Lüftungsassistent

Wann Fenster auf, wann zu, damit es im Sommer drinnen kühl bleibt.

Die App vergleicht die Aussentemperaturprognose mit einer berechneten Raumtemperatur und sagt für jede Stunde, ob die Fenster offen oder geschlossen sein sollten, für Wohnungen, Schulzimmer und Büros. Ohne Sensor, ohne Anmeldung, ohne Server.

Schnellstart

npm install
npm run dev

Was die App macht

• Standortwahl aus 14 Schweizer Orten (Zürich, Zug, Luzern, Bern, Basel, Lausanne, Genf, St. Gallen, Winterthur, Chur, Sion, Davos, Lugano, Locarno).
• Gebäudetyp bestimmt, wie träge der Raum auf die Aussentemperatur reagiert. Acht Bauarten vom Altbau mit dicken Mauern bis zum Dachgeschoss, darunter zwei eigene für Schul- und Bürobauten, die sich in der wirksamen Speichermasse deutlich vom Wohnbau derselben Jahre unterscheiden.
• Raumtyp bestimmt, wie viel Wärme die Nutzung selbst erzeugt: Wohnung, Schulzimmer oder Büro, mit den jeweiligen Belegungszeiten.
• Fensterausrichtung und Sonnenschutz, die beiden stärksten Einflüsse auf die sommerliche Überhitzung.
• Ferienkalender für Schulzimmer und Büro: nationale Feiertage rechnet die App selbst aus, Ferienzeiträume trägt man selbst ein.
• Aktuelle Empfehlung mit Begründung und dem voraussichtlichen nächsten Wechsel.
• Warnungen vor Sturm- und Wasserschaden bei offenem Fenster: Böen, Sturm, Gewitter, Regen und Schnee. Sie ändern die Empfehlung nicht, sondern machen darauf aufmerksam, worauf zu achten ist.
• Temperaturverlauf über 48 Stunden: Aussen gegen Innen, mit farblich hinterlegten Lüftungsfenstern, einem Warnstreifen für gefährdete Stunden und optionaler Vergleichslinie «ohne Lüften».
• Stundentabelle für die nächsten 24 Stunden, mit Tageswechsel und hervorgehobenen Stunden, in denen die Empfehlung umschlägt.
• Erklärfelder hinter den berechneten Werten und Schwellwerten: Ein Fragezeichen öffnet die Physik und die Annahme dahinter, bei Mauszeiger, Tastaturfokus und Tipp.
• Einstellungen (Wunschtemperatur, Schaltdifferenz, Untergrenze, Nachtauskühlung, Ferien) bleiben im Browser gespeichert.
• Druckausgabe auf weissem Grund und ohne Bedienelemente, mit aufgeklappten Einstellungen: für den Aushang im Lehrerzimmer oder die Beilage zum Rapport.
• Zum Home-Bildschirm hinzufügen über ein Web-App-Manifest, mit eigenem Symbol und ohne Adressleiste. Bewusst ohne Offline-Speicher, weil die App ohne frische Wetterdaten nichts Sinnvolles zeigen kann.

Technischer Stack

Baustein	Wahl	Warum
Build & Dev-Server	Vite 7	Schneller Start, ES-Module im Browser, Build nach dist/
Sprache	TypeScript 5.9, strict	Zusätzlich noUncheckedIndexedAccess und exactOptionalPropertyTypes
Einheiten	Branded Types	Eine Flächenlast lässt sich keiner Temperatur zuweisen
Oberfläche	Vanilla TS + DOM-API	Kein Framework nötig, die App hat eine Ansicht und wenig Zustand
Diagramm	Handgeschriebenes SVG	Eine Chart-Bibliothek wäre grösser als die ganze App
Gestaltung	CSS mit Custom Properties	Hell/Dunkel über Farbrollen, kein CSS-Framework
Tests	Vitest 3 (Umgebung node)	Die Fachlogik ist DOM-frei und braucht keinen Browser
Speicher	LocalStorage	Nur Komforteinstellungen, validiert beim Laden
Daten	Open-Meteo REST-API	Kostenlos, ohne Schlüssel, CORS-fähig
Veröffentlichung	GitHub Actions → Pages	Statisches Hosting genügt

Null Laufzeitabhängigkeiten. package.json enthält keine dependencies, nur die drei Werkzeuge oben als devDependencies.

Build-Ziel ist ES2022, gebaut wird mit Node 22 oder neuer.

Aufbau

src/
  typen.ts              Zentrale Typdefinitionen
  konfiguration/        Reine Daten: Standorte, Gebäudetypen, Raumtypen,
                        Feiertage, Standardwerte
  dienste/              Aussenwelt: Wetter-API, LocalStorage
  logik/                Fachlogik ohne DOM, Netz und Speicher, hier liegen die Tests
  ui/                   DOM-Aufbau, je Abschnitt ein Modul
  main.ts               Zustand und Ablaufsteuerung

Die Schichtregel ist der Grund für den Zuschnitt: logik/ verwendet weder DOM noch fetch noch localStorage. Deshalb laufen die Tests ohne Browser-Attrappen: Simulation und Empfehlungslogik sind reine Funktionen über Zahlen und Daten.

Wie die Raumtemperatur berechnet wird

Es gibt keinen Sensor. Stattdessen rechnet ein vereinfachtes thermisches Modell (Ein-Knoten-RC-Modell) den Verlauf:

dT/dt = (T_aussen − T_innen) / τ + q

• τ ist die thermische Zeitkonstante des Gebäudetyps, gross bei viel Speichermasse, klein bei Leichtbau. Bei offenem Fenster gilt ein kleineres τ, das zusätzlich vom Wind abhängt: Er treibt den Luftwechsel.
• q sind die Wärmeeinträge: Sonne durch die Fenster und die Nutzung des Raums (Personen, Geräte, Licht).

Die Lasten werden in Watt pro Quadratmeter gepflegt und über die Speicherkapazität des Gebäudes in Kelvin pro Stunde umgerechnet. Erst dadurch greifen Bau und Nutzung ineinander: Eine Schulklasse mit 35 W/m² treibt die Temperatur im Leichtbau um knapp 0.9 Grad pro Stunde hoch, im schweren Altbau nur um 0.4.

Daraus ergeben sich Dämpfung und Verzögerung der Tageswelle von selbst: Ein Altbau nimmt rund 13 % der Aussenschwankung auf und hinkt ihr etwa 5.5 Stunden hinterher, ein Dachgeschoss fast 50 % bei gut 4 Stunden. Die Bauarten unterscheiden sich also vor allem in der Dämpfung, die Verzögerung kann bei einem solchen Modell sechs Stunden nie überschreiten.

Die Simulation läuft sieben Tage vor dem aktuellen Zeitpunkt an, damit der Startwert kaum noch durchschlägt. Dieselben Vortage speisen den Vorschlag für die Wunschtemperatur.

Sonne, Ausrichtung und Sonnenschutz

Für ein Fenster zählt nicht die Strahlung auf den Boden, sondern der Einfallswinkel auf die Fassade. Die App rechnet den Sonnenstand deshalb selbst: Deklination, Zeitgleichung, Stundenwinkel, und projiziert die Direktstrahlung auf die Fensterebene, dazu der halbe Himmel als Streulicht und die Bodenreflexion. An klaren Sommertagen ergibt das:

Fassade	Spitze	wann
Nord	100–150 W/m²	,	nur Streulicht
Süd	400–500 W/m²	mittags	die hohe Sonne streift nur
Ost	600–700 W/m²	morgens	der Raum ist noch kühl
West	600–700 W/m²	nachmittags	der kritische Fall

Gerechnet wird lokal und nicht über den API-Parameter für geneigte Flächen, damit ein Wechsel der Ausrichtung keinen Netzabruf auslöst.

Der Sonnenschutz ist davon getrennt und der grössere Hebel: Zwischen aussenliegenden Storen (g ≈ 0.12) und blankem Fenster (g ≈ 0.65) liegt Faktor vier. Innenliegende Vorhänge bringen wenig, weil die Strahlung die Scheibe bereits durchquert hat und im Raum zu Wärme wird.

Was nicht am Fenster hängt, trennt solarAnteilOhneAusrichtung ab: Ein Dachgeschoss heizt sich auch mit Nordfenstern auf, weil die Sonne aufs Dach brennt, dort helfen auch geschlossene Storen nur begrenzt.

Einheiten im Typsystem

Im Modell treffen Zahlen mit sehr unterschiedlicher Bedeutung aufeinander: Temperaturen, Differenzen, Flächenlasten, Änderungsraten.

einheiten.ts gibt jeder Grösse eine Marke, die nur im Typsystem existiert (Celsius, Kelvin, KelvinProStunde, WattProM2, WhProM2K, Stunden, GrammProKg, MeterProSekunde). Wer in der Konfiguration Speicherkapazität und solaren Eintrag vertauscht, bekommt einen Compilerfehler statt eines um den Faktor drei falschen Verlaufs. Gerechnet wird über Helfer wie rateAusLast oder temperaturPlus, die nur physikalisch gültige Verknüpfungen zulassen.

Zur Laufzeit kostet das nichts: Die Marken existieren im Bundle nicht.

Ferien und freie Tage

Ein leeres Schulzimmer heizt sich nur halb so schnell auf wie ein volles. Die App unterscheidet deshalb:

Nationale Feiertage rechnet sie selbst aus: Neujahr, Karfreitag, Ostermontag, Auffahrt, Pfingstmontag, 1. August, Weihnachten und Stephanstag. Die vier beweglichen hängen am Ostersonntag, der über den gregorianischen Osteralgorithmus bestimmt wird; eine gepflegte Datumsliste würde jedes Jahr veralten.

Kantonale Feiertage und Schulferien liefert die App bewusst nicht mit. Sie sind in der Schweiz kantonal geregelt, unterscheiden sich nach Konfession und ändern jährlich, eine mitgelieferte Liste wäre für die meisten Nutzer schlicht falsch. Stattdessen trägt man die eigenen Zeiträume in den Einstellungen ein; sie bleiben wie alle Einstellungen im Browser gespeichert. Dasselbe Feld nimmt Betriebsferien, Brückentage oder einen einzelnen kantonalen Feiertag auf.

Beides gilt nur für Schulzimmer und Büro. Eine Wohnung wird an Feiertagen eher stärker genutzt, nicht weniger.

Wann geöffnet und geschlossen wird

1. Ist der Raum bereits an der Untergrenze → geschlossen.
2. Kann niemand ein Fenster bedienen und ist die Nachtauskühlung abgeschaltet → geschlossen. Das betrifft die Nacht, bei Schulzimmer und Büro auch die Stunden ausserhalb der Nutzungszeit sowie das Wochenende.
3. Ist es draussen um die Schaltdifferenz kühler → öffnen. Ein bereits offenes Fenster bleibt offen, bis die Aussenluft die Raumtemperatur erreicht (Hysterese gegen stündliches Hin und Her).
4. Sonst → geschlossen.

Vor Regel 3 steht eine Vorausschau: Wer abends öffnet, entscheidet für die ganze Nacht, denn nachjustieren kann niemand. Würde durchgehendes Lüften den Raum unter die Untergrenze führen, rät die App gar nicht erst zum Öffnen und nennt den Wert, auf den es hinausliefe. Sonst stünde irgendwann um vier Uhr morgens ein «Fenster schliessen», das niemand befolgen kann.

Bleiben die Fenster zu und ist ein dicht belegter Raum in Betrieb, also Schulzimmer oder Büro, kommt ein Hinweis auf die Stosslüftung dazu: Die Luftqualität verlangt sie auch bei 35 Grad draussen, und in fünf Minuten kommt kaum Wärme herein. Die Empfehlung wird dadurch nicht umgekehrt; Stosslüften ist eine kurze Ausnahme, kein Dauerzustand.

Warnungen bei offenem Fenster

Rät die App zum Öffnen, prüft sie zusätzlich, ob dabei Schaden droht: Böen ab rund 43 km/h können einen Flügel zuschlagen lassen, ab 61 km/h gilt die Warnstufe von MeteoSchweiz. Dazu kommen Gewitter, Regen ab einem halben Millimeter je Stunde und Schneefall. Massgeblich ist die Böe, nicht der mittlere Wind: In einer gemessenen Woche in Zürich standen 22 km/h Mittelwind fast 86 km/h Böen gegenüber.

Diese Warnungen stehen vor allen anderen Hinweisen, ändern die Empfehlung aber nicht. Regenluft kühlt gut und ist thermisch oft die beste Gelegenheit des Tages; ob das Fenster trotzdem offen bleibt, entscheidet der Mensch davor.

Feuchte, Wind und Kühlung

Der Entscheid selbst hängt allein an der Temperatur. Feuchte und Wind erzeugen nur Zusatzhinweise und kehren die Empfehlung nie um, kühlere Aussenluft kühlt auch dann, wenn sie feucht ist:

• Tauwasser: Trifft schwüle Aussenluft auf einen nachtausgekühlten Raum, schlägt sich Wasser an kühlen Wänden und Böden nieder. Dann heisst es kurz und kräftig lüften statt Fenster dauerhaft offen.
• Schwüle: Ab einem Aussentaupunkt von 16 Grad fühlt sich die Luft auch nach dem Lüften schwer an. Massgeblich ist die absolute Feuchte, nicht die relative: Nachtluft mit 16 Grad und 95 % enthält weniger Wasser als Raumluft mit 26 Grad und 60 %, sie trocknet den Raum also, statt ihn zu befeuchten.
• Wind: Er treibt den Luftwechsel am offenen Fenster und verkürzt damit die Zeitkonstante des Raums. Zwischen Flaute und steifer Brise liegt rund Faktor drei; bei geschlossenen Fenstern bleibt er ohne Wirkung.
• Luftbewegung im Raum: Müssen die Fenster zu bleiben, senkt ein Ventilator das Temperaturempfinden um zwei bis drei Grad. Der Hinweis erscheint erst ab 26 Grad Raumtemperatur, weil darunter derselbe Luftzug als Zugluft empfunden wird; EN 16798-1 lässt erhöhte Luftgeschwindigkeiten ebenfalls erst oberhalb dieser Marke zu. Nach oben kippt der Nutzen bei trockener Extremhitze über 35 Grad: Dann wärmt die bewegte Luft mehr, als die Verdunstung kühlt. Der Ventilator selbst gibt seine ganze Leistung als Wärme ab, rund 0.3 Grad je Arbeitstag in einem Zimmer von 20 Quadratmetern.

Wunschtemperatur

Als behaglich empfundene Innentemperaturen steigen mit dem Wetter der Vortage. Die App rechnet den Wert nach dem adaptiven Komfortmodell (EN 16798-1, Grundlage auch von SIA 180) aus und schlägt ihn im Einstellungsformular vor, übernehmen muss ihn die Nutzerin selbst. Nach einer Hitzewoche liegt er bei 26.5 Grad statt bei den voreingestellten 24.

Datenquelle

Open-Meteo, kostenlos, ohne Registrierung, CORS-fähig, für die Schweiz auf Basis des Modells ICON-CH von MeteoSchweiz.

Tests

npm run test:run

Abgedeckt sind das thermische Modell samt Wind- und Sonnenkorrektur, der Sonnenstand, die Lüftungslogik, die Feuchterechnungen, das adaptive Komfortmodell, die Raumtypen mit Belegung und Ferienkalender, die Feiertagsberechnung, die Persistenz und die Umwandlung der API-Antwort.

Deployment

Statisches Hosting, kein Backend nötig:

npm run build   # erzeugt dist/

dist/ auf GitHub Pages, Netlify oder Vercel veröffentlichen. Die Basis-URL ist relativ gesetzt, ein Unterverzeichnis funktioniert also ohne Anpassung.

Für GitHub Pages liegt ein Workflow bereit: .github/workflows/deploy.yml testet, baut und veröffentlicht bei jedem Push auf main. Einmalig einzurichten ist nur Settings → Pages → Source: «GitHub Actions».

Grenzen des Modells

Die Raumtemperatur ist berechnet, nicht gemessen. Ausrichtung und Sonnenschutz gehen eigens ein; Stockwerk, Fenstergrösse und die Verschattung durch Nachbarhäuser, Dachvorsprünge oder Bäume stecken nur pauschal im Gebäudetyp. Eine Heizung kennt das Modell nicht, es ist für den Sommer gebaut.

Bei Räumen mit Fenstern nach mehreren Seiten zählt die grösste Fläche. Eine Aufteilung wäre rechenbar, verlangt dem Nutzer aber eine Schätzung ab, die er selten belastbar geben kann.

Die Belegung folgt festen Zeitfenstern. Halbe Klassen, Randstunden, Homeoffice-Tage oder eine Sitzung im Nebenraum kennt das Modell nicht, es rechnet mit voller oder gar keiner Belegung. Kantonale Feiertage und Schulferien wirken nur, soweit sie eingetragen sind.

Die Innenfeuchte wird nicht gerechnet. Die Feuchtehinweise beurteilen die Aussenluft; die Raumfeuchte wird nur dort, wo es nötig ist, aus dem Aussentaupunkt und der Raumtemperatur geschätzt. Duschen, Kochen und Wäschetrocknen lassen sich nicht vorhersagen und stecken deshalb als Merkposten im Raumtyp statt in der stündlichen Empfehlung.

Der Wind stammt aus 10 Meter Messhöhe. Wie viel davon am Fenster ankommt, hängt an Bebauung, Stockwerk und Ausrichtung, die Korrektur ist deshalb bewusst gedämpft und nach oben begrenzt.