Passives Netz simulieren & Hydraulik prüfen

Kalte Nahwärme Teil 3: Dynamische Simulation eines passiven Netzes und Überprüfung der Hydraulik

Überblick ▶ 0:11

Ausgangspunkt: Passives kaltes Nahwärmenetz mit dezentralen Umwälzpumpen zur hydraulischen Simulation

In diesem dritten Tutorial wird gezeigt, wie die hydraulische Simulation eines passiven kalten Nahwärmenetzes funktioniert. Es wird untersucht, welchen Einfluss die Druckverluste auf die Pumpenregelung haben und ob die dezentralen Umwälzpumpen ausreichen, um das Netz zu betreiben.

Dezentrale Wärmepumpen prüfen ▶ 0:30

Anlageneditor mit dezentraler Wärmepumpe und geregelter Umwälzpumpe — Hydraulische Verschaltung der dezentralen Wärmepumpe mit geregelter Umwälzpumpe (3 K Spreizung)

Die hydraulische Verschaltung der dezentralen Wärmepumpe besteht aus:

Umwälzpumpe: Eine geregelte Pumpe, die auf eine Temperaturdifferenz von 3 Kelvin regelt.
Wärmepumpe: Erzeugt passiv einen Druckverlust von 0,1 bar.

Der Volumenstrom und die Heizleistung der Wärmepumpe werden automatisch aus den hinterlegten Gebäudedaten gesetzt. Über die 3 Kelvin Spreizung wird der zugehörige Volumenstrom berechnet.

Simulation durchführen ▶ 1:52

Simulationseinstellungen mit 7 Tagen Simulationszeit — Start der hydraulischen Simulation mit 7 Tagen Simulationszeit zur Überprüfung der Umwälzpumpen

Gehen Sie auf Simulation starten.
Für die erste hydraulische Überprüfung genügt eine kurze Simulationszeit von 7 Tagen.
Ziel ist es zu prüfen, ob die Umwälzpumpen ausreichen, um das Netz umzuwälzen.

Ergebnisse auswerten ▶ 2:19

Simulationsergebnisse mit Volumenstrom, Druckverlust und COP der Wärmepumpen — Ergebnisse: Volumenstrom, Druckverlust und COP der Wärmepumpen an den Abnehmern

Nach der Simulation werden im Ergebnismodus folgende Größen angezeigt:

Volumenstrom und Druckverlust an den Abnehmern
COP der Wärmepumpen (variiert je nach Vorlauftemperatur bzw. Warmwasserbereitung)
Temperaturdifferenz: Sollte die eingestellten 3 Kelvin einhalten

Pumpenbetriebspunkte prüfen ▶ 3:04

Pumpendiagramm mit Betriebspunkten entlang der quadratischen Kurve — Pumpendiagramm: Betriebspunkte bewegen sich entlang einer quadratischen Kurve durch die Spreizungsregelung

Im Reiter Pumpendiagramme werden die Pumpenbetriebspunkte dargestellt. Durch die Regelung auf eine Spreizung bewegen sich die Betriebspunkte entlang einer quadratischen Kurve (keine konstante Förderhöhe). Die Pumpen sollten innerhalb ihres Betriebsbereichs arbeiten.

Einfluss höherer Druckverluste testen ▶ 3:46

Anlageneditor mit erhöhtem Verteiler-Druckverlust von 0,25 bar — Erhöhung des Verteiler-Druckverlusts im Sondenfeld auf 0,25 bar zum Testen der Auswirkungen

Um den Einfluss höherer Druckverluste zu bewerten, kann beispielsweise der Verteiler-Druckverlust im Sondenfeld erhöht werden:

Öffnen Sie über Datenbanken > Anlagen den Anlageneditor.
Bearbeiten Sie das Sondenfeld und setzen Sie den Verteiler-Druckverlust z. B. auf 0,25 bar.
Führen Sie die Simulation erneut durch.

Auswirkungen bewerten ▶ 4:28

Ergebnisse mit überschrittener Temperaturdifferenz durch zu hohe Druckverluste — Auswirkungen erhöhter Druckverluste: Temperaturdifferenz wird überschritten, Pumpen erreichen ihre Grenzen

Bei erhöhten Druckverlusten zeigt sich:

Die Temperaturdifferenz wird leicht überschritten (über 3 Kelvin), weil die Pumpen an ihre Grenzen kommen.
Die Betriebspunkte bewegen sich maximal entlang der Pumpenkennlinie.
Es ergibt sich ein geringerer Massenstrom als benötigt, was sich durch eine höhere Temperaturdifferenz äußert.

Dieser Effekt zeigt die korrekte Rückkopplung der eingesetzten Pumpe auf das Netz in der dynamischen Simulation. Bei einem passiven Netz ist es wichtig, die Pumpenkapazität sorgfältig auf die Netzdruckverluste abzustimmen.