Heizwärmeverbrauch: Wettereffekte rausrechnen

  • Hallo!


    Würde gerne meinen Heiwärmeverbrauch besser beurteilen.

    Ich sehe 3 große Einflussfaktoren: Außentemperatur, Anlageneinstellung, Benutzerverhalten.


    den ersten würed ich gerne rausrechnen bzw. zumindest sichtbar machen. Da gibts doch was mit Heizgradtagen..


    Außentemperaturdaten an meinem Haus über die letzten Jahre liegen mir in hoher Auflösung (ca. 5- minütlich) vor. Durchschnittswerte für jeden Tag auch.


    Mein Heizwärmeverbrauch:


    2017: 12.200kWh

    2018: 11.470kWh

    2019: 11.000kWh

    2020: 9.500kWh


    Finde es ja gut, dass es weniger wird. Die Größenordnung aber überrascht.

  • Interessante Idee... steht bei mir in ähnlicher Form auch auf der Agenda, zumal ich die entsprechenden Daten auch habe (sogar mit 1 min Auflösung).


    Ein Ansatz entsprechend der Idee der "Heizgradtage" wäre eine Bewertung in "Gradminuten" ähnlich dem, wie z.B. Nibe das auch zum Steuern der WP benutzt.


    Wenn du drinnen z.B. 22C haben willst und es draußen 2C sind, dann zählt jede Minute als 20 GM. Damit kannst du für jedes der Jahre eine Menge an GM ausrechnen, die von der Heizung quasi auszugleichen war.


    Ich vermute aber, dass das so nicht klappt, weil es sowohl die inneren Gewinne als auch die solaren Gewinne ignoriert. Von daher wäre es vermutlich schlauer, nicht von der Zielinnentemperatur ausgehen, sondern von der Heizgrenze, denn oberhalb davon wird ja nicht mehr geheizt. Wenn die Heizgrenze also z.B. bei 11C liegt, würde eine Minute mit AT 2C also als 9 GM in die Rechnung eingehen.


    Das könnte man ja beides mal ausrechnen und schauen, ob es zu deinen Verbrauchswerten passt (sprich, eine Korrelation der GM zur Heizwärme existiert), wobei man da natürlich vorsichtig sein muss, weil das Haus am Anfang vermutlich noch nicht ganz trocken war und darum auch noch Energie zum Trocknen gebraucht wurde.


    Bei uns ist der Effekt ähnlich... im ersten Jahr nach Einzug waren es um die 10000 KWh, im ganzen Jahr 2020 waren es lediglich 7694. Wirklich sinnvoll vergleichen kann ich aber erst im Februar, denn da wohnen wir dann genau 2 Jahre im Haus. Ich vermute aber, dass das milde Wetter 2020 einen wesentlichen Einfluss hat. Auch die PV-Ausbeute war höher denn je (mit Monatsrekorden in März, April und Mai): knapp über 12000 KWh statt sonst 9800 (hier gibt es mehr Daten, weil die Anlage schon lange vor Einzug lief).

  • Da gibts doch was mit Heizgradtagen..

    Ich rechne für einen Vergleich meist mit den Gradtagszahlen, genauer gesagt G20/15, also Heizgrenze 15°C und der mittleren Außentemperatur pro Tag.

    Je nach Gebäude könnte man auch mit G20/12 o.ä. rechnen. Wichtig ist, dass man die Bedingungen über die Jahre gleich behält.

    Man könnte natürlich auch auf Stundenbasis rechnen oder noch feiner abgestuft, aber wirklich sinnvoll ist das nicht, zumindest nicht für einen Jahresvergleich. Genau genommen müsste man dann auch die Raumtemperaturen im gleichen Raster mit einbeziehen.


    Ich erfasse also pro Tag und summiere über den Monat auf (für Monatsvergleich), und dann die Summe über das komplette Jahr für einen Jahresvergleich.


    Bei mir schwanken dann die Jahreswerte in den letzten 10 Jahren zwischen 3.375 (2014) und 4.365 (2010). Für das Jahr 2020 habe ich die Daten noch nicht vollständig verarbeitet, in 2019 waren es 3.785 und in 2018 waren es 3.797. Durchschnittlich über die letzten 10 Jahre gemittelt waren es 3.751.


    Beim Summieren der Monatswerte erfasse ich 2 Jahreswerte, einmal den theoretischen Wert (GTZ 20/15) und den Wert während der Monate an denen ich tatsächlich heize (typ. 1. Okt. bis 30. Apr.). Das Haus und die Heizung verhalten sich nie ideal, da gibt es schon mal Tage mit höherer AT aber kein Sonnenschein, oder im Frühsommer (Mai oder gar Juni) kalte Tage mit viel Sonnenschein. Die Theorie besagt dann, dass ich heizen müsste, tatsächlich bleibt die Heizung aber aus.


    Die GTZ sind für mich ein Indikator, auch wenn sie auf eine Nachkommastelle genau berechnet werden. Nach Witterungsbereinigung sollte man trotzdem im Hinterkopf behalten, dass es eine Unsicherheit im Bereich +-5% (oder höher) gibt.

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  • Da die vom DWD ermittelten Gradtagszahlen bereits die "Tagessumme" der Stundenwerte darstellen, ist eine genauere Aufschlüsselung meiner Meinung nach unnötig, zumal durch die Summenbildung kleinere Einzelabweichungen kompensiert werden und so die Vergleichbarkeit verbessern, eine verständliche graphische Ablösung sogar erst ermöglichen.

    mit Gruß aus Berlin, der Skeptiker


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  • ich denke auch, dass dass eine feinere Auflösung als 24h unnötig ist, gerade bei meiner schweren Bauweise mit der hohen Dämpfung und Phasenverschiebung.


    Werde mir mal was programmieren und ich denke für ein H't Gebäude mit 0,33 (incl. 0,1 pauschalen Wärmebrücken) sollte 12° als Heizgrenze passen.

  • ich glaube, dass die Strahlungsintensität der Solarstrahlung einen größeren Einfluss auf den Heizwärmeverbrauch hat als die Außentemperatur.


    An sonnigen Tagen benötigen neubautypisch gedämmte Häuser mit guter Ausrichtung von Fensterflächen selbst bei sehr niedrigen Außentemperaturen wenig Zuheizung.

  • Kann ich bestätigen, leider nicht mit Zahlen. Aber ich kann mich erinnern, dass es sonnige Abschnitte gab, bei denen wir die Heizung ausgeschaltet hatten. Ich muss aber mal nachschauen, ob schon im Winter oder erst in der Übergangszeit. Leider steht vor unserem Haus ein großes Gebäude etwas erhöht und somit ist im Winter zumindest das EG erst ab einem bestimmten Sonnenstand wieder besonnt.

    Nothing is forever, except death, taxes and bad design


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  • Stimmt. Wenn die Sonne scheint schaffen wir es in der Wohnung locker auf 25 Grad und mehr.

    Man kann dann praktisch ohne Lüftungswärmeverluste lüften. :)

    Gefährlich ist's, wenn Dumme fleißig werden!

  • ist bei mir auch so. Solare Erträge sind aber viel schwieriger zu messen und zu berechnen.


    Wobei man mit einer Photovoltaik am Dach schon ein gutes Maß hätte. Nur bei Schnee drauf wieder nicht.


    Dieser Dezember war derat unterdurchschnittlich. Gefühlt sowieso, aber 50% unterm langjährigen Mittel (solare Strahlungsenergie).

    Im Januar setzt sich das fort...

  • Ich kenne jetzt kein Modell bei dem die Sonneneinstrahlung erfasst würde. Leider lässt sich der solare Ertrag noch schwerer vorhersagen als die Außentemperaturen.

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  • Das lässt sich mit einer kleinen Solarmesszelle die 45° Neigung hat oder mehr, ganz gut analysieren bzw messen.

    Ich hab für meine PV Anlagen mir damals einen Universaldatenlogger von Metecontrol eingebaut, samt Strahlungsmesser. Der misst die Strahlungsintensität in W/m²

    Könnte man diesbezüglich nutzen und entsprechend Jahreszeit / Sonnenstand umrechnen.

    Das hat dann auch kaum negativen EInfluss vom Wetter, wenn der Sensor senkrecht ausgerichtet ist, durch Schnee ect.

    :bier: Es gibt jetzt eine App, die blinkt, wenn man ohne Mundschutz trinkt, es sei denn, es ist Frankenwein, denn der frisst ein Loch hinein.

  • cool!

    mach das doch mal! Ich bin überzeugt, dass zukünftige Heizungssteuerungen am Gebäude einreguliert werden und dann auch die Effekte der Solarstrahlung berücksichtigen.

    Und dann irgendwann werden diese auch die Wettervorhersage berücksichtigen (hoffentlich!)

  • Ich denke ohne Sonnenstandsmesser wird es halt nur halb-gut. Wenn hier die Sonne scheint haben wir in den Südzimmern (große Fensterflächen) sehr hohen Wärmeeintrag wenn nicht verschattet wird. Nach der Sonne ist aber auch schnell wieder der Effektvorbei (70er Jahre Bau halt)


    18.12.:


    Für so Dinger gibt es ja auch verschiedene Bauanleitungen im Netz. Ich weiss noch nicht so recht was ich von den Widerstandsbasierten Lösungen in nem Glas halten soll - die haben bestimmt auch eine gewisse Dämpfung und man muss sicherlich auch Winter (Erwärmung langsamer) von Sommer (Erwärmung schneller) unterscheiden - also die AT noch berücksichtigen. Ich könnte mir vorstellen das Photo-Methoden besser sind.... aber vielleicht irre ich.


    Ich hatte mir sowas mal für automatische Verschattung überlegt - aber wahrscheinlich wirds bei der Überlegung bleiben.


    Was mich bei der Heizungssteuerung nervt ist, das solare Effekte in der Regel ignoriert werden - obwohl die VL-Temp sicherlich um ein paar ° gesenkt werden könnte in der Zeit der Sonneneinstrahlung. Evtl. kann das eine ausgeklügelte Heizungsregelung mit Raumtemperaturunterstützter Regelung die halt nicht nur in einem Referenz-Raum misst sondern mehrere Räume zur Messung hat und die Ergebnisse klug interpretieren kann.....


    Habe ja eine moderne Heizung erst seit kurzem Die kW-Verbrauchsangaben von der kann man sich aber auch schenken - mit dem Gasverbrauch haben die nix gemein. Das hat mir inzw. auch Buderus bestätigt das man von denen nicht auf den Primärenergiebedarf schliessen kann.


    Somit muss ich weiter Gaszähler ablesen - das hab ich noch nicht automatisiert....


    Somit lese ich öfters mal den Gaszählerstand ab und hole mir den aktuellen Monatsbrennwert ab... ergibt dann für 2019 (WW damals noch über DLE) z.B.


    Monatsmittelwerte besorge ich mir über wetterkontor.de


    Wenn man sich Febraur und November anschaut finde ich bei quasi gleicher Durchschnittstemperatur einen ziemlich deckungsgleichen Gasverbrauch.


    Nun mit WW wird das sicherlich noch etwas störanfälliger da nun neben dem Wetter auch noch die WW-Nutzung eine Rolle spielt.....

  • Sonnenstandsmesser

    so ein Quatsch, dass muss man nun wirklich nicht messen, sondern kann es berechnen. Uhrzeit, Ort => Elevation, Azimut,


    Mit einer nachgeführten Messzelle die immer genau 90° zur Sonne steht könnte man den direkten Strahlungsanteil messen (ggf. beheizen wg. Schnee), mit einem Globalstrahlungsmesser (omnidirektional) den Rest.


    Mit einem Modell der Fensterflächen (Größe, Ausrichtung, Verschattung, Durchlassgrad je nach Aufprallwinkel) könnte man dann ziemlich exakt berechen welche Strahlungsenergie eingetragen wird. Das Smarthome liefert auch gleich Jalousie- und Rollopositionen, und die werden auch berücksichtigt.


    Ganz einfach, das alles :D

  • Was mich bei der Heizungssteuerung nervt ist, das solare Effekte in der Regel ignoriert werden - obwohl die VL-Temp sicherlich um ein paar ° gesenkt werden könnte in der Zeit der Sonneneinstrahlung. Evtl. kann das eine ausgeklügelte Heizungsregelung mit Raumtemperaturunterstützter Regelung die halt nicht nur in einem Referenz-Raum misst sondern mehrere Räume zur Messung hat und die Ergebnisse klug interpretieren kann.....

    Dieses Thema habe ich mit Achim (Kaiser) vor etwa 15 Jahren lange diskutiert. Wir kamen zu einem ähnlichen Ergebnis, dass es nicht ausreicht den möglichen solaren Ertrag zu erfassen. Knackpunkt war, soweit ich mich erinnere, dass sich die solare Energie höchst unterschiedlich innerhalb eines Gebäudes auswirkt. Eine pauschale Reduzierung der Heizwassertemperatur ist daher nicht möglich. Erschwerend kommt hinzu, dass sich die Auswirkungen zeitlich verzögern, und das unterschiedlich je nach Räumlichkeiten.


    Im nächsten Schritt sind wir dann bei einer raumweisen Regelung gelandet, über el. regelbare Ventile pro Raum (oder Miniatur-Pumpen o.ä.), aber vorher muss die Raumtemperatur erfasst und die Verzögerungszeit berücksichtigt werden.


    Am Ende kamen wir zu dem Ergebnis, viel Aufwand für einen überschaubaren wirtschaftlichen Nutzen. Ich müsste diesen Ansatz noch einmal mit heutigen Energiepreisen rechnen, vermute jedoch, dass sich an der grundsätzlichen Situation nicht viel verändert hat. Das wirtschaftliche Einsparpotenzial dürfte sich irgendwo im zweistelligen Eurobereich pro Jahr abspielen, gerade bei Gebäuden mit zeitgemäßer Dämmung.

    Man müsste das Thema unter Hobby verbuchen, was die meisten Menschen wohl weniger interessieren dürfte.

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  • Äh und Wolken? Gibt es eine kluge Berechnung wie sich die durch Wolken verschattete Sonne auf genau mein Haus auswirkt? Ich denke nicht. Und ich merke bei der Erwärmung meiner Zimmer ganz eindeutig einen Unterschied zwischen Sonne hinter Wolken oder nicht. Und genau darum geht es mir. Das ich den Stand der Sonne berechnen kann ist mir völlig klar. Mir geht es jedoch um den Effekt der Wolken. "Sonnenstandsmesser" war vielleicht der falsche Term.....

  • dass sich die solare Energie höchst unterschiedlich innerhalb eines Gebäudes auswirkt.

    Korrekt, kann ich bestätigen.

    Am Ende kamen wir zu dem Ergebnis, viel Aufwand für einen überschaubaren wirtschaftlichen Nutzen

    Das wirtschaftliche Einsparpotenzial dürfte sich irgendwo im zweistelligen Eurobereich pro Jahr abspielen, gerade bei Gebäuden mit zeitgemäßer Dämmung.

    Auch hier stimme ich zu. Das System ist ganz schön ausgereizt, hier könnte man sagen.. die Energie ist einfach noch viel zu billig ;)


    Äh und Wolken? Gibt es eine kluge Berechnung wie sich die durch Wolken verschattete Sonne auf mein Haus auswirkt?

    Natürlich nicht. Aber unter "Sonnenstand" verstehe ich die Position der Sonne relativ zu einem Punkt auf der Erdoberfläche. Und den kann man berechnen.

    Was du meinst ist die solare Strahlungsenergie, die auch noch durch diverse andere Effekte (Wolken, Saharastaub, Nebel...) beeinflußt wird. Die muss man dann messen. Man kann diesen Messwert aber besser interpretieren, wenn man den berechneten Sonnenstand berücksichtigt.

  • Korrekt, kann ich bestätigen.


    dass sich die solare Energie höchst unterschiedlich innerhalb eines Gebäudes auswirkt. Eine pauschale Reduzierung der Heizwassertemperatur ist daher nicht möglich.

    Ja klar - die anderen Räume die nicht der Sonneneinstrahlung direkt ausgesetzt sind haben kaum einen messbaren Effekt. Jedoch - Theorie:

    1.) Raum mit Sonneneinstrahlung kann Durchfluss in der Heizung reduzieren

    2.) VL Temp kann um 1-2 ° gesenkt werden

    3.) Andere Räume ohne thermischen Einfluss können Durchfluss der Heizung erhöhen um die VL-Temp-Senkung auszugleichen


    Aber ja... mir ist das schon klar mit der Temperaturreglung und dem zeitlichen Versatz (PID Regler usw - hatte mal ein paar Jahre Reglungstechnik vor Ewigkeiten). Man müsste quasi die Sonneneinstrahlungseffekte prognostizieren können um im Vorlauf die Aktionen auszulösen - sonst karrt man nur hinterher und das bringt weniger bis kaum was.


    Ist auch klar dass die Senkung der VL für 1-2° für 3-4h auch kaum was bringen... ob die Heizung nun 39° oder 37° fährt für 3h dürfte sich kaum bemerkbar machen.


    Aber es ging (mir) ja ums Prinzip ;)


    Und ich wollte nur sagen - wenn man die AT rausrechnen will, dann müsste man halt eigentlich auch noch Effekte durch Sonneneinstrahlung rausrechnen.....

  • 3.) Andere Räume ohne thermischen Einfluss können Durchfluss der Heizung erhöhen um die VL-Temp-Senkung auszugleichen

    ehrlich gesagt bezweifle ich dasss das so einfach geht.

    1. ist dafür die Hydraulik ja gar nicht ausgelegt. Bei mir z.B. regelt die Heizkreispumpe selbstständig auf einen konstanten Druck, damit eben gleicher Druchfluss in den Einzelkreisen unabhängig von den anderen Kreisen herscht. Ggf. kann man das in Grenzen anders lösen.

    2. aber glaube ich, hat der Durchfluss gar nicht so großen Einfluss. Ich brauche ja das Delta T am Übergang Fußboden/Luft, DAS ist meine ich doch der begrenzende Faktor. oder?

  • Wahrscheinlich ist das bei Fußbodenheizungen das alles noch viel unwichtiger. Bis da dann so geringe VL Temperaturänderungen überhaupt ankommen... Da muss man wahrscheinlich schon ordentlich im Vorfeld justieren nur ist die Frage wie gut man für sein Haus überhaupt prognostizieren kann. Ich sprach mehr so von traditionellen Heizkörpern mit Heizkurven im Bereich 55°-65°. Wahrscheinlich ist der Effekt erst spürbar wenn die Sonne wieder weg ist:yeah:

  • Nur im das mal weiterzuspinnen.


    Man befestigt an der Hauptfasse gen Süden einen Sensor der die Strahlungsenergie misst.

    Diese lässt sich bezogen auf Angaben der Sensorausrichtung und der Fassadenausrichtung sowie der Jahres und Uhrzeit berechnen was aktuell auf die Fassadenfläche einschlägt an Energie.

    Nach dem Digitalen Model in PC wird dann die Solare Stahlungsgewinn via Mauerwerk, Dach und Fenster/Glasfläche berechnet.


    Man hat dann sozuagen eine Aktuelle Berechnung der Solaren Gewinne und kann die auf die hinterlegt Heizlastberechnung einrechnen. die Variablen enthält wie (aktuell gewünschte Raumtemperatur)

    (Lüftungseintrag)

    (EInstellung der Verschattung)

    =

    Aktuell benötigte Heizenergie über die Heizflächen

    Daraus berechnet sich dann die nötige Vorlautemperatur und Heizmittelmenge.

    Das lässt sich wiederum über einen Vor und Rücklaufsensor der Heizflächen berechnen anhand der Pumpenkennlinie und der dazu variabel angesteuerten Pumpenleistung.



    Ob das ganze ein Rasperry zu berechnen vermag? Keine Ahnung. möglich.

    Schlimmer ist eher der tiefgreifende Eingriff in die Pumpe mit PWM Ansteuerung, Dazu bedarf es dann einem Erzeuger ohen Interne Pumpe oder eine Open Source Steuerung des Herstellers.


    Als Ersatz für den Strahlungssensor, der nicht wirklich teuer ist, kann man auch 3 Sensoren im Schichtaufbau der Fassade einsetzen.


    Materialkosten? Geschätzt 1000€, Zeitaufwand , ein Programmierer kost -100-200€ die Stunde. Ohne das Grundgerüst miteinzurechnen, Ergo nur die Daten einpflegen aus Heizlastberechnung und co geht gewiss ein halber Tag drauf sowie mehrmaliges nachjustieren. Ergo vielleicht nochmal 1000€

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  • Schlimmer ist eher der tiefgreifende Eingriff in die Pumpe mit PWM Ansteuerung, Dazu bedarf es dann einem Erzeuger ohen Interne Pumpe oder eine Open Source Steuerung des Herstellers.

    Theoretisch richtig, praktisch schätze ich die mögliche Heizkostenersparnis dagegen auf genau nullkommanull.

    Natürlich würde man in dem Augenblick, wo die Strahlungsenergie heizt, die Temperaturen und den Verbrauch senken können. Wenn man es aber nicht tut (bzw. nur über stinknormale ERR), dann wird der Temperaturüberschwinger der Raumtemperatur halt minimal größer und hält dafür länger an. Sprich die Energie die ich während der Sonneneinstrahlung überflüssigerweise reinstecke geht nicht verloren, sondern wird einfach für z.B. die kommende Nacht schon vorab im Haus gespeichert.

  • Sprich die Energie die ich während der Sonneneinstrahlung überflüssigerweise reinstecke geht nicht verloren, sondern wird einfach für z.B. die kommende Nacht schon vorab im Haus gespeichert.

    insbesondere bei Wärmepumpen unterschlägst du die bessere Effizienz bei niedrigeren VL-Temperaturen!

  • insbesondere bei Wärmepumpen unterschlägst du die bessere Effizienz bei niedrigeren VL-Temperaturen!

    Ja, aber wie groß ist dieser Effekt wohl?

    Meine FBH läuft bei 0 Grad Außentemperatur gerade mit 28°C VL. Wie weit soll denn da runtergeregelt werden, wenn gerade die Sonne scheint? Gar nicht, sonst würden die Zimmer, die nicht von der solaren Einstrahlung profitieren, zu kalt werden. Also machen die ERR in den Südzimmern zu, und das war es.

  • ...ich lasse einfach alle Zimmertüren und ERR offen und freue mich an sonnigen Tagen über die Möglichkeit, praktisch ohne Verlust Lüften zu können.

    Gefährlich ist's, wenn Dumme fleißig werden!

  • Ja, aber wie groß ist dieser Effekt wohl?

    Bei unsere ganze Diskussion hier geht es um Effekte, die keinen praktischen Nutzen bzgl Energieeffizienz haben, weil der Einfluss zu groß ist.


    Wobei man beim Eintrag durch die Sonne ggf. Komfort heranführen könnte. Die ERR ist idR viel zu träge, und der Raum überheizt erstmal. Andererseits kann man da im der Heizperiode auch durch Lüften gegensteuern.

  • ich habe also etwas unterschlagen, was keinen praktischen Wert hat. Da sind wir einer Meinung!

    Nein, so kann ma ndas nicht sagen, aber vielleicht meine erste Zeile überlesen, denn daraufhin hast du ja dann geantwortet,


    Nur im das mal weiterzuspinnen.

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  • Wobei man beim Eintrag durch die Sonne ggf. Komfort heranführen könnte. Die ERR ist idR viel zu träge, und der Raum überheizt erstmal.

    Das ist ja bei nahezu jeder Temperaturregelung so wenn es keine Prognose-Funktion gibt (die auch Annahmenbasiert sein kann) da Temperaturänderungen halt leider immer sehr träge sind (Wenn man nicht mit Medien von -40° und + 500° kühlen und heizen möchte) und einiges an Vorlauf braucht.... und umso besser die Modelle und Annahmen umso besser wird das Ergebnis. Aber wahrscheinlich ist, das es nur anders-blöd wird. Und man dann doch eh wieder irgendwas manuell nachregeln muss. Temp. ist halt mega komplex..... aber das weisst du ja auch schon alles ;)