Rohre

Überblick

Für Rohrleitungen innerhalb einer Anlage stehen zwei Modelltypen zur Verfügung, die sich nur in der thermischen Abbildung unterscheiden. Der Druckverlust wird in beiden Fällen identisch aus der Rohrreibung berechnet. Die Rohreigenschaften (Innendurchmesser, Rauheit, Wandaufbau, Dämmung) stammen aus dem zugewiesenen Rohr der Rohr-Datenbank.

Einfaches Rohr (Simple pipe)

Das einfache Rohr bildet den Rohrabschnitt als ein durchmischtes Fluidvolumen mit einheitlicher Temperatur ab. Es eignet sich für kurze Leitungsstücke innerhalb einer Anlage, bei denen die Temperaturverteilung entlang der Länge keine Rolle spielt.

Parameter	Einheit	Standard	Bedeutung
Rohrlänge	m	100	Länge des Rohrabschnitts
Anzahl paralleler Rohre	–	1	Gleichartige Rohre parallel; der Massenstrom teilt sich gleichmäßig auf

Diskretisiertes Rohr (Discretized pipe)

Das diskretisierte Rohr unterteilt das Fluidvolumen entlang der Rohrlänge in Segmente und bildet so die Temperaturverteilung im Rohr und die Laufzeit von Temperaturfronten ab. Es ist das richtige Modell, wenn Transportverzögerungen und Auskühlvorgänge relevant sind – etwa bei langen Anbindeleitungen oder in der dynamischen Simulation. Die Trassen des Wärmenetzes selbst werden in der Simulation ebenfalls als diskretisierte Rohre abgebildet.

Parameter	Einheit	Standard	Bedeutung
Rohrlänge	m	100	Länge des Rohrabschnitts
Maximale Diskretisierungslänge	m	10	Maximale Länge eines Segments; das Rohr wird automatisch in Segmente dieser Höchstlänge unterteilt
Anzahl paralleler Rohre	–	1	Gleichartige Rohre parallel

Jedes Segment wird als eigenes Bilanzvolumen gerechnet: Eine kleinere Diskretisierungslänge erhöht die Genauigkeit der Temperaturverteilung, vergrößert aber die Zahl der Zustandsgrößen und damit die Rechenzeit.

Druckverlustberechnung

Beide Rohrmodelle berechnen den Reibungsdruckverlust nach Darcy-Weisbach, wobei der Reibungsbeiwert $\lambda$ für laminare und turbulente Strömung über die Colebrook-Gleichung aus Reynolds-Zahl und relativer Rauheit bestimmt wird:

$\Delta p = \lambda(Re, k/d_i) \cdot \frac{L}{d_i} \cdot \frac{\rho}{2} \, v \, |v| \qquad \text{mit} \qquad v = \frac{\dot m}{\rho \cdot A}$

Dabei sind $d_i$ der Innendurchmesser und $k$ die Rauheit aus der Rohr-Datenbank, $L$ die Rohrlänge und $A$ der Strömungsquerschnitt. Die temperaturabhängige Viskosität des Fluids geht in die Reynolds-Zahl ein. Bei parallelen Rohren wird der Massenstrom vor der Berechnung durch die Anzahl geteilt.

Wärmeaustausch

Beide Rohrmodelle unterstützen die Wärmeaustausch-Typen ohne (adiabat), konstante Temperatur und zeitabhängige Temperatur. Beim einfachen Rohr wird der Wärmestrom über die Rohrwand aus der Differenz zwischen (einheitlicher) Fluidtemperatur und Umgebungstemperatur bestimmt, beim diskretisierten Rohr segmentweise – nur so entsteht ein realistisches Auskühlprofil entlang der Länge.

Hinweise

• Der U-Wert für die Wärmeverluste ergibt sich aus dem Wandaufbau und der Dämmung des zugewiesenen Datenbank-Rohres.
• Für die Abbildung der Rohrinstallation innerhalb eines Gebäudes (inklusive Formstücken) gibt es die eigene Komponente Gebäudeinterne Installation.

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