Wärmenetzsimulation
Thermo-hydraulische Netzsimulation, Solver-Technologie und numerische Verfahren
Die Wärmenetzsimulation berechnet Druck, Massenstrom und Temperatur im gesamten Netz über die Zeit und macht damit Auslegung und Betrieb moderner Wärmenetze planbar. Im Zentrum steht der Simulationssolver, der hydraulische und thermische Gleichungssysteme gekoppelt löst. Dieser Themenbereich erklärt die Rechenverfahren hinter der thermo-hydraulischen Netzsimulation — vom Netzgraphen bis zur Zeitintegration.
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Thermo-Hydraulische Simulation: Ein Deepdive
Fernwärme-Simulation und thermo-hydraulische Berechnung von Wärmenetzen: Methoden, Modelle und Solver für die dynamische Netzberechnung.
VICUS Solver: der Rechenkern für die Wärmenetzsimulation
Wie rechnet ein Solver ein Fernwärmenetz? Vom Netzgraphen über die Kopplung von Hydraulik und Thermik bis zu CVODE und Newton-Iteration.
Überblick: Wärmenetzsimulation
Die Wärmenetzsimulation verbindet die Einzelaspekte der Netzauslegung zu einem zeitabhängigen Gesamtmodell. Statt einzelner Auslegungsfälle werden Druck, Massenstrom und Temperatur in jedem Netzabschnitt über ein Jahr oder einen ausgewählten Zeitraum berechnet. Damit lassen sich Fragen beantworten, die eine stationäre Rechnung nicht abdeckt: Temperaturlaufzeiten in schwach belasteten Strängen, Auskühlung im Sommerbetrieb, die Wirkung von Speichern oder das Zusammenspiel mehrerer Einspeiser.
Der Artikel zur thermo-hydraulischen Simulation erläutert die physikalischen Grundlagen: Massen- und Energiebilanzen an den Knoten, Druckverlust in den Rohren, Wärmeverlust an das Erdreich und den Transport von Temperaturfronten durch das Netz. Der Beitrag zum Rechenkern der Wärmenetzsimulation zeigt, wie diese Gleichungen numerisch gelöst werden – vom Netzgraphen über das Newton-Verfahren für das nichtlineare Gleichungssystem bis zur Zeitintegration.
Beide Artikel setzen die Grundlagen aus Netzauslegung und Netzhydraulik voraus. Umgekehrt liefern sie die Methodik, mit der dort getroffene Auslegungsentscheidungen im zeitlichen Verlauf überprüft werden – etwa ob gewählte Nennweiten auch in Teillast ausreichende Strömungsgeschwindigkeiten ergeben oder ob abgesenkte Netztemperaturen alle Abnehmer zuverlässig versorgen.