Jump to content
Menü aufrufen
Toggle preferences menu
Persönliches Menü aufrufen
Nicht angemeldet
Ihre IP-Adresse wird öffentlich sichtbar sein, wenn Sie Änderungen vornehmen.

Programm Dokumentation/Berechnung/Heizkessel

Aus wiki.epos-plan.de


Was berechnet wird

Der Heizkessel ist die Spitzenlast- und Rückfallstufe der Wärmeversorgung. In jeder Stunde deckt er den Bedarf, der nach den vorgelagerten Erzeugern noch offen ist, und lädt — als letzter Lader der Kaskade — Pufferspeicher nach. Ergebnisgrößen sind die Nutzwärme (Direktdeckung plus Speicherladung), der Brennstoffverbrauch einschließlich Anfahr- und Stillstandsverlusten, die Emissionen, je Kessel der Jahresnutzungsgrad, der Wirkungsgrad im Betrieb und die Starts, dazu die Gasspitze und die verbleibende Restwärme.

Der Brennstoffverbrauch entsteht stündlich, nicht als Jahrespauschale. Läuft der Kessel in einer Stunde, folgt sein Verbrauch dem Wirkungsgrad dieser Stunde: der Teillastkennlinie über der Laststufe, beim Brennwertkessel mit eingeschalteter Brennwertkennlinie zusätzlich dem Rücklauf. Bleibt seine Wärme unter der Mindestleistung, taktet er, und jeder Start kostet einen Anfahrverlust. Steht er betriebsbereit still — an einem Heiztag oder in den 24 Stunden nach seinem letzten Lauf —, wird ihm seine Bereitschaftsleistung angelastet.

Eingangsgrößen

Größe Einheit Herkunft im Programm
Offener Wärmebedarf je Kanal (Heizung, Brauchwasser, Prozess) kWh je Stunde Ergebnis der vorgelagerten Kaskadenstufen
Thermische Nennleistung kW Kesselkatalog, Feld „Thermische Leistung"; gerechnet wird mit der Projektkopie, die beim Übernehmen in das Projekt entsteht — das gilt für alle Katalogwerte dieser Tafel
Brennstoff des Geräts — Kesselkatalog, Feld „Energieträger"; er wählt das Wirkungsgradfeld, die Brennstoffgruppe der Kennlinien und den Brennstoffzähler
Energieträger der Anlage — Dialog „Energieträger Variante" beim Übernehmen, im Projekt änderbar über „Brennstoff Variante"; er liefert die Emissionsfaktoren
Wirkungsgrad bei Nennlast — bzw. % Kesselkatalog, Felder „Wirkungsgrad Gas, Biogas, Holz und Sonstiges" und „Wirkungsgrad Öl"
Wirkungsgrad bei 30 % Last — bzw. % Kesselkatalog, Gruppe „Kennlinie"; leer = Normvorgabe nach Bauart
Kennzeichen „Brennwertkessel", Beschreibung — Kesselkatalog; beide bestimmen die Bauart
Brennwertkennlinie ein/aus Kesselkatalog, Gruppe „Kennlinie"; nur beim Brennwertkessel schaltbar
Mindestleistung, Anfahrverlust je Start, Mindestlaufzeit kW, kWh, min Kesselkatalog, Gruppe „Kennlinie"; leer = Normvorgabe
Betriebsbereitschaftsverlust kW bzw. % Kesselkatalog, Feld „Betriebsbereitschaftsverluste" mit „Einheit Bereitschaftsverlust": eine Leistung in kW oder ein Anteil der Nennleistung in %
Betriebsbereitschaft h/a Simulationskonfiguration, Konfiguration… an der Karte des Heizkessels, Feld „Betriebsbereitschaft"; 0 = kein Deckel
Heizgrenze der Kesselbereitschaft °C ebenda; leer = Vorgabe 15 °C
Außentemperatur °C je Stunde Klimadaten der Klimaregion des Projekts — dieselbe Reihe, mit der die Simulation rechnet; sie bestimmt die Heiztage
Vorlauf und Rücklauf der Anlage °C Verwaltung Heizkessel, Gruppe „Auslegung für Verteilung" — dasselbe Paar wie „fest vorgegeben" im Dialog „Wärmequelle Pufferspeicher"; ohne vollständiges Paar das Paar des Kessels
Gerechneter Rücklauf des Heizkreises °C je Stunde Gebäudemodell bei der Anlagenkopplung „Heizkreis"; nur für die Brennwertkennlinie
Emissionsfaktoren CO₂ bzw. SO₂, NOₓ, Staub g/kWh bzw. mg/kWh Emissionskatalog des Energieträgers — nicht der Kesselkatalog, siehe „Grenzen und Annahmen"
Wärmesenken und Ladeaufträge — Simulationskonfiguration, Karte des Kessels („Wärmesenke", „Pufferspeicher")
Wärmequelle Pufferspeicher — Simulationskonfiguration, Dialog „Wärmequelle Pufferspeicher": Speicher, „Temperaturbezug" („berechnet (aus der Anlage)" oder „fest vorgegeben"), Quell-Entnahmehöhe
Ladepriorität 1…99 Simulationskonfiguration; Vorgabe 40 für den Heizkessel
Kaskadenplatz 1…4 Simulationskonfiguration, Kaskadenband

Formelzeichen und Parameter

Die Schreibweise ist die der ganzen Rubrik: t ist die Stunde des Jahres (1…8 760), Q eine Wärme- oder Brennstoffmenge, P eine Leistung, ϑ eine Temperatur in Grad Celsius, η ein Wirkungsgrad, bezogen auf den Heizwert. Δt ist die Länge eines Zeitschritts, eine Stunde; deshalb sind Leistung und Energie hier zahlengleich: 1 kW über eine Stunde ist 1 kWh. Umlaute stehen in den Formeln in ASCII-Umschrift — der Wirkungsgrad für flüssige Brennstoffe heißt dort ηOel.

Parameter

Eingaben, Katalogwerte, Vorgaben und Konstanten. Sie ändern sich innerhalb eines Laufs nicht. Die Katalogwerte liest der Lauf aus der Projektkopie des Kessels.

Symbol Bedeutung Einheit Herkunft
Pnenn thermische Nennleistung des Kessels kW Kesselkatalog, Feld „Thermische Leistung"
ηGas Wirkungsgrad bei Nennlast für jeden Brennstoff außer Heizöl — Kesselkatalog, Feld „Wirkungsgrad Gas, Biogas, Holz und Sonstiges"; ein Wert über 1,5 gilt als Prozentangabe
ηOel Wirkungsgrad bei Nennlast für Heizöle — Kesselkatalog, Feld „Wirkungsgrad Öl"; ebenso
η30 Wirkungsgrad bei 30 % Last, gemessen bei 30 °C Rücklauf — Kesselkatalog, Feld „Wirkungsgrad bei 30 % Last"; ein Wert über 1,5 gilt als Prozentangabe; leer, null oder negativ: Normvorgabe (4)
Pmin Mindestleistung — darunter taktet der Kessel kW Kesselkatalog, Feld „Mindestleistung"; höchstens Pnenn; 0 = moduliert bis null; leer: Normvorgabe (5)
EA Anfahrverlust je Start — Brennstoff, keine Wärme kWh Kesselkatalog, Feld „Anfahrverlust je Start"; 0 zählt Starts ohne Brennstoff; leer: Normvorgabe (6)
tmin Mindestlaufzeit eines Brennerlaufs min Kesselkatalog, Feld „Mindestlaufzeit"; höchstens 60 min; leer: Vorgabe 10 min
wB Betriebsbereitschaftsverlust, wie ihn der Katalog führt kW bzw. % Kesselkatalog, Feld „Betriebsbereitschaftsverluste"; die Einheit nennt das Feld „Einheit Bereitschaftsverlust" (kW oder %), leer = kW
PB Bereitschaftsleistung — Brennstoffeinsatz je betriebsbereiter Stillstandsstunde kW aus wB nach (7); negativ oder leer = 0
IDB Kennung des Brennstoffs — Kesselkatalog, Feld „Energieträger"
hB Betriebsbereitschaft des Projekts — Deckel für Lauf- und Bereitschaftsstunden je Kessel h/a Konfiguration… an der Karte des Heizkessels; 0 = kein Deckel
ϑHG Heizgrenze der Kesselbereitschaft des Projekts °C ebenda; leer: Vorgabe 15 °C; die Oberfläche nimmt 0 bis 30 °C an
fE Emissionsfaktor je Schadstoff (CO₂, SO₂, NOₓ, Staub) g/kWh (CO₂) bzw. mg/kWh Emissionskatalog des Energieträgers — nicht der Kesselkatalog
ϑVL,H, ϑRL,H Vorlauf und Rücklauf des Temperaturhubs am Quellpuffer °C siehe Schritt 4
ϑRL,A Rücklauf des gepflegten Temperaturpaars °C Verwaltung Heizkessel, Gruppe „Auslegung für Verteilung"; ohne vollständiges Paar das Paar des Kessels
sη Schwelle, ab der ein Wirkungsgrad als Prozentangabe gilt — Konstante: 1,5 — Brennwertkessel erreichen heizwertbezogen über 100 %
η0 Wirkungsgrad bei Nennlast, wenn der Katalog keinen brauchbaren führt — Vorgabe: 0,90
aBW Zuschlag der Normvorgabe von η30 beim Brennwertkessel — Konstante: 0,06
aSt Abschlag der Normvorgabe von η30 beim Standardkessel — Konstante: 0,03
Hs/Hi Verhältnis Brennwert zu Heizwert — Obergrenze jedes Wirkungsgrads der Kennlinien — Konstante je Brennstoffgruppe, Tafel in Schritt 1
ϑTau Taupunkt des Abgases °C Konstante je Brennstoffgruppe, Tafel in Schritt 1
Δ30 Kondensationsgewinn bei 30 °C Rücklauf — Konstante je Brennstoffgruppe, Tafel in Schritt 1
β30 Laststufe des Teillastpunkts — Konstante: 0,3
ϑP Rücklauf, bei dem η30 gemessen ist °C Konstante: 30
gmax Obergrenze des Kondensationsanteils — Konstante: 1,2
ϑRL,0 Rücklauf, wenn keine Stufe der Rücklaufkette einen Wert liefert °C Konstante: 50
pBW, pK Anteil der Nennleistung für die Normvorgabe der Mindestleistung: Gas-Brennwertkessel, übrige Brennstoffkessel — Konstanten: 0,3 und 0,6
τA Zeit mit Nennleistung, deren Brennstoff ein Start nach der Normvorgabe kostet h Konstante: 0,002 (rund 7 s)
Δt Länge eines Zeitschritts h Konstante: 1
nN Nachlauf: Stunden nach der letzten Laufstunde, in denen ein Kessel betriebsbereit bleibt h Konstante: 24
ε Zahlenrand der Laufentscheidung kWh Konstante: 10−9
sB Anteil der Nennleistung, ab dem eine Bereitschaftsleistung im Protokoll als ungewöhnlich hoch genannt wird — Konstante: 0,02
sGas Schwelle des Gasverbrauchs, unter der die Gasspitze entfällt MWh Konstante: 0,1
ηa,max / ηa,neu obere Plausibilitätsgrenze des Jahresnutzungsgrads und der Wert, auf den gesetzt wird % Konstanten: 110 und 108
ηa,min untere Plausibilitätsgrenze des Jahresnutzungsgrads % Konstante: 1
Nmax größte Zahl Kessel je Projekt Stück Konstante: 10
r Ladepriorität des Kessels in der Ladeordnung — Simulationskonfiguration; Vorgabe: 40 (Solarthermie 10, Wärmepumpe 20, BHKW 30)

Variablen

Größen, die der Lauf je Kessel, je Tag oder je Stunde bildet.

Symbol Bedeutung Einheit berechnet in
t Stunde des Jahres, 1…8 760 — Laufindex der Stundenschleife
d Tag des Jahres, 1…365 — Tag der Stunde t
η100 Wirkungsgrad bei Nennlast, mit dem der Kessel rechnet — (2) und (3)
ϑa(t) Außentemperatur der Stunde °C Eingang aus den Klimadaten
ϑm(d) Tagesmittel der Außentemperatur °C (8)
H(d) Heiztag: 1 ja, 0 nein — (9)
Qoffen(t) offener Bedarf der eigenen Senkenkette kWh Eingang aus der Kaskade
Pverf(t) noch verfügbare Kesselleistung der Stunde kW Stundenschleife; zu Beginn Pnenn
Qdeck(t) in dieser Stunde direkt gedeckte Wärme kWh (10)
ϑQ(t) Temperatur des Quellpuffers an der Entnahmehöhe °C Pufferspeicher; bei geteiltem Puffer stündlich, sonst fest
a(t) Anteil der Nutzwärme, den der Quellpuffer beisteuert — (11)
Qnutz(t) Wärme, die der Kessel an Kanal und Speicher abgibt kWh Summe über Bedarfsdeckung, Ladephase und Nachentladung
QPuffer(t) Entnahme aus dem Quellpuffer kWh (12)
QK(t) eigener, brennstoffbasierter Anteil der Abgabe kWh (13)
Qnutz,max(t) Obergrenze einer Abgabe in dieser Stunde kWh (14)
QSp(t) was der Quellpuffer in dieser Stunde noch abgeben kann kWh Pufferspeicher (Eingang)
Qab(t) gesamte Abgabe des Kessels, einschließlich des Puffer-Anteils kWh Stundenschleife; entscheidet zwischen (25) und (27)
L Laufstunden eines Kessels: Stunden mit Qab(t)≥ε — Stundenschleife
β(t) Laststufe der Stunde — (15)
η(t) Wirkungsgrad der Laufstunde — (16), mit Brennwertkennlinie (21)
ϑRL(t) Rücklauf der Laufstunde (nur mit Brennwertkennlinie) °C (17)
ϑHK(t) gerechneter Rücklauf des Heizkreises; nur in Stunden mit Heizbedarf eines gekoppelten Gebäudes belegt °C Gebäudemodell (Anlagenkopplung)
ϑSp(t) Rücklauf aus dem Pufferspeicher, den der Kessel lädt °C Pufferspeicher, zu Beginn der Stunde gelesen
ϑWP,max Vorlauf einer Wärmepumpe, die in der Stunde im Vorwärmbetrieb vor dem Kessel läuft °C Wärmepumpe, Betriebsbereich B3 (Berechnung: Wärmepumpe)
η30,tr trockener Wirkungsgrad bei 30 % Last, ohne Kondensationsgewinn — (18)
ηtr(t) trockene Teillastkennlinie der Stunde — (19)
g(t) Kondensationsanteil der Stunde — (20)
nS(t) Starts der Stunde — (22) bzw. (23)
QA(t) Anfahrverlust der Stunde kWh (24)
tletzt letzte Laufstunde des Kessels vor t — Stundenschleife
b(t) Betriebsbereitschaft der Stunde: 1 ja, 0 nein — (26)
QB(t) Brennstoffverbrauch der Stunde kWh (25) bzw. (27)
PGas,max Gasspitze des Projekts kW (28) und (29)
QGas,a Gasverbrauch des Projekts im Jahr MWh Jahressumme über die Gaskessel
hL Laufstunden eines Kessels im Jahr h/a Zahl der Stunden in L
hBer betriebsbereite Stillstandsstunden eines Kessels im Jahr h/a Zahl der Stunden mit (27); Deckel (30)
QB,a Brennstoffverbrauch eines Kessels im Jahr, einschließlich Anfahr- und Stillstandsverlust MWh Jahressumme über (25) und (27), nach (30)
QK,a brennstoffbasierte Nutzwärme eines Kessels im Jahr MWh Jahressumme über (13) in den Laufstunden
mE Jahresemission je Schadstoff t bzw. kg (31)
ηa Jahresnutzungsgrad des Kessels % (32) und (33)
ηBetr mittlerer Wirkungsgrad im Betrieb % (34)
βm mittlere Laststufe im Betrieb — (35)
ΔQTL Brennstoff aus Teillast gegenüber Nennlast kWh/a (36)
ΔQBW Brennstoff aus Brennwertnutzung kWh/a (37)
ϑRL,m mittlerer Rücklauf im Betrieb °C (38)

Rechenweg

Gerechnet wird im festen Jahresraster von 8 760 Stunden; t ist in allen Gleichungen dieser Seite die laufende Stunde des Jahres und wird deshalb in den Legenden nicht wiederholt. Höchstens Nmax=10 Kessel je Projekt gehen in die Rechnung ein; alle Größen gelten je Kessel, wo nichts anderes steht.

Schritt 1 — Kesseldaten auflösen

Je Kessel werden aus seiner Projektkopie Nennleistung, Brennstoff, die beiden Wirkungsgrade bei Nennlast, die fünf Felder der Gruppe „Kennlinie", das Kennzeichen „Brennwertkessel", die Beschreibung und der Bereitschaftsverlust gelesen, dazu die Emissionsfaktoren seines Energieträgers aus dem Emissionskatalog — dieselbe Lesekette, aus der Wirtschaftlichkeit und Kennzahlen lesen: Projektwert → aktive Katalogzeile → Brennstoffkatalog → Energieträgerspalte, jeweils im Berechnungsmodus des Projekts (CO₂ oder CO₂-Äquivalent). Ist der Anlage kein Energieträger zugeordnet, gilt ersatzweise der Brennstoff des Geräts gegen den Brennstoffkatalog; das Laufprotokoll sagt es an.

Jeder Wirkungsgrad des Katalogs wird auf seine Einheit geprüft:

η>sη→η=η100(ηGas,ηOelundη30)   (1)
η – ein Wirkungsgrad, wie ihn der Katalog führt [–]
sη – Schwelle, ab der ein Wirkungsgrad als Prozentangabe gilt [–], Konstante 1,5
ηGas, ηOel, η30 – die drei Katalogwerte, für die die Prüfung gilt [–]
100 – Umrechnung von Prozent in einen Faktor [%]

Die Schwelle liegt bei 1,5 und nicht bei 1,0, weil Brennwertkessel auf den Heizwert bezogen über 100 % erreichen — als Faktor 1,035 gespeichert wäre ein solcher Wert mit der Schwelle 1,0 auf 0,01 zerlegt worden. Der Wirkungsgrad bei Nennlast folgt dem Brennstoff des Geräts:

η100={ηOel6≤IDB≤9oder18≤IDB≤22ηGassonst   (2)
η100 – Wirkungsgrad bei Nennlast, mit dem der Kessel rechnet [–]
ηOel – Wirkungsgrad bei Nennlast für Heizöle [–]
IDB – Kennung des Brennstoffs [–]; 6…9 und 18…22 sind die Heizöle
ηGas – Wirkungsgrad bei Nennlast für jeden übrigen Brennstoff [–]
η100≤0→η100=η0   (3)
η100 – Wirkungsgrad bei Nennlast [–]
η0 – Wirkungsgrad, wenn der Katalog keinen brauchbaren führt [–], Vorgabe 0,90

Die Bauart des Kessels liest der Lauf an der Projektkopie: Trägt sie das Kennzeichen „Brennwertkessel", ist er ein Brennwertkessel; sonst ist er ein Standardkessel, wenn seine Beschreibung mit „Standard" beginnt (die Bauart der Herstellerdateien nach VDI 3805), und andernfalls ein Niedertemperaturkessel. Ist das Feld „Wirkungsgrad bei 30 % Last" leer, gilt die Normvorgabe der Bauart; ein gepflegter Wert geht immer vor:

η30={max⁡(η100,min⁡(η100+aBW,Hs/Hi))Brennwertkesselη100−aStStandardkesselη100Niedertemperaturkessel   (4)
η30 – Wirkungsgrad bei 30 % Last, wenn das Feld leer ist [–]
η100 – Wirkungsgrad bei Nennlast aus (2) und (3) [–]
aBW – Zuschlag beim Brennwertkessel [–], Konstante 0,06
Hs/Hi – Verhältnis Brennwert zu Heizwert des Brennstoffs [–], Tafel unten
aSt – Abschlag beim Standardkessel [–], Konstante 0,03

Die Obergrenze Hs/Hi nimmt beim Brennwertkessel nur den Zuschlag zurück; unter η100 drückt sie η30 nie. Beim Niedertemperaturkessel ohne eigenen Wert ist die Teillastkennlinie (16) damit flach: Er rechnet in jeder Laststufe mit η100. Die Brennstoffgruppen, nach denen die Kennlinien rechnen, sind dieselben wie die Brennstoffzähler in Schritt 9:

Brennstoffgruppe IDB Hs/Hi Taupunkt ϑTau in °C Δ30
Gase (Stadtgas, Erdgas, Flüssiggas, Biogas) 1…5 und 14 1,11 57 0,08
Heizöle 6…9 und 18…22 1,06 47 0,04
Holz und Pellets 12 und 15 1,08 50 0,05
alle übrigen — 1,0 — 0 — keine Brennwertkennlinie

Ist das Feld „Mindestleistung" bzw. „Anfahrverlust je Start" leer, gilt die Normvorgabe:

Pmin={pBW⋅PnennGas-BrennwertkesselpK⋅Pnennsonst   (5)
Pmin – Mindestleistung, wenn das Feld leer ist [kW]
pBW – Anteil beim Gas-Brennwertkessel, einem Brennwertkessel der Brennstoffgruppe Gase [–], Konstante 0,3
pK – Anteil bei jedem übrigen Brennstoffkessel [–], Konstante 0,6
Pnenn – thermische Nennleistung [kW]
EA=τA⋅Pnenn   (6)
EA – Anfahrverlust je Start, wenn das Feld leer ist [kWh]
τA – Zeit mit Nennleistung, deren Brennstoff ein Start kostet [h], Konstante 0,002 — rund 7 Sekunden
Pnenn – thermische Nennleistung [kW]

Eine leere Mindestlaufzeit gilt als 10 Minuten, eine gepflegte zählt höchstens mit 60 Minuten, eine gepflegte Mindestleistung höchstens mit Pnenn. Eine gepflegte 0 ist ein Wert: Pmin=0 heißt „moduliert bis null", der Kessel taktet dann nie; EA=0 zählt die Starts ohne Brennstoff. Die Brennwertkennlinie rechnet ein Kessel nur, wenn er das Kennzeichen „Brennwertkessel" trägt, der Schalter „Brennwertkennlinie" gesetzt ist und sein Brennstoff einen Kondensationsgewinn Δ30>0 hat. Ein Elektrokessel (IDB=13) rechnet ohne Teillast- und Brennwertkennlinie und ohne Takten.

Die Bereitschaftsleistung folgt aus dem Katalogwert und seiner Einheit:

PB={0wB≤0wBEinheit kWwB⋅Pnenn/100Einheit Prozent   (7)
PB – Bereitschaftsleistung des Kessels [kW]
wB – Betriebsbereitschaftsverlust des Katalogs in seiner Einheit [kW bzw. %]; leer oder negativ heißt: kein Bereitschaftsverlust
Pnenn – thermische Nennleistung [kW]
100 – Umrechnung von Prozent in einen Anteil [%]

Zulässig sind in kW 0 bis zur Nennleistung, in Prozent 0 bis 100; der Katalog weist einen Wert außerhalb beim Speichern ab. Liegt PB über sB⋅Pnenn, nennt das Laufprotokoll sie als ungewöhnlich hoch — meist ein Prozentwert, der mit der Einheit kW gepflegt ist —, rechnet aber mit ihr. Das Laufprotokoll nennt je Brennstoffkessel η100 und η30 samt Bauart, Mindestleistung, Mindestlaufzeit und Anfahrverlust, jeweils mit der Angabe, ob der Wert gepflegt oder die Normvorgabe ist.

Schritt 2 — Heiztage

Vor der Stundenschleife bestimmt der Lauf die Heiztage aus der Außentemperatur, mit der die Simulation rechnet. Das Tagesmittel ist der Mittelwert der 24 Stundenwerte des Tages:

ϑm(d)=124∑t=24(d−1)+124dϑa(t)   (8)
ϑm(d) – Tagesmittel der Außentemperatur am Tag d [°C]
ϑa(t) – Außentemperatur der Stunde [°C]
24 – Stunden je Tag
H(d)={1ϑm(d)<ϑHG0sonst   (9)
H(d) – Heiztag: 1 ja, 0 nein [–]
ϑm(d) – Tagesmittel aus (8) [°C]
ϑHG – Heizgrenze der Kesselbereitschaft [°C], Vorgabe 15

Ein Tagesmittel genau auf der Heizgrenze ist kein Heiztag. Tage statt Stunden, weil ein Kessel zwischen einer kalten Nacht und einem warmen Mittag nicht abkühlt; die Regel gilt für jedes Gebäudemodell und auch für Projekte ohne Gebäude. Ohne Temperaturreihe gilt jeder Tag als Heiztag, ebenso ein Tag, dessen Stunden die Reihe nicht vollständig trägt. Das Laufprotokoll nennt die wirksame Heizgrenze und die Zahl der Heiztage.

Schritt 3 — Wärmeabgabe der Stunde

Zu Beginn jeder Stunde steht jedem Kessel seine volle Nennleistung zur Verfügung. Er deckt dann, solange Leistung übrig ist, den offenen Bedarf seiner Direktsenken — bei der Senkenart „beides" mit Warmwasservorrang:

Qdeck(t)=min⁡(Pverf(t)⋅Δt,Qoffen(t))   (10)
Qdeck(t) – in dieser Stunde direkt gedeckte Wärme [kWh]
Pverf(t) – noch verfügbare Kesselleistung der Stunde [kW]
Δt – Länge eines Zeitschritts [h], 1
Qoffen(t) – offener Bedarf der eigenen Senkenkette [kWh]

Ein Kessel ohne Direktsenke deckt hier nichts; er lädt ausschließlich. Danach lädt er in der Ladephase seine Pufferspeicher bis zu deren Abschaltschwelle — mit dem Vorgaberang r=40 ist er der letzte Lader der Kaskade, lädt also nur, was die anderen offen gelassen haben.

Schritt 4 — Wärmequelle Pufferspeicher (Kessel-Kaskade)

Ist dem Kessel ein Pufferspeicher als Wärmequelle zugeordnet, tritt dessen Temperatur an die Stelle des Rücklaufs, von dem der Kessel anhebt. Er hebt dann nur noch den Rest an:

a(t)=min⁡(max⁡(ϑQ(t)−ϑRL,HϑVL,H−ϑRL,H,0),1)   (11)
a(t) – Anteil der Nutzwärme, den der Quellpuffer beisteuert; auf 0…1 begrenzt [–]
ϑQ(t) – Temperatur des Quellpuffers an der Entnahmehöhe [°C]
ϑRL,H – Rücklauf des Temperaturhubs [°C]
ϑVL,H – Vorlauf des Temperaturhubs [°C]
QPuffer(t)=a(t)⋅Qnutz(t)   (12)
QPuffer(t) – Entnahme aus dem Quellpuffer [kWh]
a(t) – Anteil des Quellpuffers aus (11) [–]
Qnutz(t) – Wärme, die der Kessel an Kanal und Speicher abgibt [kWh]
QK(t)=Qnutz(t)−QPuffer(t)   (13)
QK(t) – eigener, brennstoffbasierter Anteil der Abgabe [kWh]
Qnutz(t) – gesamte Abgabe an Kanal und Speicher [kWh]
QPuffer(t) – Anteil, den der Quellpuffer beisteuert [kWh]

Nur QK kostet Brennstoff, und nur QK bestimmt Laststufe und Takten in den Schritten 5 bis 7. Die Nennleistung begrenzt dabei den eigenen Beitrag; die Wärme aus dem Puffer kommt obendrauf. Jede einzelne Abgabe der Stunde ist begrenzt auf

Qnutz,max(t)=min⁡(Pverf(t)⋅Δt1−a(t),Pverf(t)⋅Δt+QSp(t))   (14)
Qnutz,max(t) – Obergrenze einer Abgabe in dieser Stunde [kWh]
Pverf(t) – noch verfügbare Kesselleistung der Stunde [kW]
a(t) – Anteil des Quellpuffers aus (11) [–]; bei a(t)=1 gilt allein der zweite Ausdruck
QSp(t) – was der Quellpuffer in dieser Stunde noch abgeben kann: sein Inhalt, begrenzt durch seine Entladeleistung [kWh]

Liefert der Puffer weniger, springt der Brennstoff für den Fehlbetrag ein — die Abgabe an den Kanal bleibt dieselbe. Bei einem geteilten Quellpuffer (er ist zugleich Senke eines anderen Erzeugers) folgt ϑQ(t) einmal je Stunde dem Speicherzustand an der Quell-Entnahmehöhe; ein eigenständiger Quellspeicher bleibt bei der festen Vorlauftemperatur seiner Speicherzeile.

Das Paar des Temperaturhubs ϑVL,H/ϑRL,H stammt beim geteilten Quellpuffer aus dem Temperaturbezug des Dialogs „Wärmequelle Pufferspeicher". „berechnet (aus der Anlage)" nimmt die Betriebstemperaturen des ersten Pufferspeichers, den der Kessel als Senke lädt, sonst das gepflegte Paar der Anlage („Auslegung für Verteilung"), sonst das des Kessels, sonst 70/50 °C. „Fest vorgegeben" nimmt das gepflegte Paar der Anlage, sonst das des Kessels; fehlt beides, fällt der Lauf mit einer Meldung auf „berechnet" zurück. Beim eigenständigen Quellspeicher gilt das Paar des Kessels, sonst das des ersten Senkenpuffers mit vollständigem Paar; ohne Paar bleibt der Quellbezug wirkungslos, und das Laufprotokoll sagt es an.

Ohne Quellpuffer sind a(t) und QPuffer(t) exakt 0, damit ist QK=Qnutz, und die Rechnung ist die des einfachen Falls.

Schritt 5 — Wirkungsgrad der Laufstunde: Teillastkennlinie

Erst nach Bedarfsdeckung, Ladephase und Nachentladung steht fest, was der Kessel in der Stunde abgegeben hat. Ob er läuft, entscheidet die Abgabe Qab(t)≥ε — nicht der brennstoffbasierte Anteil: Ein Kessel, der vorgewärmtes Wasser nur noch geringfügig anhebt, steht nicht still. Für jede Laufstunde bildet der Lauf die Laststufe:

β(t)=min⁡(QK(t)Pnenn⋅Δt,1)   (15)
β(t) – Laststufe der Stunde, Anteil der Nennleistung [–]
QK(t) – brennstoffbasierte Wärme der Stunde aus (13) [kWh]
Pnenn – thermische Nennleistung [kW]; ohne Nennleistung gilt β=1
Δt – Länge eines Zeitschritts [h], 1

Zwischen 30 % und 100 % Last liegt der Wirkungsgrad auf einer Geraden von η30 nach η100, darunter gilt η30:

η(t)=η30+(η100−η30)⋅max⁡(β(t),β30)−β301−β30   (16)
η(t) – Wirkungsgrad der Laufstunde [–]
η30 – Wirkungsgrad bei 30 % Last, gepflegt oder nach (4) [–]
η100 – Wirkungsgrad bei Nennlast aus (2) und (3) [–]
β(t) – Laststufe aus (15) [–]
β30 – Laststufe des Teillastpunkts [–], Konstante 0,3

Die Kennlinie trifft beide Prüfpunkte der Herstellerangaben: β=0,3 ergibt η30, β=1 ergibt η100. Sie ist in β stetig; der Knick bei 30 % schaltet keinen Zustand. Ein Elektrokessel rechnet mit η(t)=η100.

Schritt 6 — Brennwertkennlinie

Ein Kessel mit Brennwertkennlinie (Schritt 1) rechnet je Laufstunde zusätzlich mit ihrem Rücklauf. Er kommt aus der ersten Stufe der Rücklaufkette, die einen Wert liefert:

ϑRL(t)={ϑWP,maxeine Wärmepumpe wärmt in dieser Stunde vorϑHK(t)sonst, wenn der gekoppelte Heizkreis einen Wert liefertϑSp(t)sonst, wenn der Kessel einen Pufferspeicher als Senke hatϑRL,Asonst, wenn ein Temperaturpaar gepflegt istϑRL,0sonst   (17)
ϑRL(t) – Rücklauf der Laufstunde [°C]
ϑWP,max – Höchster Vorlauf einer Wärmepumpe im Vorwärmbetrieb, die in der Stunde vor dem Kessel in Reihe läuft (Betriebsbereich B3); ihr Vorlauf ist der Rücklauf des Kessels, der auf den Sollvorlauf nachheizt [°C]
ϑHK(t) – gerechneter Rücklauf des Heizkreises bei der Anlagenkopplung „Heizkreis", belegt in Stunden mit Heizbedarf eines gekoppelten Gebäudes [°C]
ϑSp(t) – Rücklauf des ersten Pufferspeichers der Senkenliste in Rangfolge: seine wirksame Rücklauftemperatur, beim geschichteten Speicher die Temperatur der untersten Schicht; gelesen zu Beginn der Stunde [°C]
ϑRL,A – Rücklauf des vollständigen Temperaturpaars der Anlage, sonst des Kessels [°C]
ϑRL,0 – Rücklauf, wenn keine Stufe einen Wert liefert [°C], Konstante 50

η30 ist bei 30 °C Rücklauf gemessen und enthält den Kondensationsgewinn schon. Die Teillastkennlinie rechnet deshalb trocken:

η30,tr=η30−Δ30   (18)
η30,tr – trockener Wirkungsgrad bei 30 % Last [–]; die Differenz ist auf zwölf Nachkommastellen gerundet
η30 – Wirkungsgrad bei 30 % Last, gepflegt oder nach (4) [–]
Δ30 – Kondensationsgewinn des Brennstoffs bei 30 °C Rücklauf [–], Tafel in Schritt 1
ηtr(t)=η30,tr+(η100−η30,tr)⋅max⁡(β(t),β30)−β301−β30   (19)
ηtr(t) – trockene Teillastkennlinie der Stunde [–]
η30,tr – trockener Wirkungsgrad bei 30 % Last aus (18) [–]
η100 – Wirkungsgrad bei Nennlast [–]
β(t) – Laststufe aus (15) [–]
β30 – Laststufe des Teillastpunkts [–], Konstante 0,3

Der Kondensationsgewinn folgt dem Rücklauf:

g(t)=min⁡(max⁡(ϑTau−ϑRL(t)ϑTau−ϑP,0),gmax)   (20)
g(t) – Kondensationsanteil der Stunde [–]; 0 am und über dem Taupunkt, 1 bei 30 °C Rücklauf
ϑTau – Taupunkt des Abgases [°C], Tafel in Schritt 1
ϑRL(t) – Rücklauf der Laufstunde aus (17) [°C]
ϑP – Rücklauf, bei dem η30 gemessen ist [°C], Konstante 30
gmax – Obergrenze des Kondensationsanteils [–], Konstante 1,2
η(t)=max⁡(ηtr(t),min⁡(ηtr(t)+Δ30⋅g(t),Hs/Hi))   (21)
η(t) – Wirkungsgrad der Laufstunde mit Brennwertkennlinie [–]; er tritt an die Stelle von (16)
ηtr(t) – trockene Teillastkennlinie aus (19) [–]
Δ30 – Kondensationsgewinn bei 30 °C Rücklauf [–]
g(t) – Kondensationsanteil aus (20) [–]
Hs/Hi – Verhältnis Brennwert zu Heizwert [–]; die Grenze nimmt nur den Kondensationsgewinn zurück, nie unter ηtr(t)

Probe: β=0,3 und ϑRL=30 °C ergeben η30, β=1 und ein Rücklauf am oder über dem Taupunkt ergeben η100 — der Katalog wird an beiden Prüfpunkten getroffen. Ist η30=η100+Δ30, ist die trockene Kurve flach, und der Wirkungsgrad hängt allein am Rücklauf. Eine Laufstunde mit ϑRL(t)<ϑTau zählt als Brennwertstunde. Liegt der Rücklauf in mindestens der Hälfte der Laufstunden am oder über dem Taupunkt, nennt das Laufprotokoll den Kessel; es nennt außerdem je Stufe der Kette die Zahl der Laufstunden und den mittleren Rücklauf.

Schritt 7 — Takten und Starts

Ein Brennstoffkessel kann seine Leistung nur bis zur Mindestleistung absenken. Braucht eine Laufstunde weniger, taktet er: Er läuft jeweils eine Mindestlaufzeit mit Pmin und schaltet dazwischen ab. Die Stunde zählt so viele Starts, wie Mindestläufe ihre Wärme brauchen, höchstens so viele, wie ganz in die Stunde passen:

ε≤QK(t)<Pmin⋅Δt→nS(t)=min⁡(⌊Δttmin⌋,⌈QK(t)Pmin⋅tmin⌉)   (22)
nS(t) – Starts der Stunde [–], mindestens 1
ε – Zahlenrand der Laufentscheidung [kWh], 10−9
QK(t) – brennstoffbasierte Wärme der Stunde [kWh]
Pmin – Mindestleistung, gepflegt oder nach (5) [kW]
Δt – Länge eines Zeitschritts [h], 1
tmin – Mindestlaufzeit [min]; in der Formel als Zeit, 10 min sind 1/6 h

Jede andere Laufstunde zählt einen Start, wenn der Kessel davor stand:

nS(t)={1der Kessel stand in der Stunde davor0sonst   (23)
nS(t) – Starts einer Laufstunde, die nicht taktet [–]; die erste Laufstunde des Jahres zählt als Start

In einer Taktstunde ersetzt (22) den Übergang aus (23); er ist ihr erster Start, wenn der Kessel davor stand. Jeder Start kostet den Anfahrverlust:

QA(t)=nS(t)⋅EA   (24)
QA(t) – Anfahrverlust der Stunde [kWh]; Brennstoff, keine Wärme
nS(t) – Starts der Stunde aus (22) bzw. (23) [–]
EA – Anfahrverlust je Start, gepflegt oder nach (6) [kWh]

Ein Elektrokessel taktet nicht und hat keinen Anfahrverlust; seine Starts zählt allein (23). Das Laufprotokoll nennt je Brennstoffkessel im Jahr Starts, Laufphasen (Übergänge aus Stillstand in Lauf), Taktstunden und Anfahrverlust.

Schritt 8 — Brennstoffbilanz der Stunde

Sie läuft genau einmal je Stunde und Kessel, nach Bedarfsdeckung, Ladephase und Nachentladung. In einer Laufstunde gilt:

Qab(t)≥ε→QB(t)=QK(t)η(t)+QA(t)   (25)
QB(t) – Brennstoffverbrauch der Stunde [kWh]
Qab(t) – gesamte Abgabe des Kessels, einschließlich des Puffer-Anteils [kWh]
ε – Zahlenrand der Laufentscheidung [kWh], 10−9
QK(t) – brennstoffbasierter Anteil der Abgabe aus (13) [kWh]
η(t) – Wirkungsgrad der Laufstunde aus (16) bzw. (21) [–]
QA(t) – Anfahrverlust der Stunde aus (24) [kWh]

Steht der Kessel, entscheidet seine Betriebsbereitschaft:

b(t)={1H(d)=1odert−tletzt≤nN0sonst   (26)
b(t) – Betriebsbereitschaft der Stunde: 1 ja, 0 nein [–]
H(d) – Heiztag des Tages d, in dem die Stunde liegt, aus (9) [–]
tletzt – letzte Laufstunde des Kessels; vor seinem ersten Lauf gibt es keinen Nachlauf
nN – Nachlauf [h], Konstante 24
Qab(t)<εundb(t)=1→QB(t)=PB⋅Δt   (27)
QB(t) – Brennstoffverbrauch der Stunde, hier der Bereitschaftsverlust [kWh]
Qab(t) – Abgabe des Kessels; unter ε heißt: der Kessel steht [kWh]
b(t) – Betriebsbereitschaft aus (26) [–]
PB – Bereitschaftsleistung des Kessels [kW]
Δt – Länge eines Zeitschritts [h], 1

Steht der Kessel und ist er nicht betriebsbereit — an einem Tag, dessen Mittel die Heizgrenze erreicht, und nach Ablauf des Nachlaufs —, ist QB(t)=0. Der Lauf zählt je Kessel die Laufstunden hL, die Starts und die betriebsbereiten Stillstandsstunden hBer. Den Bereitschaftsverlust genau einmal je Stunde zu buchen, ist die zentrale Bedingung: Fiele die Wahl je Kanal, entstünde er in einer Stunde zweimal, und der Jahresnutzungsgrad kippte entsprechend.

Für jeden Kessel, der nicht mit Heizöl rechnet, führt der Lauf nebenher den höchsten Brennstoffverbrauch einer Laufstunde, samt Anfahrverlust; die Gasspitze ist die Summe dieser Jahreshöchstwerte:

PGas,max=∑Kessel ohne Heizoelmaxt∈LQB(t)Δt   (28)
PGas,max – Gasspitze des Projekts [kW]
L – Laufstunden des Kessels
QB(t) – Brennstoffverbrauch der Laufstunde aus (25) [kWh]
Δt – Länge eines Zeitschritts [h], 1
QGas,a<sGas→PGas,max=0   (29)
PGas,max – Gasspitze des Projekts [kW]
QGas,a – Gasverbrauch des Projekts im Jahr, Brennstoffgruppe Gase [MWh]
sGas – Schwelle, unter der die Gasspitze entfällt [MWh], Konstante 0,1

Schritt 9 — Jahresbilanz, Emissionen, Nutzungsgrad, Kennzahlen

Ist die Betriebsbereitschaft des Projekts größer 0, wird sie zum Deckel: Ein Kessel trägt höchstens so viele Bereitschaftsstunden, wie sie nach seinen Laufstunden übrig lässt.

hB>0→hBer=min⁡(hBer,max⁡(hB−hL,0))   (30)
hBer – betriebsbereite Stillstandsstunden des Kessels im Jahr [h/a]
hB – Betriebsbereitschaft des Projekts [h/a]
hL – Laufstunden des Kessels im Jahr [h/a]

Den Überhang nimmt der Deckel samt seinem Verbrauch PB⋅Δt je Stunde zurück, und das Laufprotokoll nennt ihn. Danach werden Nutzwärme und Verbrauch je Kessel auf MWh umgerechnet; der Verbrauch geht auf den Brennstoffzähler seiner Gruppe:

Zähler Brennstoff-Kennung IDB
Gas 1…5 und 14 (Biogas)
Öl 6…9 und 18…22
Koks 10
Kohle 11
Holz 12
Strom (Elektrokessel) 13 — kein Brennstoffzähler: Der Stromzähler erhält die Nutzwärme des Kessels, die Kesselganglinie wird zur Stromganglinie und geht in den Reststrombedarf ein
Pellets 15
Rapsöl 16
Tierische Fette 17
Sammelposten „Sonstige" alles Übrige, unter anderem 23 (Fernwärme), 24 (Sonstige Energieträger), 25 (Wasserstoff)

Die Emissionen folgen dem gemessenen Jahresverbrauch, Anfahr- und Bereitschaftsverlust eingeschlossen; ein Elektrokessel trägt keine Kesselemission, sein Strom wird über den Netzbezug bewertet:

mE=QB,a⋅fE1000   (31)
mE – Jahresemission [t für CO₂, kg für SO₂, NOₓ und Staub]
QB,a – Brennstoffverbrauch des Kessels im Jahr [MWh]
fE – Emissionsfaktor des Energieträgers [g/kWh für CO₂, mg/kWh für die übrigen]
1000 – Umrechnung; derselbe Teiler für beide Fälle, weil sich die zwei Katalogeinheiten um genau diesen Faktor unterscheiden

Der Jahresnutzungsgrad wird aus den Jahressummen gebildet, nicht aus Volllastwerten. Im Zähler steht dabei die brennstoffbasierte Nutzwärme QK,a — bei einem Kessel mit Quellpuffer ist das weniger als seine Abgabe, denn der Puffer-Anteil hat ihn keinen Brennstoff gekostet:

ηa=QK,aQB,a⋅100   (32)
ηa – Jahresnutzungsgrad des Kessels [%]
QK,a – brennstoffbasierte Nutzwärme des Kessels im Jahr [MWh]
QB,a – Brennstoffverbrauch des Kessels im Jahr, einschließlich Anfahr- und Stillstandsverlust [MWh]
100 – Umrechnung des Verhältnisses in Prozent [%]
ηa>ηa,max→ηa=ηa,neu;ηa<ηa,min→ηa=ηa,min   (33)
ηa – Jahresnutzungsgrad des Kessels [%]
ηa,max – obere Plausibilitätsgrenze [%], Konstante 110; darüber wird auf ηa,neu=108 gesetzt
ηa,min – untere Plausibilitätsgrenze [%], Konstante 1

Stand der Kessel das ganze Jahr — QK,a=0 oder QB,a=0 —, ist ηa=0. Neben dem Jahresnutzungsgrad bildet der Lauf vier Kennzahlen der Laufstunden L, ohne Anfahr- und Bereitschaftsverlust:

ηBetr=∑t∈LQK(t)∑t∈LQK(t)/η(t)⋅100   (34)
ηBetr – mittlerer Wirkungsgrad im Betrieb, wärmegewichtet [%]
QK(t) – brennstoffbasierte Wärme der Laufstunde [kWh]
η(t) – Wirkungsgrad der Laufstunde aus (16) bzw. (21) [–]
βm=∑t∈LQK(t)hL⋅Pnenn   (35)
βm – mittlere Laststufe im Betrieb [–]; der Reiter zeigt sie in Prozent
hL – Laufstunden des Kessels im Jahr [h/a]
Pnenn – thermische Nennleistung [kW]
ΔQTL=∑t∈L(QK(t)ηtr(t)−QK(t)η100)   (36)
ΔQTL – Brennstoff aus Teillast gegenüber Nennlast [kWh/a]; negativ, wo die Teillast Brennstoff spart
ηtr(t) – trockene Teillastkennlinie aus (19); ohne Brennwertkennlinie der Wirkungsgrad aus (16) [–]
η100 – Wirkungsgrad bei Nennlast [–]
ΔQBW=∑t∈L(QK(t)η(t)−QK(t)ηtr(t))   (37)
ΔQBW – Brennstoff aus Brennwertnutzung [kWh/a]; negativ, wo die Kondensation Brennstoff spart; ohne Brennwertkennlinie 0
η(t) – Wirkungsgrad der Laufstunde aus (21) [–]
ηtr(t) – trockene Teillastkennlinie aus (19) [–]
ϑRL,m=∑t∈LQK(t)⋅ϑRL(t)∑t∈LQK(t)   (38)
ϑRL,m – mittlerer Rücklauf im Betrieb, wärmegewichtet; nur mit Brennwertkennlinie [°C]
ϑRL(t) – Rücklauf der Laufstunde aus (17) [°C]

Zusammen sind ΔQTL und ΔQBW der Mehrbrennstoff gegenüber einem Betrieb mit η100. Mit Brennwertkennlinie zählt der Lauf außerdem die Brennwertstunden und ihre Wärme. Weil QB,a Anfahr- und Stillstandsverluste enthält, liegt ηa höchstens bei ηBetr, und zwar umso tiefer, je kürzer und je seltener der Kessel läuft. Beim Brennwertkessel können beide über η100 liegen: Teillast und ein Rücklauf unter dem Taupunkt heben den Wirkungsgrad über den Nennlastwert.

Zahlenrand. Jede Betriebsentscheidung des Kessels trägt einen Zahlenrand: ob er läuft (Abgabe mindestens ε), ob ein Tag Heiztag ist, ob eine Stunde taktet (an beiden Enden von (22)), wie viele Starts sie zählt (an den Vielfachen eines Mindestlaufs) und ob eine Stunde Brennwertstunde ist. Als erreicht gilt eine Schwelle, wenn der Wert sie bis auf 10−9 zuzüglich 10−12 ihres eigenen Betrages erreicht. Das ist Rechentechnik, keine Fachtoleranz: Ohne den Rand entschiede die letzte Stelle einer Gleitkommazahl. Die Kennlinien (16), (19) bis (21) sind stetig und brauchen keinen Rand.

Grenzen und Annahmen

  • Die fünf Emissionsspalten des Kesselkatalogs CO₂, SO₂, NOₓ, CO und Staub rechnen nicht mit. Sie lassen sich am Kessel pflegen, der Lauf holt die Faktoren fE aber aus dem Emissionskatalog des Energieträgers — dieselbe Quelle wie beim BHKW. Gepflegt werden sie im Aufklapper „Alle Daten anzeigen"; die Parameterverwendung führt sie als „nur Anzeige" (Herstellerangabe).
  • Der Faktor folgt dem Berechnungsmodus. Steht das Projekt auf „CO₂-Äquivalent", ist fE für CO₂ die gewichtete Summe der ausgewählten Emissionsarten (GWP100) statt des reinen CO₂; SO₂, NOₓ und Staub bleiben in beiden Modi unverändert.
  • Kein CO in der Bilanz. Der Emissionsarten-Katalog führt keine Art „CO", und der Brennstoffkatalog hat keine CO-Spalte; die CO-Emission des Kessels ist deshalb immer 0.
  • Die Teillastkennlinie ist eine Gerade zwischen zwei Prüfpunkten. Unter 30 % Last bleibt der Wirkungsgrad bei η30; weitere Stützstellen kennt das Modell nicht. Die Normvorgaben (4) bis (6) sind gerundete Werte ohne Produktbezug; für Brennwertkessel ist (4) vorsichtig, Herstellerangaben liegen meist höher. Ein schlechterer Teillastwirkungsgrad wirkt nur mit einem gepflegten η30 unter η100 oder beim Standardkessel.
  • Die Brennwertkennlinie ist eine Näherung je Brennstoffgruppe. Taupunkt, Δ30 und Hs/Hi sind gerundete Werte, keine Tafel einer Norm; Δ30 für Holz und Pellets ist eine eigene Ableitung. Der Gewinn steigt linear mit sinkendem Rücklauf und hängt sonst nicht von der Last ab. Der Rücklauf steht für die Stunde fest, bevor der Kessel rechnet; dessen Leistung wirkt in derselben Stunde nicht auf ihn zurück, und ohne Kopplung, Speicher oder Paar gilt fest 50 °C. Ohne Brennwertkennlinie rechnet ein Brennwertkessel in Teillast mit dem Gewinn, den η30 bei 30 °C Rücklauf enthält, gleich, wie warm der Rücklauf ist.
  • Die Startzahl ist eine Obergrenze. (22) nimmt an, dass jeder Lauf genau eine Mindestlaufzeit dauert; eine Wärme knapp unter Pmin⋅Δt zählt mit der Vorgabe 10 min sechs Starts. Wasserinhalt von Kessel und Anlage, Mindestpausen und die Lage der Starts in der Stunde bildet das Modell nicht ab. Der Anfahrverlust ist eine Brennstoffmenge je Start; seine Vorgabe (6) ist eine eigene Abschätzung.
  • Der Bereitschaftsverlust ist eine feste Leistung (27), unabhängig von Kesseltemperatur, Last und Speicherzustand; ein Prozentwert wird nach (7) einmal auf die Nennleistung umgerechnet; er fällt nur in betriebsbereiten Stillstandsstunden an. Heiztag und Nachlauf sind dabei ganze Tage bzw. feste 24 Stunden; ein Kessel, der im Sommer täglich läuft, bleibt so auch über der Heizgrenze betriebsbereit. Heizgrenze und Betriebsbereitschaft gelten für alle Kessel des Projekts.
  • Die Gasspitze zählt jeden Kessel, der nicht mit Heizöl rechnet (28) — neben einem Gaskessel also auch einen Holz-, Pellet- oder Elektrokessel. Sie entfällt nur, wenn das Projekt kaum Gas verbraucht (29).
  • Keine hydraulische Grenze zwischen Quellpuffer und Kessel. Der Speicher hat eine Lade- und Entladeleistungsgrenze; einen eigenen Wärmeübertrager zwischen Puffer und Kessel kennt das Modell nicht. In (14) steht deshalb, was der Speicher abgeben kann, und keine Übertragerleistung.
  • Höchstens zehn Kessel je Projekt.
  • Investitions-, Wartungs- und Brennstoffkosten sind Sache der Wirtschaftlichkeit, nicht des Laufs; der Lauf liefert ihr die Mengen.

Ergebnisse und wo sie stehen

  • Simulationsergebnis, Reiter „Heizkessel" — Gruppe „Wärme" mit Wärmebedarfsdeckung, Restwärmebedarf am Stufeneingang, Wärmeproduktion der Spitzenkessel, Quellwärme aus der Kaskade und Restwärmebedarf nach Kessel; der Brennstoffverbrauch je Zähler; die Gruppe „Betrieb", summiert über alle Kessel, mit Betriebsstunden hL, Starts, Bereitschaftsstunden hBer und Bereitschaftsverlust, mit einem Brennstoffkessel dazu ηBetr, ΔQTL, Taktstunden und Anfahrverlust, mit Brennwertkennlinie ϑRL,m, die Anteile der Brennwertstunden und ihrer Wärme und ΔQBW; die Kesseltabelle je Kessel mit Wärme, Jahresnutzungsgrad ηa, Starts, η30 (mit „(Vorgabe)", wenn das Feld leer ist), ηBetr und βm, mit Brennwertkennlinie dazu ϑRL,m und dem Anteil der Brennwertstunden; die Ganglinie der Wärmelast; am Ende die Gruppe „Auslegung" mit der Gesamten Wärmeleistung der Heizkessel und der Gasspitze PGas,max als „Maximale Brennstoffleistung Gas (Hu)". Die Emissionen stehen im Bericht und in der Wirtschaftlichkeit, nicht im Reiter.
  • CSV-Export des Reiters „Heizkessel" — je Brennstoffkessel η(t) jeder Stunde, mit Brennwertkennlinie auch ϑRL(t); in Stillstandsstunden steht 0.
  • Simulationsergebnis, Reiter „Übersicht" — der Anteil des Kessels an der Wärmedeckung und der verbleibende Restwärmebedarf.
  • Simulationsergebnis, Reiter „Ergebnis", Blatt „Wärmebedarfsdeckung" — die Wärme QK(t) der Kessel als Reihe neben den übrigen Erzeugern, wahlweise als Deckung je Bedarfsart.
  • Simulationsprotokoll — je Brennstoffkessel η100, η30 und die drei Taktwerte samt Herkunft (gepflegt oder Normvorgabe), die Stützwerte der Brennwertkennlinie und die Herkunft ihres Rücklaufs, Heizgrenze und Zahl der Heiztage, im Jahr Laufstunden, Starts, Laufphasen, Taktstunden, Anfahrverlust, Bereitschaftsstunden und Bereitschaftsverlust, gedeckelte Bereitschaftsstunden, eine Bereitschaftsleistung über sB der Nennleistung, ein Brennwertkessel, dessen Rücklauf in mindestens der Hälfte der Laufstunden am oder über dem Taupunkt liegt, dazu mehr als zehn Kessel, nicht hinterlegte Kessel, wirkungslose Quellbezüge und Kessel zwischen zwei Erzeugern derselben Speicherstufe.
  • Bericht — je Stand die Kesseltafel mit Jahresnutzungsgrad, Brennwertbetrieb nach Stunden und nach Wärme und Starts.
  • Bericht und Wirtschaftlichkeit — Brennstoffmengen, Gasspitze PGas,max und Emissionen gehen von hier in die Kosten- und CO₂-Rechnung.

Bezüge