IEA EBC Annex 60: Dynamic equation-based thermo-hydraulic pipe model for district heating and cooling systems (2017)

Die Simulation und Optimierung von Fernwärmenetzen erfordert effiziente und realistische Modelle der einzelnen Netzelemente, um Wärmeverluste, Temperaturausbreitung und Druckverluste korrekt abbilden zu können. Aufgrund des innovativen Designs neuer thermischer Netze, die vernetzte dezentrale Wärmequellen enthalten, muss sich das System häufig mit variablen Temperaturen und Massenströmungen befassen, wobei eine Strömungsumkehr häufiger auftritt.

In diesem Paper wird die mathematische Modellierung und die Softwareimplementierung eines thermohydraulischen Modells für thermische Rohrleitungen in Modelica vorgestellt, das die obigen Anforderungen erfüllt. Die Ergebnisse wurden mit experimentellen Daten und einem „Standard-Modell" verglichen. Im Vergleich zu Messdaten eines realen Fernwärmenetzes führten die Simulationsergebnisse zu einem größeren Fehler als beim kontrollierten Testaufbau, aber der allgemeine Trend wird noch näherungsweise wiedergegeben und das Modell liefert ähnliche Ergebnisse wie ein Rohrmodell aus der Modelica-Standardbibliothek. Das vorgestellte Modell simuliert jedoch 2 bis 68-mal schneller als ein „Standard-Modell" für einen realistischen Testfall.

Eine funktionierende Implementierung des vorgestellten Modells wird in der IBPSA Modelica Library offen zugänglich gemacht.