Thermo-hydraulische Simulation

Nahwärmenetz Teil 3: Dynamische thermo-hydraulische Simulation durchführen und auswerten

Überblick ▶ 0:08

Nahwärmenetz bereit zur dynamischen thermo-hydraulischen Simulation — Ausgangspunkt: Das parametrierte Netz zur dynamischen thermo-hydraulischen Simulation

In diesem Tutorial wird gezeigt, wie das Netz dynamisch simuliert und die Ergebnisse ausgewertet werden. In den vorangegangenen Videos wurden bereits das Netz erstellt und die stationäre Berechnung durchgeführt.

Randbedingungen für das Erdreich ▶ 0:27

Erdreich-Randbedingungen mit Bodenart, Verlegetiefe und Feuchtegehalt — Konfiguration der Erdreich-Randbedingungen: Bodenart, Verlegetiefe, Rohrabstand und Feuchtegehalt

Auf der rechten Seite lassen sich als letzte Eigenschaft des Netzes die Randbedingungen für das Erdreich bzw. das Rohrnetz vorgeben. Standardmäßig ist bereits ein Erdreichmodell als Randbedingung zugewiesen. Alternativ stehen zur Auswahl:

Eine konstante Temperatur
Eine zeitabhängige Temperatur
Das vollständige Erdreichmodell (detaillierteste Option)

Beim Erdreichmodell können zusätzlich die Bodenart, die Verlegetiefe der Rohre, der Rohrabstand und der Feuchtegehalt vorgegeben werden.

Klimadaten auswählen ▶ 1:21

Auswahl der Klimadaten aus Testreferenzjahren des Deutschen Wetterdienstes — Auswahl der Klimadaten: Vorinstallierte Testreferenzjahre oder eigene Daten im DAT-/EPW-Format

Auf der Simulationsseite wird zunächst das Klima ausgewählt. Im Programm sind verschiedene Testreferenzjahre des Deutschen Wetterdienstes vorinstalliert. Eigene Klimadaten können im DAT-Format des Deutschen Wetterdienstes oder im EPW-Format von EnergyPlus importiert werden.

Simulation starten ▶ 2:02

Simulationseinstellungen mit Ruhedruck und Start als separater Prozess — Start der dynamischen Simulation als separater Hintergrundprozess mit Standardeinstellungen

Auf Dynamische Simulation klicken.
Die Simulationseinstellungen prüfen — in der Regel reichen die Standardeinstellungen. Unter anderem wird der Ruhedruck als Referenzdruck an einer Energiezentrale angegeben.
Die Simulation starten — sie läuft als separater Prozess im Hintergrund und benötigt ca. 10 bis 12 Minuten für dieses Beispielnetz.

Ergebnisse auswerten ▶ 2:47

Ergebnissicht mit Aktualisierungsmöglichkeit während der laufenden Simulation — Ergebnisauswertung: Bereits während der laufenden Simulation über den Aktualisieren-Button einsehbar

Die Ergebnisse können bereits während der laufenden Simulation über die Ergebnissicht und den Button Aktualisieren eingesehen werden.

Energiezentrale ▶ 3:09

Ergebnisse der Energiezentrale mit Heizleistung, Temperaturen und Volumenstrom — Energiezentrale: Wärmeabgabe, Eintritts-/Austrittstemperatur und Volumenstrom im Jahresverlauf

Unter Energiezentrale werden angezeigt: die Wärmeabgabe (Heizleistung), die Eintritts- und Austrittstemperatur sowie der Volumenstrom.

Rohre ▶ 3:21

Wärmeverlust des Rohrnetzes aufgeteilt nach Vorlauf und Rücklauf — Wärmeverluste: Aufgeteilt nach Vorlauf und Rücklauf sowie Gesamtwärmestrom an das Erdreich

Unter Rohre wird der Wärmeverlust des Rohrnetzes dargestellt — aufgetrennt nach Vorlauf und Rücklauf sowie der Gesamtwärmestrom an das Erdreich.

Abnehmer ▶ 3:35

Abnehmer-Ergebnisse mit Heizleistung und Temperaturdifferenz — Abnehmer: Heizleistung und Temperaturdifferenz -- kritische Prüfung auf Einhaltung der 20 K Vorgabe

Unter Abnehmer werden die abgegebene Heizleistung und die Temperaturdifferenz angezeigt.

Wichtig: Bei jeder Simulation sollte die Temperaturdifferenz kritisch geprüft werden. Die Abnehmer regeln auf eine vorgegebene Temperaturdifferenz (hier 20 Kelvin). Wird diese überschritten, kann das darauf hindeuten, dass die Pumpe nicht ausreichend dimensioniert ist oder das Netz zu klein dimensioniert ist.

Pumpe ▶ 4:34

Pumpendiagramm mit Betriebspunkten im Kontext des Betriebsbereichs — Pumpendiagramm: Laufende Betriebspunkte im Kontext des Betriebsbereichs der Pumpe

Unter Pumpe werden Eintritts- und Austrittstemperatur, Wirkungsgrad und Volumenstrom angezeigt. Im separaten Reiter Pumpendiagramm lassen sich die laufenden Betriebspunkte während der Simulation im Kontext des Betriebsbereichs der Pumpe darstellen — so kann geprüft werden, ob die Pumpe ausreichend dimensioniert ist.

Zusammenfassung ▶ 5:19

Zusammenfassung mit eingespeister Wärme, entnommener Wärme und prozentualen Verlusten — Zusammenfassung: Eingespeiste und entnommene Wärme sowie prozentuale Verluste des Netzes

Ganz unten findet sich eine Zusammenfassung, in der bewertet werden kann, wie viel Wärme in das Netz eingespeist und entnommen wurde und wie hoch die Verluste sind. Die Verluste werden auch prozentual dargestellt. Die Simulation ist vollständig durchgelaufen, wenn 8760 Stunden Simulationszeit erreicht sind.

Interaktive Ergebnisdarstellung ▶ 5:52

Interaktive Ergebnisdarstellung mit Farbskala und Zeitslider auf dem Netzplan — Interaktive Ergebnisdarstellung: Volumenstrom, Druck oder Temperatur mit Zeitslider direkt auf dem Netz

In der Geometriesicht gibt es über den Ergebnis-View auf der rechten Seite eine weitere Möglichkeit, Ergebnisse direkt interaktiv auf dem Netz darzustellen:

Den gewünschten Ergebniswert auswählen (z. B. Volumenstrom, Druck, Temperatur).
Mit dem Zeitslider durch die gesamte Simulationszeit navigieren.
Über Buttons zu bestimmten Zeitpunkten springen (z. B. zum Zeitpunkt mit dem höchsten Volumenstrom).
Die Farbskala entweder auf den aktuellen Zeitpunkt oder auf den gesamten Simulationszeitraum anpassen.

Temperaturverteilung analysieren ▶ 7:22

Temperaturverteilung im Netz zeigt Bereiche mit wenig Durchfluss — Temperaturverteilung: Schnelle Erkennung von Teilstücken mit wenig oder keinem Durchfluss

Über die Temperaturverteilung lässt sich schnell erkennen, in welchen Teilstücken wenig bis gar kein Durchfluss stattfindet — beispielsweise wenn ein Abnehmer von der einen Seite versorgt wird und ein anderer Abnehmer von der anderen Seite.