Werkzeug zum Variantenvergleich von (HAT-) Fernwärmenetzen

Werkzeug zum Variantenvergleich von (HAT-) Fernwärmenetzen

Christof Badertscher

In der Anfangsphase der Planung von Thermischen Netzen bietet eine Betrach-tung von verschiedenen Varianten ein Potential zu Energie- und Kosteneffizi-enz. Ziel der Bachelorarbeit ist die Entwicklung eines Werkzeugs zum Varian-tenvergleich von Thermischen Netzen. Dabei werden durch das Experimentie-ren mit den Eingabeparametern die Auswirkungen auf Investition und Dimen-sionierung aufgezeigt.
Verschiedene Nutzungen eines Versorgungsgebiets sollen berücksichtigt wer-den. Die Entwicklung erfolgt in der Simulationssprache «Modelica» mit der Pro-grammierumgebung «Dymola 2020».

Entwicklung
Die einzelnen Modelle basieren auf verschiedenen Bibliotheken (z.B. Modelica Standard Library) oder auf Eigenentwicklungen.
Der Aufbau des Werkzeugs erfolgt nach dem Prinzip der objektorientierten Programmierung, welche in Klassen aufgebaut ist. In der «Base Class» wird das hydraulische Modell des Netzes erstellt. Durch Vererbung der Informatio-nen in neue Klassen kann das Netz, durch Definieren von Parametern und hin-zufügen von Steuerungsfunktionen, aufgebaut werden (vgl. Abb. 1).

Abbildung 1: Objektorientierte Programmierung

Das Werkzeug teilt sich in eine Wärmeerzeugung mit konstantem Wirkungsgrad, Rohrleitungen, Verbraucher, Steuerungsfunktionen und Analysefunktionen auf. Zur Charakterisierung der Verbraucher stehen skalierbare Lastprofile für Wohn- und Bürogebäude sowie Spitäler zur Verfügung. Es besteht die Möglichkeit, die Heizleistung und den Leistungsbedarf des Warmwassers einzugeben(vgl. Abb. 2). 

Abbildung 2: Aufbau Werkzeug

Die Simulation eines Jahresverlaufes liefert damit Informationen zur Rohrleitungsdimensionierung einzelner Segmente sowie zum Brennstoffbedarf und zu Brennstoffkosten. Ebenfalls dargestellt werden Investitionskosten des Rohrleitungsnetzes und der Wärmeerzeugung.

Fazit  Das Werkzeug bildet eine Grundlage zu einer ersten Abschätzung eines Thermischen Netzes und bietet ein Potential zur Weiterentwicklung und individuellen Anpassungen. Die objektorientierte Programmierung ermöglicht eine schnelle Entwicklung von verschiedenen Varianten.

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