Einfluss Temperaturdifferenz auf Druckverlust
Nahwärmenetz Teil 4: Wie die Temperaturdifferenz den Druckverlust im Netz beeinflusst
Überblick
In diesem Teil wird der Zusammenhang zwischen der Temperaturspreizung und dem Druckverlust im Netz untersucht. Was passiert, wenn die Temperaturspreizung geändert wird? Worauf muss geachtet werden und wie muss die Pumpe richtig eingestellt werden?
Ausgangssituation: 20 Kelvin Spreizung
Im vorherigen Teil wurde das Wärmenetz mit 20 Kelvin Spreizung betrieben. In der stationären Berechnung ergibt sich ein Druckverlust am Schlechtpunkt von 1,145 bar. Die Pumpenauslegung zeigt die stationäre Kennlinie mit diesem Druckverlust und eine entsprechend passende Pumpe ist zugewiesen.
Simulationsergebnisse prüfen
In den Ergebnissen unter Abnehmer zeigt sich, dass die gewünschten 20 Kelvin Temperaturdifferenz in allen Zeitpunkten mit Wärmeentnahme tatsächlich erreicht werden.
Spreizung auf 15 Kelvin ändern
Beim Ändern der Spreizung sind zwei Schritte nötig:
- In der stationären Berechnung die Spreizung auf 15 Kelvin setzen und neu berechnen. Der Druckverlust steigt auf 1,6 bar.
- In den Anlagen bei der Hausübergabestation das Regelventil ebenfalls auf 15 Kelvin einstellen — diese Einstellung wird separat für die Simulation dort vorgenommen.
Simulation mit falscher Pumpe
Bei der Simulation mit der neuen Spreizung, aber der alten Pumpe (dimensioniert auf 1,1 bar), zeigt sich das Problem: Die Spreizung wird überschritten. Die Druckdifferenz ist gestiegen, aber die Pumpe ist noch auf die geringere Druckdifferenz eingestellt. Im Pumpendiagramm wird sogar das Limit der Pumpe erreicht — die Kurve knickt ab, weil die Pumpe nicht mehr Druck leisten kann.
Pumpe neu dimensionieren
Um das Problem zu beheben:
- Erneut zur Pumpenauslegung wechseln und die stationäre Berechnung aktualisieren.
- Eine passende Pumpe aus der Datenbank auswählen und zuweisen.
- Die neue Pumpe hat nun die korrekte Druckhöhe von ca. 1,6 bar eingestellt.
Simulation mit korrekter Pumpe
Nach dem erneuten Start der Simulation mit der neuen Pumpe werden die 15 Kelvin Temperaturdifferenz wieder korrekt eingehalten. Im Pumpendiagramm bewegen sich alle Betriebspunkte im vorgesehenen Betriebsbereich.
Fazit
Beim Ändern der Temperaturspreizung muss immer darauf geachtet werden, dass auch die Pumpe passend dazu dimensioniert ist. Eine geringere Spreizung führt zu höheren Massenströmen und damit zu höheren Druckverlusten im Netz — die Pumpe muss entsprechend mehr Förderhöhe liefern.
Übrigens:
Der Reibungsdruckverlust der Rohre wächst quadratisch mit dem Massenstrom. Verringern Sie die Spreizung von 20 K auf 15 K, steigt der Volumenstrom um rund ein Drittel – der reine Rohrdruckverlust also um über zwei Drittel. Deshalb klettert der Druckverlust am Schlechtpunkt im Beispiel spürbar von rund 1,1 auf 1,6 bar. Eine große Spreizung hält Rohre und Pumpe klein; sie muss aber an jeder Übergabestation auch hydraulisch erreichbar sein.