Wärmeaustausch der Trassen
Wärmeaustausch-Definitionen den Trassen zuweisen: Modelltypen, Parameter und ihre Wirkung in stationärer Berechnung und dynamischer Simulation
Überblick
Jede Trasse des Netzes kann eine Rohr-Wärmeaustausch-Definition tragen. Sie beschreibt die thermische Randbedingung zwischen Rohr und Umgebung: entweder ein dynamisches Erdreichmodell, eine konstante Umgebungstemperatur oder eine benutzerdefinierte Temperatur-Zeitreihe. Trassen ohne Definition sind adiabat, tauschen also keine Wärme mit der Umgebung aus. Die Definitionen wirken sowohl in der stationären Berechnung (dort auf eine einzelne Temperatur reduziert) als auch in der dynamischen Simulation (dort zeitabhängig ausgewertet).
Aufruf
Reiter Wärmeaustausch über Rohre des Netzwerk-Eigenschaftsfensters.
Tabelle der verwendeten Definitionen
Die Tabelle listet alle im aktiven Netz verwendeten Wärmeaustausch-Definitionen mit einer Farbspalte sowie den Spalten Name und Modelltyp. Adiabate Trassen erscheinen als eigener Eintrag Adiabat. Für die in der Tabelle markierte Definition stehen folgende Aktionen zur Verfügung:
| Schaltfläche | Funktion |
|---|---|
 Bearbeiten… | Öffnet den Datenbankdialog zum Bearbeiten der markierten Definition. |
 Austauschen… | Ersetzt die markierte Definition an allen Trassen, die sie verwenden, durch eine andere Definition aus der Datenbank. |
 Auswählen | Wählt alle Trassen mit der markierten Definition in der Szene aus. |
Zuweisen an ausgewählte Trassen
Unterhalb der Tabelle zeigt der Bereich Ausgewählter Wärmeübergang die Definition der aktuell in der Szene ausgewählten Trassen an (bzw. Nichts gewählt, Adiabat oder Mehrere Wärmeaustausche ausgewählt). Zum Zuweisen dienen drei Schaltflächen:
| Schaltfläche | Funktion |
|---|---|
 Aus DB zuweisen… | Öffnet den Datenbankdialog und weist die dort gewählte Definition allen ausgewählten Trassen zu. |
 Aus Tabelle zuweisen | Weist die in der Tabelle markierte Definition den ausgewählten Trassen zu. |
| Adiabat einstellen | Entfernt die Definition von den ausgewählten Trassen; die Trassen tauschen dann keine Wärme mit der Umgebung aus. |
Modelltypen
Der Datenbankdialog legt für jede Definition den Typ: fest. Vier Modelltypen stehen zur Auswahl:
| Typ | Parameter | Beschreibung |
|---|---|---|
| Erdreichmodell | Bodenart, Verlegetiefe, Rohrabstand, Feuchtegehalt | Dynamische Kopplung erdverlegter Rohre an ein Bodenmodell, siehe Erdreichmodell. |
| Konstante Temperatur | Temperatur: in °C | Zeitlich konstante Umgebungstemperatur als Randbedingung. |
| Benutzerdefinierte Zeitreihen aus Werten | Wertetabelle Zeit/Temperatur | Temperatur-Zeitreihe, direkt als Tabelle im Projekt hinterlegt; ein Diagramm zeigt den Jahresverlauf. |
| Benutzerdefinierte Zeitreihen aus Datei | TSV-Datei | Temperatur-Zeitreihe aus einer externen TSV-Datei; die Datei wird zur Simulationszeit gelesen, externe Änderungen werden also ohne Neuimport wirksam. Aufbau des Formats siehe TSV-Dateien. |
Äußerer Wärmeübergangskoeffizient
Bei den Temperatur-Modelltypen (nicht beim Erdreichmodell) kann zusätzlich der Wärmeübergangskoeffizient: in W/m²K aktiviert werden. Er beschreibt den konvektiven Übergangswiderstand zwischen der äußeren Rohr- bzw. Dämmoberfläche und dem umgebenden Medium:
- Deaktiviert (Standard): Es wird ein praktisch unendlicher Koeffizient angenommen; der äußere Übergangswiderstand wird vernachlässigt, der Wärmeaustausch ist nur durch Rohrwand und Dämmung begrenzt.
- Aktiviert: Der eingegebene Wert wird verwendet; der Wert 0 unterbindet den Wärmeaustausch über diese Grenze vollständig.
Typische Werte: freie Konvektion in Luft 5–25 W/m²K, erzwungene Konvektion in Luft (Wind) 10–100 W/m²K, Konvektion in Wasser oder feuchtem Erdreich 100–10000 W/m²K.
Wirkung in stationärer Berechnung und dynamischer Simulation
In der stationären Berechnung werden Rohr-Wärmeverluste nur berücksichtigt, wenn die Option Rohrwärmeverluste berücksichtigen aktiviert ist; andernfalls werden alle Trassen als adiabat behandelt. Die Randbedingung wird dabei je Modelltyp auf eine einzelne Temperatur reduziert:
| Modelltyp | Temperatur in der stationären Berechnung |
|---|---|
| Erdreichmodell | Das dynamische Bodenmodell wird nicht simuliert; stattdessen dient die mittlere jährliche Außenlufttemperatur aus den Klimadaten als Näherung für die ungestörte Erdreichtemperatur. |
| Konstante Temperatur | Die konfigurierte konstante Temperatur wird direkt verwendet. |
| Benutzerdefinierte Zeitreihe (Werte/Datei) | Die Zeitreihe wird zur Spitzenstunde des aktuellen Betriebspunkts ausgewertet (Stunde der maximalen Gesamtlast des Netzes); im Betriebspunkt-Modus Anschlussleistung (nominal) wird stattdessen die Stunde der niedrigsten Außenlufttemperatur des Jahres verwendet. |
In der dynamischen Simulation wird die konstante Temperatur als feste Randbedingung angesetzt, Zeitreihen werden im Zeitverlauf ausgewertet. Trassen mit Erdreichmodell werden an ein gekoppeltes Bodenmodell angebunden (Co-Simulation), siehe Erdreichmodell.
Hinweise
- Wärmeaustausch-Definitionen sind Datenbankelemente und stehen damit projektübergreifend zur Verfügung, siehe Datenbank-Konzept.
- Solange kein Wärmeaustausch zugewiesen ist, rechnet die Simulation die Trassen adiabat; Wärmeverluste des Netzes werden dann nicht abgebildet.
Wichtig für die Praxis:
Trassen ohne zugewiesene Wärmeaustausch-Definition rechnen adiabat – das Netz erscheint dann verlustfrei, und Ihre Wärmeverlust-Bilanz fällt unrealistisch gut aus. Weisen Sie erdverlegten Leitungen daher immer eine Definition zu (Erdreichmodell, konstante Temperatur oder Zeitreihe). Beachten Sie zusätzlich: In der stationären Berechnung greifen Rohrwärmeverluste nur, wenn Rohrwärmeverluste berücksichtigen aktiviert ist.