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4.1.2.3 Hydraulische Anlage
Charakterisierung und Auswahl einer Entwicklungsumgebung
Die hydraulische Anlage kann mit Rohrelementen, Verzweigungen, Zusammenführungen und
Pumpen sehr detailliert abgebildet werden. Die Differentialgleichung der thermohydraulischen
Effekte wird über eine finite Volumenmethode diskretisiert und in Knotenpunkten
berechnet. Eine von den thermischen Effekten unabhängige Einstellung des Strömungsmodells
ist möglich. Modellkomponenten für verschiedene Solarkollektoren existieren.
Die hydraulische Anlage nutzt auf höheren Ebenen die Hilfskonstruktion des sogenannten
thermohydraulischen Vektors (Thermo-hydraulic Vector THV) zur Verbindung zweier hydraulischer
Modellkomponenten. Der THV stellt das hydraulische Pendant zum Gebäudevektor
dar. Der THV stellt Informationen über die Art des Mediums (Luft, Wasser, Wasser-Glykol-
Gemisch), die Temperatur, den Massenfluss und den anliegenden Druck zur Verfügung. Die
Berechnungen werden in den durch ihn verbundenen Blöcken ausgeführt. Die Modellierung
einer hydraulischen Schaltung wird im folgenden Beispiel (siehe Abschnitt 4.1.2.4) veranschaulicht.
4.1.2.4 Ein Beispiel zur Verschaltung von Rohren
Das Beispiel umfasst die Verzweigung und die anschließende Zusammenführung einer Rohrleitung
(Abb. 28). Das Beispiel Abb. 28 soll demonstrieren, wie stark die intuitive Vorstellung
und das Blockschaltbild voneinander abweichen.
Der ursprünglich einfließende Massenstrom m soll sich in der Verzweigung entsprechend
den Rohrwiderständen der beiden Zweige aufspalten und sich bei der Zusammenführung vereinigen.
Es wird eine laminare Strömung angenommen.
· Ges
Ausgehend von der Verzweigung müssen innerhalb jedes Zweiges zunächst alle in Serie
geschalteten Einzelrohrwiderstände bis zum Erreichen der Zusammenführung addiert werden.
Die resultierenden Gesamtwiderstände beider Zweige sind dann zum ursprünglichen
Verzweigungselement zurückzuführen, so dass dieses das Verhältnis der beiden Massen-
ströme m der Zweige bestimmt. Da die Verzweigung auch über den ursprünglichen
· 1 m · ( , 2)
Massenstrom verfügt, können die Absolutwerte der Massenströme der Zweige bestimmt werden.
Das Element der Zusammenführung berechnet den am Gesamtsystem abfallenden Druckverlust
vom Rohr 0 bis zur Parallelschaltung der Rohre 1 und 2. Hierzu benötigt es neben dem
effektiven Rohrwiderstand der beiden parallelen Zweige den Rohrwiderstand des vorangegangenen
Elementes (Rohr 0). Dieser muss ihm separat zugeleitet werden.
Rohr 0
m · 1
Rohr 1
Verzweigung Zusammenführung
m · m Ges
· Ges
V
Rückführung
Rohr 2
Abbildung 28: Berechnungen zur Verhaltensbeschreibung der Verzweigung einer
Rohrleitung nach dem Konzept des thermohydraulischen Vektors
(in Anlehnung an [Car-99])
m · 2
Z
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