Solarthermische Niedertemperatursysteme - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 411

• Systemenergiebilanzierung
Zur weiteren Fehlerkontrolle, die zur Simulation komplexer Netzwerke unerlässlich ist, ist
die Einbindung der Systemenergiebilanzierung eine wichtige Funktion: Dabei erfolgt eine
Trennung der internen und externen System-Energieströme und die externen Energie-
ströme werden über einen Ausgabevektor ( OUTPUT Vektor- „ out “) nach außen gegeben.
Hierfür werden mit Hilfe reservierter Felder, die den Systemgewinn, -verlust und die ge-
speicherte Energie angeben, spezielle Bereiche reserviert, die es erlauben eine globale Bi-
lanzierung durchzuführen.

ou t a kt u ell [ i u nit ] [ l ] ≡ Q g e w inn ; ou t a kt u ell [ i u nit ] [ l + 1]

(6.21)

.

≡ Q v erl u st ; ou t a kt u ell [ i u nit ] [ l + 2] ≡ Q K apa z it at

Die gespeicherte Energie Q Kapazität entspricht dem Wärmeinhalt (Ladung) aller thermi-
schen Kapazitäten, die sich in der Komponente befinden (z. B. Pufferwasser) und bezieht
sich auf die bereits definierte Referenztemperatur von T ref = 0 °C.
Systemgewinne Δ Q gewinn und -verluste Δ Q verlust werden ebenfalls als Energie im mo-
mentanen Zeitschritt angegeben und beziehen sich auf diejenigen Wärmeströme, die nicht
innerhalb des UNIT-Verbundes fließen. So ist beispielsweise der Wärmestrom eines Kol-
lektors an das folgende Rohrelement ein „systeminterner“ Wärmestrom, während der Ver-
lustwärmestrom des Kollektors an die Umgebung als „systemextern“ deklariert werden
muss. Eine übergeordnete Prozedur prüft nach Ablauf jedes Simulationszeitschrittes h die
Systemenergie, indem Gewinne, Verluste und gespeicherte Energie bilanziert werden.

+ u nit − max

k

− u nit − max Q s ys , init Q g e w inn , i , t − Q v erl u st , i , t Q k apa z it at , i ≥ ε Q s ys

i = 1 t = 0 i = 1

⇒ Abbruch Systemenergiebilanz. (6.22)

Die Gl. (6.22) stellt die Energiebilanzgleichung des thermischen Systems mit unit−max
Komponenten dar. Bei der Initialisierung zum Zeitschritt t = 0 wird von jeder UNIT die
Initialisierungsenergie, die in den thermischen Kapazitäten steckt, ausgegeben. Nach Ab-
lauf des Simulationszeitschrittes t = 0 wird die Systeminitialisierungsenergie Q sys, init aus der
Summe aller Komponenten gebildet. Diese Energie bleibt über den gesamten Simulations-
zeitraum konstant und wird stets mit dem momentanen Systemzustand Σ Q kapazität, i und
mit der kumulierten Gewinn- und Verlustenergie Q gewinn und Q verlust verglichen. Sollte sich
dabei ein Fehler größer als der parametrierten Fehler ε Q sys ergeben, so wird die Simula-

tion an dieser Stelle abgebrochen.
Ist beispielsweise eine Rohrleitungskomponente am Ausgang fehlerhaft verknüpft, so
spricht die Systemenergiebilanz an, weil das abgegebene Plug Δ Q plug, out nicht als System-
verlust Δ Q verlust deklariert wird. Voraussetzung dieser Konvention ist, dass dabei nur ge-
schlossene hydraulische Kreise betrachtet werden, die eine klar definierte Systemgrenze
besitzen. Daher wird beispielsweise der Zapfkreis des Brauchwassers geschlossen, indem
ein Rücklaufthermostat und eine Pumpe integriert werden. Am Thermostat kann bei die-
ser Betrachtungsweise die Bilanzierung des Lastverhaltens erfolgen.