{"id":36,"date":"2019-04-26T16:09:38","date_gmt":"2019-04-26T14:09:38","guid":{"rendered":"https:\/\/www.iwaes.de\/?page_id=36"},"modified":"2019-04-29T09:01:26","modified_gmt":"2019-04-29T07:01:26","slug":"ap-1-hybridkanal-und-waermeverbundnetz","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.iwaes.de\/?page_id=36","title":{"rendered":"AP 1 &#8211; Hybridkanal und W\u00e4rmeverbundnetz"},"content":{"rendered":"\n<p>Zur Beschreibung der Interaktion unterschiedlicher Teilnehmer eines W\u00e4rme-Smart-Grids mit einer thermisch aktivierten Infrastruktur des Siedlungswasserbaus ist der Aufbau einer Simulationsumgebung erforderlich, die zum einen den W\u00e4rme- bzw. K\u00e4ltebedarfsprofilen auf der Geb\u00e4udeseite, zum anderen den W\u00e4rmetransportmechanismen innerhalb des W\u00e4rmenetzes und der thermisch aktivierten Bauteile im Untergrund Rechnung tr\u00e4gt.  Dar\u00fcber hinaus sind die Grundlagen zur Ausgestaltung des W\u00e4rmeverbundnetzes zu entwickeln und zu konkretisieren. Hierzu z\u00e4hlen die Einbindung von st\u00fcndlich aufgel\u00f6sten W\u00e4rme- bzw. K\u00e4ltebedarfsprofilen von unterschiedlichen m\u00f6glichen \u201eTeilnehmern\u201c eines W\u00e4rmeverbundes, sowie die Ausgestaltung eines thermisch und hydraulisch adaptierten Netzes der Siedlungswasserwirtschaft. <\/p>\n\n\n\n<p>Zun\u00e4chst werden saisonale W\u00e4rme- und K\u00e4ltebedarfskennlinien entwickelt. Dabei wird zum einen auf anerkannte Standards zur\u00fcckgegriffen (z.B. VDI 4655: Referenzlastprofile von Ein- und Mehrfamilienh\u00e4usern f\u00fcr den Einsatz von KWK-Anlagen), zum anderen werden transiente Geb\u00e4udesimulationen durchgef\u00fchrt. Das Ergebnis bilden Bedarfsprofile, die eine direkte Nutzung in der Entwicklung eines st\u00e4dtebaulichen Konzeptes (AP 4) erm\u00f6glichen und somit eine jahreszeitliche W\u00e4rmebilanz f\u00fcr ein gew\u00e4hltes Stadtquartier und die dort geplanten Nutzungseinheiten (Geb\u00e4ude) widerspiegeln.<\/p>\n\n\n\n<p>Um eine ausgeglichene W\u00e4rmebilanz f\u00fcr ein Stadtquartier zu erreichen, sind unterschiedliche Betriebszust\u00e4nde einzustellen, mit denen W\u00e4rme- oder K\u00e4lteenergie von den Geb\u00e4uden weg oder zu den Geb\u00e4uden hin transportiert werden kann. <\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>Lieferbetrieb: Transport von W\u00e4rme- bzw. K\u00e4lteenergie vom Entstehungsort (Geb\u00e4ude) in Richtung Netzinfrastruktur;<\/li><li>Transportbetrieb: Transport von W\u00e4rme- bzw. K\u00e4lteenergie innerhalb des W\u00e4rmeverbundnetzes;<\/li><li>Speicherbetrieb: Ein- und Ausspeicherung von W\u00e4rme- bzw. K\u00e4lteenergie in das den Kanal umgebene Erdreich;<\/li><li>Bereitstellungsbetrieb: Transport von W\u00e4rme- bzw. K\u00e4lteenergie aus der Netzinfrastruktur in Richtung Nutzer (Geb\u00e4ude);<\/li><li>Entzugsbetrieb: Direkte Nutzung der thermischen Energie aus dem Wasser und Nutzung der geothermischen Energie.<\/li><\/ul>\n\n\n\n<p>Innerhalb des AP 1 werden die Grundtypen eines thermisch aktivierten Kanalnetzes entwickelt, die grunds\u00e4tzlich die zuvor beschriebenen Betriebsmodi m\u00f6glich machen. Dies erfolgt auf dieser Basis die Erstellung von thermisch-hydraulisch gekoppelten dreidimensionalen Berechnungsmodellen der thermisch aktivierten Hybridkan\u00e4le.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"640\" height=\"480\" src=\"https:\/\/www.iwaes.de\/wp-content\/uploads\/2019\/04\/BildAP1-1.gif\" alt=\"\" class=\"wp-image-191\"\/><figcaption>Instation\u00e4res Temperaturfeld einer thermisch-hydraulischen gekoppelten Kanalabsorberberechnung<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<p>Des Weiteren wird das quartierbezogene W\u00e4rmeverbundnetz als Gesamtmodell simuliert. Dies beinhaltet s\u00e4mtliche Zuleitungen zu den thermisch aktivierten Hybridkann\u00e4len sowie das gesamte Kanalnetz des betrachteten Stadtquartiers C1. Die Abbildung des W\u00e4rmeverbundnetzes erfolgt auf der Basis einer objektorientierten Modellierungssprache f\u00fcr physikalische Modelle (z.B. Simulink, Modelica, TRNSYS o.\u00e4.). Hierzu werden die einzelnen Teilnehmer des W\u00e4rmeverbundes, haustechnische Anlagenteile (W\u00e4rmepumpen usw.), das unterirdische Rohrleitungsnetz sowie die thermisch aktivierten Hybridkan\u00e4le als Einzelbausteine modelliert und in gegenseitige Interaktion gesetzt.<\/p>\n\n\n\n<p>Am Ende des AP 1 steht die Entwicklung eines Werkzeugs zur Auslegung eines W\u00e4rmeverbundnetzes auf der Basis einer thermisch aktivierten Infrastruktur des Siedlungswasserbaus. Mit Hilfe dieser Anwendung wird es im Zuge der st\u00e4dtebaulichen Planung f\u00fcr ein Ingenieurb\u00fcro des Siedlungswasserbaus, der Haustechnik o.\u00e4. m\u00f6glich sein, die Machbarkeit der Errichtung eines W\u00e4rmeverbundnetzes unter Verwendung von thermisch aktivierten Hybridkan\u00e4len zu bewerten. Damit ist die \u00dcber-tragbarkeit des interdisziplin\u00e4r zun\u00e4chst anwendungsorientiert (Rosensteinviertel Teilfl\u00e4che 1C) entwickelten Konzeptes auf beliebige andere Stadtquartiere im Sinne der Transdisziplinarit\u00e4t m\u00f6glich.<\/p>\n\n\n\n<p>Den Abschluss des AP 1 bildet die Zusammenstellung der jahreszeitlichen W\u00e4rmebilanz des Stadtquartieres basierend auf den Simulationsergebnissen in AP 1, eine Bewertung der Umweltvertr\u00e4glichkeit in Zusammenarbeit mit dem AP 2 sowie die Erstellung einer \u00d6kobilanz im Sinne eines Screenings.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Zur Beschreibung der Interaktion unterschiedlicher Teilnehmer eines W\u00e4rme-Smart-Grids mit einer thermisch aktivierten Infrastruktur des Siedlungswasserbaus ist der Aufbau einer Simulationsumgebung erforderlich, die zum einen den W\u00e4rme- bzw. 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