung des Gebaeudes wirksam ist; die Kuehlreihe geht dann an die Kaelteseite des Laufs (Kühlung).

Eine Zone heizt und kuehlt nie am selben Tag. Frei ist eine Seite an einem Tag, wenn ihr Sollwertkalender dort an mindestens einer Stunde nicht auf „aus" steht (Heiz- und Kuehlsollwertkalender, Heiz- und Kuehlperiode). Ist fuer eine Zone beides frei, rechnet der Lauf den Tag zuerst unbegrenzt (Probetag). Hat sie darin geheizt und gekuehlt, wird sie ein Kuehltag, wenn die Tagessumme Kuehlen groesser ist als die Tagessumme Heizen, sonst ein Heiztag; die Gegenseite steht den ganzen Tag auf „aus", und der Tag wird fuer alle Zonen gemeinsam neu gerechnet.

Rechenweg Tagesbilanz. Auf ihm rechnet nur ein Gebaeude, das ihn ausdruecklich traegt. Die folgenden Schritte a) bis c) beschreiben ihn.

Je Gebaeude und Tag werden drei Groessen gebildet.

a) Solare Gewinne aus den Fensterflaechen und der Einstrahlung; Ost und West gehen gemittelt ein und teilen sich EINE Fensterflaeche:

Psol(d)=(GN(d)⋅AF,N+GO(d)+GW(d)2⋅AF,OW+GS(d)⋅AF,S)⋅g   (2)
Psol(d) – solare Gewinne des Tages, im Tagesmittel [W]
GN(d), GO(d), GW(d), GS(d) – Einstrahlung des Tages auf Nord-, Ost-, West- und Suedflaeche [W/m²]
AF,N, AF,OW, AF,S – Fensterflaeche nach Norden, nach Osten (gilt fuer Ost UND West) und nach Sueden [m²]
g – Fensterdurchlassgrad [–]
2 – Mittelung von Ost und West auf EINE Flaeche [–]

b) Spezifischer Waermeverlustkoeffizient aus Transmission, Waermebruecken und Lueftung:

LT=0,83⋅UW⋅AW+UF⋅AF+0,95⋅UD⋅AD+0,45⋅UG⋅AG+US⋅AS   (3)
LT – Transmissionsanteil des Waermeverlustkoeffizienten [W/K]
UW, UF, UD, UG, US – U-Werte von Aussenwand, Fenster, Dach, Grund und sonstigen Bauteilen [W/(m²·K)]
AW, AF, AD, AG, AS – Flaeche derselben Bauteile [m²]
0,83, 0,95, 0,45 – Temperatur-Korrekturfaktoren fuer Wand, Dach und Grund [–]
LWB=(Ψ1⋅ℓ1+Ψ2⋅ℓ2+Ψ3⋅ℓ3)⋅0,83   (4)
LWB – Waermebrueckenanteil des Waermeverlustkoeffizienten [W/K]
Ψ1, Ψ2, Ψ3 – Waermebrueckenverlustkoeffizienten Fenster-Wand, Wand-Dach, Aussenwand-Keller [W/(m·K)]
ℓ1, ℓ2, ℓ3 – Anschlusslaengen derselben drei Waermebruecken [m]
0,83 – Temperatur-Korrekturfaktor der Waermebruecken [–]
f={1+0,025⋅ϑa(d)ϑa(d)<01ϑa(d)≥0   (5)
f – Frostfaktor der Lueftung [–]
ϑa(d) – Tagesmitteltemperatur der Aussenluft [°C]
0,025 – Steigung des Frostfaktors je Kelvin unter 0 °C [1/K]
LV=f⋅AWohn⋅hR⋅1,2⋅nL⋅0,2778   (6)
LV – Lueftungsanteil des Waermeverlustkoeffizienten [W/K]
f – Frostfaktor der Lueftung nach (5) [–]
AWohn – Wohnflaeche des Katalogeintrags [m²]
hR – Raumhoehe [m]
nL – Luftwechselrate [1/h]
1,2 – Dichte der Luft [kg/m³]
0,2778 – spezifische Waermekapazitaet der Luft, gleich 1/3,6 [Wh/(kg·K)]
L=LT+LWB+LV   (7)
L – spezifischer Waermeverlustkoeffizient des Gebaeudes [W/K]
LT – Transmissionsanteil nach (3) [W/K]
LWB – Waermebrueckenanteil nach (4) [W/K]
LV – Lueftungsanteil nach (6) [W/K]

Die Faktoren 0,83 (Wand, Waermebruecken), 0,95 (Dach) und 0,45 (Grund) sind Temperatur-Korrekturfaktoren gegen unbeheizte bzw. erdberuehrte Bereiche; 1,2 ist die Dichte der Luft in kg/m³ und 0,2778 die spezifische Waermekapazitaet der Luft in Wh/(kg·K) (=1/3,6). Der Faktor f aus (5) erhoeht die Lueftungswaermeverluste bei Frost nicht, sondern senkt sie — bei kalter Luft ist die eintretende Masse groesser, die Enthalpiedifferenz aber unterproportional.

c) Taegliche Heizlast aus einem instationaeren 24-Stunden-Kapazitaetsmodell. Je Stunde h (1…24) gilt zunaechst der Sollwert:

Fall ϑsoll(h)
Wochenendabsenkung und keine Ferien ϑWE
Ferien ϑFer
sonst 7≤h≤22 ϑTag
sonst ϑNacht

Die Wochenendabsenkung wirkt an Samstagen und Sonntagen, sofern ϑWE>5 °C ist; die Ferien wirken an den Tagen der Ferienzeitraeume, sofern ϑFer≥1 °C ist. Beide Werte sind absolute Solltemperaturen und gelten alle 24 Stunden des Tages; 0 heisst keine Absenkung, der Tag rechnet dann mit Tag- und Nachtwert. Auf diesem Rechenweg gelten allein die vier Sollwerte der Spalte „Heizen", Samstag und Sonntag nach dem Wochenendkennzeichen der Klimadaten und die vier Ferienzeitraeume; Nachtfenster, Saison, Kalender, Wochenendtage und Ferienliste des Reiters „Konditionierung" wirken erst unter VDI 6007.

Die solare Entlastung wirkt nur in den sechs Tagesstunden 9 bis 14, dort mit dem Faktor 4:

s(h)={19≤h≤140sonst   (8)
s(h) – Tagstundenschalter der solaren Entlastung [–]
h – Stunde des Tages, 1 bis 24 [–]

Weil 6 h · 4 = 24 h sind, geht der Tageswert der solaren Gewinne ueber den ganzen Tag genau einmal ein — der Faktor 4 verteilt ihn um, er vermehrt ihn nicht.

Darauf die Heizleistung der Stunde:

Phzg(h)=0fuerϑsoll(h)<ϑvor   (9)
Phzg(h) – Heizleistung der Stunde [W]
ϑsoll(h) – Raumsolltemperatur der Stunde [°C]
ϑvor – Raumtemperatur am Ende der Vorstunde [°C]
Phzg(h)=max⁡(0,(ϑvor−ϑa(d))⋅L+(ϑsoll(h)−ϑvor)⋅C−Pint−4⋅Psol(d)⋅s(h))   (10)
Phzg(h) – Heizleistung der Stunde [W]
ϑvor – Raumtemperatur am Ende der Vorstunde [°C]
ϑa(d) – Tagesmitteltemperatur der Aussenluft [°C]
L – spezifischer Waermeverlustkoeffizient nach (7) [W/K]
ϑsoll(h) – Raumsolltemperatur der Stunde [°C]
C – Speicherfaehigkeit der Bauart [Wh/K]
Pint – interne Waermegewinne [W]
Psol(d) – solare Gewinne des Tages nach (2) [W]
s(h) – Tagstundenschalter nach (8) [–]
4 – Verteilfaktor der solaren Gewinne auf die sechs Tagesstunden [–]

Dazu die Fortschreibung der Raumtemperatur (RC-Modell mit der Speicherfaehigkeit C der Bauart):

ϑneu=min⁡(ϑmax,exp⁡(−L/C)⋅ϑvor+(1−exp⁡(−L/C))⋅4⋅Psol(d)⋅s(h)+L⋅ϑa(d)+Pint+Phzg(h)L)   (11)
ϑneu – Raumtemperatur am Ende der Stunde [°C]
ϑmax – Maximalraumtemperatur [°C]
L – spezifischer Waermeverlustkoeffizient nach (7) [W/K]
C – Speicherfaehigkeit der Bauart [Wh/K]
ϑvor – Raumtemperatur am Ende der Vorstunde [°C]
Psol(d) – solare Gewinne des Tages nach (2) [W]
s(h) – Tagstundenschalter nach (8) [–]
ϑa(d) – Tagesmitteltemperatur der Aussenluft [°C]
Pint – interne Waermegewinne [W]
Phzg(h) – Heizleistung der Stunde nach (9) bzw. (10) [W]

Der erste Fall (9) heisst: Der Raum ist waermer als der Sollwert, es wird nicht geheizt — und diese Stunde geht auch nicht in die Tagessumme ein.

Die Vortemperatur ϑvor laeuft ueber die Tage hinweg weiter. Damit das Modell nicht mit einem willkuerlichen Anfangswert startet, rechnet der Kern zuerst die Tage 351 bis 365 als Einschwingvorlauf und beginnt danach beim 1. Januar; am ersten gerechneten Tag ist ϑvor=ϑNacht.

Die Tagessumme wird zuletzt von der Kataloggroesse auf die Projektgroesse skaliert:

QTag(d)=(∑h=124Phzg(h))⋅AgesAWohn   (12)
QTag(d) – Heizarbeit des Tages, auf die Projektgroesse gestreckt [Wh]
Phzg(h) – Heizleistung der Stunde nach (9) bzw. (10) [W]
Ages – Flaeche, mit der das Gebaeude im Projekt rechnet [m²]
AWohn – Wohnflaeche des Katalogeintrags [m²]
24 – Stunden je Tag [h]

Die drei Groessen (2), (7) und (12) werden ungerundet weitergereicht: Es gibt kein Abschneiden auf ganze Einheiten. Zwei Gebaeude, deren Flaechen sich geringfuegig unterscheiden, liefern deshalb auch geringfuegig verschiedene Tageslasten.

3. Vom Tag zur Stunde

Dieser Schritt gilt fuer den Rechenweg Tagesbilanz; der Rechenweg VDI 6007 liefert die Stundenwerte unmittelbar. Die 365 Tageslasten werden ueber typtagbezogene 24-Stunden-Profile verteilt. Je Tagtyp wird das Profil zuerst auf die Tagessumme 1 normiert,

pT(τ,h)=proh(τ,h)∑h=124proh(τ,h)   (13)
pT(τ,h) – Tagesprofil, auf die Tagessumme 1 normiert [–]
proh(τ,h) – 24-Stunden-Tagesprofil je Tagtyp, unnormiert [beliebige Skala]
τ – Tagtyp (Wohn- bzw. Nichtwohngebaeude) [–]
24 – Stunden je Tag [h]

Angewandt wird es so:

QGeb(d,h)=QTag(d)⋅pT(τ(d),h)   (14)
QGeb(d,h) – Gebaeudewaerme der Stunde h des Tages d [Wh]
QTag(d) – Heizarbeit des Tages nach (12) [Wh]
pT(τ,h) – normiertes Tagesprofil nach (13) [–]
τ(d) – Tagtyp des Tages d [–]

Welches Profil gilt, entscheidet der Gebaeudetyp: Wohngebaeude nach VDI 2067 nehmen die Tagtypreihe der Wohngebaeude, alles Uebrige die der Nichtwohngebaeude. Fehlt die Tagesverteilung zu einem Gebaeudetyp, bricht die Bedarfsrechnung ab — mit Meldung im Laufprotokoll.

Das Zwischenergebnis liegt in Wh je Stunde; die Umrechnung auf kWh ist die Multiplikation mit 0,001. Jedes Gebaeude rechnet dabei in einen eigenen, genullten Puffer und geht danach genau einmal in den Heizkanal ein.

4. Flaeche aus dem Verbrauch zurueckrechnen

Ist die „Art der Angabe" nicht die Wohnflaeche, sondern ein Verbrauch, rechnet das Programm zuerst eine gleichwertige Flaeche aus. Dazu wird der Verbrauch mit dem Jahresnutzungsgrad in Nutzwaerme umgesetzt:

Art der Angabe Nutzwaerme QV,neu [kWh]
Oelverbrauch [l/a] V⋅ηa⋅10,08
Gasverbrauch [m³/a] V⋅ηa⋅11,48
Gasverbrauch [MWh/a], Brennwert Ho V⋅ηa/1,1⋅1000
Brennstoffverbrauch [MWh/a] V⋅ηa⋅1000
Verbrauch [MWh/a] V⋅1000 (ohne Nutzungsgrad)

Anschliessend wird das Gebaeude mit seiner hinterlegten Wohnflaeche Aalt einmal durchgerechnet — das ergibt QV,alt — und die Flaeche im Verhaeltnis der Waermemengen gestreckt. Das gilt fuer beide Rechenwege; ein Gebaeude mit Zonen rechnet ohne diese Rueckrechnung, ein eingetragener Verbrauch wird dann im Laufprotokoll ausgewiesen:

Aneu=QV,neuQV,alt⋅Aalt   (15)
Aneu – die aus dem Verbrauch gestreckte Flaeche [m²]
QV,neu – Nutzwaerme aus der Verbrauchsangabe [kWh]
QV,alt – Nutzwaerme aus der hinterlegten Wohnflaeche [kWh]
Aalt – im Projekt hinterlegte gesamte Wohnflaeche [m²]
nP=AneuaP   (16)
nP – Zahl der Bewohner [–]
Aneu – die gestreckte Flaeche nach (15) [m²]
aP – Flaeche je Nutzer [m²]

Die Zahlen 10,08 kWh/l (Heizoel EL) und 11,48 kWh/m³ (Erdgas) sind Heizwerte; der Teiler 1,1 rechnet den Brennwert (Ho) auf den Heizwert (Hu) zurueck.

5. Externe Ganglinien

Jede dem Projekt zugeordnete Waermeganglinie wird gelesen und muss genau 8 760 oder genau 35 040 Werte fuehren; jede andere Laenge wird gemeldet und die Ganglinie uebersprungen. Viertelstundenwerte werden zum Stundenmittel zusammengefasst:

Qext(t)=v(4t)+v(4t+1)+v(4t+2)+v(4t+3)4   (17)
Qext(t) – Stundenwert einer externen Ganglinie [kWh]
v(k) – Wert derselben Ganglinie im Viertelstundenraster [kWh]
4 – Viertel je Stunde; die vier Werte werden GEMITTELT [–]

Die Ganglinie geht in den Kanal, der an ihrer Zuordnung steht. Leer, unbekannt oder nicht gesetzt ergibt den Heizkanal — jede Bestandsganglinie laeuft damit unveraendert im Heizbedarf mit.

6. Brauchwasser und Prozesswaerme

Beide entstehen aus derselben Profilroutine und stehen auf eigenen Seiten: Berechnung: Brauchwasser und Berechnung: Prozesswärme. Sie gehen in den Brauchwasser- bzw. den Prozesskanal.

7. Netzverluste

Der Netzverlust ist ein konstanter Betrag je Stunde, gebildet aus dem Bedarf VOR dem Aufschlag. Welche der beiden Gleichungen gilt, entscheidet die gewaehlte Einheit:

qNV=Qa,vor⋅p876000   (18)
qNV – Netzverlust je Stunde [kWh]
Qa,vor – Jahresbedarf VOR dem Netzverlustaufschlag [kWh]
p – Netzverlust, in Prozent angegeben [%]
876000 – 8 760 Stunden mal 100 Prozentpunkte [h·%]
qNV=QNV,ein8760   (19)
qNV – Netzverlust je Stunde [kWh]
QNV,ein – Netzverlust, als Jahresmenge angegeben [kWh/a]
8760 – Stunden je Jahr [h]

Gleichung (18) gilt bei der Einheit „%", Gleichung (19) bei „kWh/a"; 876 000 = 8 760 Stunden × 100 Prozentpunkte. Ein Prozentwert ueber 100 laesst den Lauf gar nicht erst anlaufen. Ausgewiesen wird in beiden Faellen dieselbe Groesse:

QNV,a=qNV⋅87601000   (20)
QNV,a – ausgewiesener Netzverlust des Jahres [MWh]
qNV – Netzverlust je Stunde nach (18) bzw. (19) [kWh]
8760 – Stunden je Jahr [h]
1000 – Umrechnung kWh in MWh [kWh/MWh]

Verteilt wird der Betrag je Stunde anteilig auf die drei Kanaele, im Verhaeltnis ihres Bedarfs in ebendieser Stunde:

qNV,c(t)=qNV⋅Qc(t)QHzg(t)+QTWW(t)+QPro(t),c∈{TWW,Pro}   (21)
qNV,c(t) – Netzverlustanteil des Kanals c in der Stunde [kWh]
qNV – Netzverlust je Stunde nach (18) bzw. (19) [kWh]
Qc(t) – Stundenwert des Kanals c [kWh]
QHzg(t), QTWW(t), QPro(t) – Stundenwerte der Kanaele Heizung, Brauchwasser und Prozesswaerme [kWh]
c – Kanal, hier Brauchwasser oder Prozesswaerme [–]

Der Heizkanal bekommt den Rest — also qNV minus die zwei nach (21) vergebenen Anteile —, damit sich die Summe exakt schliesst. Sind in einer Stunde alle drei Kanaele null, geht der ganze Betrag auf den Heizkanal.

Netzverluste je Kanal. Fuehrt die Simulationskonfiguration fuer mindestens einen Kanal einen eigenen Wert (Heizung, Brauchwasser, Prozesswaerme; je in % oder kWh/a), gelten (18) bis (21) nicht: Jeder Kanal bekommt seinen eigenen konstanten Betrag je Stunde — in Prozent aus dem Jahresbedarf DIESES Kanals vor dem Aufschlag (Qc,vor⋅pc/876000), als Jahresmenge Qc,ein/8760 —, ein Kanal ohne Wert traegt 0, und zwischen den Kanaelen wird nichts verteilt. Der Projektwert der Netzverluste gilt dann nicht; ausgewiesen wird die Summe der drei Jahresmengen.

8. Summenvektor, Spitze und Dauerlinie

QBed(t)=QHzg(t)+QTWW(t)+QPro(t)   (22)
QBed(t) – Waermebedarf der Stunde [kWh]
QHzg(t), QTWW(t), QPro(t) – Stundenwerte der Kanaele Heizung, Brauchwasser und Prozesswaerme, je mit ihrem Netzverlustanteil nach (21) [kWh]
Qa=∑t=18760QBed(t)1000   (23)
Qa – Jahresbedarf [MWh]
QBed(t) – Waermebedarf der Stunde nach (22) [kWh]
1000 – Umrechnung kWh in MWh [kWh/MWh]
Qmax=maxt=1…8760QBed(t)   (24)
Qmax – groesster Stundenwert des Jahres, die Spitze [kWh]
QBed(t) – Waermebedarf der Stunde nach (22) [kWh]

Die Jahresdauerlinie entsteht, indem die Stundenwerte auf die Spitze Qmax normiert (in Prozent), aufsteigend sortiert und anschliessend umgedreht werden — sie faellt also von 100 % ab.

9. Energieprobe

Waehrend der Rechnung fuehrt der Kern eine zweite, unabhaengige Summe aller Bedarfsanteile mit hoeherer Genauigkeit und vergleicht sie am Ende Stunde fuer Stunde mit der Kanalsumme aus (22). Eine Kanalzuordnung, die einen Anteil verschluckt oder doppelt bucht, faellt damit auf. Der Erwartungswert ist null Abweichungen.

Grenzen und Annahmen

  • Rechenweg Tagesbilanz: keine Kuehlung, keine Feuchte. Gerechnet wird Heizwaerme; Kuehllast, Entfeuchtung und Luftqualitaet kommen auf diesem Rechenweg nicht vor. Entfeuchtung und Feuchte rechnet auch der Rechenweg VDI 6007 nicht.
  • Rechenweg Tagesbilanz: ein Zonenmodell je Gebaeude. Das Gebaeude ist EIN Raum mit EINER Solltemperatur je Stunde; einzelne Raeume, Himmelsrichtungen der Nutzung oder Etagen bildet der Rechenkern nicht ab.
  • Rechenweg Tagesbilanz: solare Gewinne nur ueber Fensterflaechen und nur in den Stunden 9 bis 14 (Gleichung (8)). Verschattung, Neigung und Orientierung ausserhalb der vier Himmelsrichtungen sind nicht abgebildet. Ost und West teilen sich EINE Flaeche: In (2) steht die Ostfensterflaeche AF,OW fuer beide Seiten — eine eigene Westflaeche kennt der Rechenweg nicht.
  • Die Waermebruecken gehen ueber drei Anschlussarten ein (Fenster-Wand, Wand-Dach, Aussenwand-Keller), nicht ueber einen vollstaendigen Nachweis.
  • Der Netzverlust ist ueber das Jahr konstant. qNV aus (18) bzw. (19) haengt nicht an Temperatur, Vorlauf oder Auslastung; er ist ein pauschaler Aufschlag.
  • Ausgewiesene Mengen und Stundenreihen sind nicht dasselbe. Die Jahres- und Monatswerte fuer Brauchwasser und Prozesswaerme sind der reine Profilanteil OHNE Netzverlust — sie sind die Bedarfsmeldung des Anwenders. Die STUNDENREIHEN derselben Kanaele tragen ihren Netzverlustanteil nach (21) dagegen mit; die Waermepumpe rechnet mit ihnen. Die ausgewiesenen Gebaeude-Monatswerte sind der Heizkanal, also Gebaeudewaerme plus die Ganglinien, die ausdruecklich auf „Heizung" stehen.
  • Abbruch statt Notbehelf. Fehlt die Tagesverteilung eines Gebaeudetyps, wird nicht mit einem Ersatzprofil weitergerechnet — die Bedarfsrechnung endet.
  • Kein Schaltjahr und keine Sommer-/Winterzeit im Bedarf selbst: 365 Tage, 8 760 Stunden auf einer glatten Ortszeitachse.

Ergebnisse und wo sie stehen

  • Simulationsergebnis, Reiter „Wärme-/Strombedarf" — Jahresganglinie und Jahresdauerlinie, Jahresmengen fuer Gebaeude, extern, Brauchwasser, Prozess und Netzverluste, dazu die Spitze Qmax nach (24).
  • Gebäudedialog, Knopf „Simulation…" — derselbe Rechenweg fuer EIN Gebaeude; die Zahl dort ist die Zahl des Laufs, nicht eine zweite Rechnung.
  • Dialog „Wärmebedarf Extern" — Jahresarbeit, Spitze und Vollbenutzungsstunden der markierten Ganglinie mit Bild.
  • Bericht — Bedarfsuebersicht und die Ganglinienbilder.
  • Laufprotokoll — uebersprungene Ganglinien, fehlende Tagesverteilungen, unbestimmter Kalender.

Bezüge