Simulationsgestützte Untersuchung von Optimierungsmöglichkeiten für Nahwärmenetze

Simulation of district heat systems for the investigation of optimization potentials

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Dokumentart: Masterarbeit
Institut: Department Maschinenbau und Produktion
Sprache: Deutsch
Erstellungsjahr: 2018
Publikationsdatum:
SWD-Schlagwörter: Netzwerktopologie , Blockheizkraftwerk , Heizkraftwerk , Exergie , Modelica
Freie Schlagwörter (Deutsch): Nahwärmenetz, Verteilnetz, Rücklaufeinbindung, Netztopologie, Blockheizkraftwerk, Heizkraftwerk, Exergie, Dymola, Modelica
Freie Schlagwörter (Englisch): District heat systems, heat network, CHP, Dymola, Modelica, exergy
DDC-Sachgruppe: Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau

Kurzfassung auf Deutsch:

In der Arbeit wurden mit Hilfe eines Simulationsmodells Optimierungsstrategien für das Nahwärmesystem Freiburg Weingarten untersucht. Ziel der Untersuchung ist vor dem Hintergrund der sinkenden Wärmenachfrage auf Grund der fortschreitenden Gebäudesanierung auch zukünftig einen wirtschaftlichen Betrieb von Nahwärmenetzen zu ermöglichen. Folgende Optimierungsstrategien wurden für das Nahwärmenetz Freiburg Weingarten erarbeitet und untersucht: -Rücklaufeinbindung: Durch die Einbindung von Teilsträngen mit sanierten Gebäuden in den Hauptrücklauf, kann das Temperaturniveau in Teilen des Netzes abgesenkt werden, um so Wärmeverluste zu reduzieren. -Anpassung der Netztopologie: Durch den sinkenden Wärmebedarf im Netz sind gerade Teilnetzstränge in den viele sanierte Gebäude stehen überdimensioniert. Mit der Anpassung der Netztopologie an den reduzierten Wärmebedarf, können die Wärmeverluste im Rohrsystem reduziert werden. Das Simulationsmodell zur Untersuchung der Strategien wurde mit dem Simulationsprogramm Dymola/ Modelica entwickelt und anhand von Messdaten validiert.. Durch die Auswertung der Simulationsergebnisse konnte ein Vergleich zwischen beiden Optimierungsstrategien gezogen werden. Die Rücklaufeinbindung bietet ein höheres Einsparpotenzial und sollte deshalb bevorzugt werden

Kurzfassung auf Englisch:

This paper deals with the simulation-assisted analysis of optimization strategies for the local heating system of Freiburg Weingarten. The objective of the analysis is to ensure the economic operation of the local heat distribution network despite the decreasing heat demand due to the progressing building refurbishments. The following optimization strategies have been elaborated and analyzed: -Return flow integration: Because of the integration of substrings, which are connected to refurbished buildings, into the return line of the network, a drop of the temperature level can be achieved, which reduces the heat losses. -Adaption of the network-topology: Due to the decreasing heat demands in the network, especially subnetwork-strings (where many refurbished buildings are placed) are often overdesigned. The simulation model, which is used for the analysis, was developed using Dyloma/Modelica. For the validation measuring data of a research project from Fraunhofer ISE were used. A comparison between the two strategies was drawn by evaluating the results of the simulation. The strategy of the return flow integration enables a higher potential for savings and should be therefore preferred.

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