Erfassung des Wärmenetzes und Bedarfsabschätzung
Kern unserer Arbeit bei heatbeat ist die dynamische Simulation von Wärme- und Kältenetzen. Um Ihnen einen ersten Einblick in unsere Leistungen zu geben, stellen wir Ihnen auf den folgenden Seiten unsere Methoden und Prozesse anhand eines einfachen Fallbeispiels vor. In diesem Fallbeispiel vergleichen wir für ein fiktives Beispielnetz die simulierten Wärmeverluste in Abhängigkeit der gewählten Wärmedämmung für das Rohrnetz.
Um ein Netz in unserer Simulationsumgebung zu erfassen, können wir in der Regel vorhandene technische Zeichnungen oder Auszüge aus bestehenden GIS-Daten importieren. Um ein fiktives Beispielnetz für unser Fallbeispiel zu erstellen, zeichnen wir eine einfache Netztopologie für 100 Gebäude im Nürnberger Stadtteil Langwasser.
Nach Übernahme der Daten in unsere Simulationsumgebung liegt die Netztopologie mit allen relevanten Daten in Form eines mathematischen Graphs vor. Durch Verknüpfung mit unseren Datenbanken werden auf dieser Basis alle zu untersuchenden Varianten des Energiesystems verwaltet. Diese Daten können anschließend ausgewertet und angepasst werden, bevor sie zur automatisierten Modellerstellung und dynamischen Simulation genutzt werden. Durch die Rückführung der Simulationsergebnisse in unser Datensystem können die Ergebnisse effizient ausgewertet werden. Aus dem Vergleich verschiedener Varianten werden daraufhin die Vor- und Nachteile der Varianten herausgearbeitet und Empfehlungen für konkrete Maßnahmen abgeleitet.
Für unsere betrachtetes Beispielnetz ergibt sich nach Einlesen der Zeichnung folgende Netztopologie:
Neben der hier dargestellten Netztopologie erfasst unsere Simulationsumgebung auch alle energietechnisch relevanten Daten zu den Einspeisungen sowie den angeschlossenen Gebäuden. Um die Wärmebedarfe zeitlich aufgelöst für den Verlauf eines Jahres abzuschätzen, erzeugt unsere Simulationsumgebung individuelle Gebäudemodelle für jedes der angeschlossenen Gebäude. Unter Annahme passender Nutzungsprofile und Wetterdaten wird damit der Heizwärmebedarf für jedes Gebäude in stündlicher Auflösung für den Verlauf eines Jahres simuliert.
Um darüber hinaus den Wärmebedarf für die Bereitstellung von Trinkwarmwasser abzuschätzen, erzeugt unsere Simulationsumgebung auch stochastische Warmwasserzapfprofile für jedes Gebäude in Abhängigkeit der angenommenen Nutzungsart. In Anlehnung an die Berechnungsmethoden der DIN 12831-3 bestimmen wir daraus die zeitaufgelöste Wärme, die zur Warmwasserbereitstellung aus dem Wärmenetz entnommen werden muss. Je nach Anwendungsfall können dabei auch dezentrale Speicher und Bereitstellungsverluste berücksichtigt werden.
Für das gesamte Netz ergeben sich für die Bedarfssimulation der 100 Gebäude folgende Bedarfe im Jahresverlauf:
