Thermische Masse
Die Wärmespeicherfähigkeit beschreibt, wie viel Wärme die Baustoffe eines Gebäudes aufnehmen können. Wenn sich die Luft erwärmt, nehmen Wände und Böden einen Teil der Wärme auf. Kühlt die Luft ab, geben sie die Wärme wieder ab. Je mehr Masse sich innerhalb der Dämmung befindet, desto langsamer verändert sich die Raumtemperatur.
Mit der Zeitkonstante lassen sich Häuser vergleichen: Sie ist die je Kelvin (einem Grad Temperaturänderung) gespeicherte Wärme, geteilt durch den Wärmeverlust je Kelvin. Sie schätzt ab, wie lange ein Haus nach dem Abschalten der Heizung braucht, um sich der Außentemperatur anzunähern. Ein schweres, gut gedämmtes Haus hat eine lange Zeitkonstante von Stunden oder Tagen. Ein leichtes, undichtes Haus hat eine kurze.
Pro Tag wirkt nur ein Teil der Masse
Die Wärme eines täglichen Zyklus dringt nur begrenzt tief ein. Die übliche Messgröße ist die periodische Eindringtiefe (EN ISO 13786): die Tiefe, in der eine Temperaturschwankung über 24 Stunden auf etwa ein Drittel ihrer Größe an der Oberfläche gesunken ist. Bei Beton sind das je nach Mischung etwa 10 bis 15 cm. Der obere Teil einer üblichen 15-cm-Platte folgt der täglichen Schwankung, der Rest reagiert über mehrere Tage. Mehr Dicke bringt weniger, als die Wärmekapazität vermuten lässt. Ein wärmedämmender Bodenbelag würde den Effekt zusätzlich verringern.
Wirkung auf Spitzentemperaturen
Im Sommer nimmt die Gebäudemasse tagsüber Sonnenwärme und interne Wärmequellen auf. Deshalb ist die höchste Innentemperatur niedriger und wird später erreicht als in einem leichten Haus mit denselben Fenstern. Nachts wird gespeicherte Wärme wieder abgegeben. Ist die Nacht warm und das Haus geschlossen, bleibt es abends warm. Der nächste Tag beginnt dann mit weniger Aufnahmekapazität. Die Masse verzögert und dämpft eine Wärmelast, sie beseitigt sie nicht. Außenverschattung, Lüftung und Kühlung bestimmen, wie viel Wärme die Masse erreicht und wie viel wieder abgeführt wird.
Im Winter speichert die Masse die Nachmittagssonne und hält die Temperatur am Abend stabiler. Sie verlangsamt auch die Reaktion auf den Thermostat. Bei der voreingestellten Nachtabsenkung (die Solltemperatur sinkt von 21 °C am Tag auf 19 °C von 22:00 bis 06:00; Sie können die Temperaturen ändern, nicht aber die Uhrzeiten) kühlt ein schweres Haus über Nacht langsam ab und braucht morgens länger zum Aufheizen. Bei Fußbodenheizung ist das besonders deutlich, weil die Rohre in der Bodenplatte liegen. Die Wärmequelle erwärmt zuerst die Platte, dann die Luft.
Was das Modell nicht tut
Der Thermostat folgt nur seinem Zeitplan. Das Modell heizt das Haus nicht vor kalten oder teuren Stunden vor. Auch der Stromdispatch (der Schritt, der für jede Kilowattstunde ihre Quelle bestimmt) nutzt die Bodenplatte nicht als Speicher. Zuerst wird der Wärmebedarf des Hauses berechnet, dann übernimmt der Dispatch diesen Bedarf unverändert.
Grenzen des Modells
- Die Baumasse ist keine Eingabe. Die Wände bestehen im Modell unabhängig vom Baujahr aus einer allgemeinen Mauerwerksschicht innerhalb der Dämmung. Ein Ziegelhaus und ein Haus aus Betonblöcken werden daher gleich modelliert.
- Holzrahmenhäuser sind noch nicht abgedeckt. Holz speichert viel weniger Wärme als Mauerwerk. Ein Lauf würde daher überschätzen, wie stabil die Temperatur in einem solchen Haus bleibt.
- Innenmasse und Material sind festgelegt. Schwerere oder leichtere Innenräume lassen sich nicht testen.
- Möbel, Teppiche, Vorhänge und abgehängte Decken werden nicht einzeln modelliert, obwohl sie die Wirkung der Masse beeinflussen.
- Jedes Geschoss ist eine thermische Zone. Die Masse wird über das ganze Geschoss verteilt und nicht raumweise.
- Um den Effekt zu beurteilen, vergleichen Sie Läufe mit demselben Wetter und anderen Thermostattemperaturen oder Verschattungen. Lesen Sie dazu die stündliche Raumtemperatur ab.