ArcGIS voor District Energy: Thermische Energie Traceren
Door Tom DeWitte en Tom Coolidge
Het doel van een district energy-systeem is om thermische energie naar klanten te transporteren (district heating) of om thermische energie van klanten weg te transporteren (district cooling). Het klinkt eenvoudig, maar de gesloten aard van district energy-leidingnetwerken maakt ze tot enkele van de meest gecompliceerde nutsleidingnetwerken.
Het modelleren van de stroming door dit ingewikkelde netwerk van energiecentrales, leidingen, pompen, kleppen en uiteindelijk gebouwen is niet gemakkelijk. Toch is het essentieel voor planners, ingenieurs en operators van het leidingnetwerk om te begrijpen hoe hun product zich verplaatst naar en van hun klanten. Dit wordt nog ingewikkelder als de district energy-organisatie circulatiezones met warmtewisselaars gebruikt. In die systeemconfiguratie is de waterstroom niet hetzelfde als de thermische energiestroom. Dit vereist een applicatie en datamodel die slim genoeg zijn om onderscheid te maken tussen waterstroom en thermische energiestroom.
Hier kan ArcGIS met zijn ArcGIS Utility Network-mogelijkheid en District Energy Data Model helpen.
Thermische Energie en District Heating
Bij het modelleren van een district heating-leidingnetwerk is het essentieel te begrijpen waar de energie begint en waar deze naartoe gaat.
Voor district heating is het begin meestal de energiecentrale. Vanuit de energiecentrale transporteert het verwarmde water of stoom de thermische energie via leidingen, pompen, warmtewisselaars, kleppen, meer leidingen en uiteindelijk naar een gebouw. De klant in dat gebouw verbruikt de thermische energie om hun huis te verwarmen. In een volledig gesloten systeem keert het nu afgekoelde water terug naar de energiecentrale om opnieuw te worden verwarmd.
Thermische Energie en District Cooling
Bij het modelleren van een district cooling-leidingnetwerk begint de thermische energie bij de klant en wordt geleverd aan de koelinstallatie waar deze meestal in de lucht wordt afgegeven.
In een volledig gesloten systeem, nadat de thermische energie aan de lucht is afgegeven, wordt deze naar koelunits gestuurd om verdere thermische energie te verwijderen. Dit resulteert in een extra verlaging van de watertemperatuur. Zodra het gekoeld is, wordt het via leidingen, pompen, warmtewisselaars, kleppen en meer leidingen getransporteerd voordat het het gebouw van de klant bereikt. In het gebouw absorbeert het gekoelde water de afvalwarmte van de klant en transporteert deze terug naar de koelinstallatie.
Gebruikmaken van Utility Network
Het modelleren van dit realistische transport van thermische energie door een leidingnetwerk vereist meer dan alleen inzicht in hoe de leidingen, pompen, warmtewisselaars, kleppen en andere componenten zijn verbonden. Het vereist ook het vermogen om te begrijpen welke pompen in werking zijn en welke kleppen gesloten zijn. Daarnaast moet er onderscheid worden gemaakt tussen kathodische beschermingsdraden en lekdetectiedraden. Deze draden zijn verbonden met de leidingen maar geleiden geen thermische energie. Om deze extra realistische complexiteiten nauwkeurig weer te geven, hebben we een geavanceerder connectiviteitsmodel nodig. We moeten gebruikmaken van het Utility Network.
Het Utility Network is een uitbreiding op ArcGIS. ArcGIS is het geografisch informatiesysteem (GIS) geleverd door Esri.
Wat stopt thermische energiestroom
Met een Utility Network komt ook de Trace-geoprocessingtool. Een configuratie van deze tool zal worden gebruikt om de thermische energiestroomtrace uit te voeren. Om de trace correct te configureren is een realistisch begrip nodig van wat de thermische energiestroom kan stoppen.
In de praktijk zullen apparaten die gesloten zijn, zoals een klep, of niet werken, zoals een pomp, de stroom van thermische energie belemmeren. Voeg aan deze lijst elk pijpsegment of apparaat toe dat buiten gebruik is, zoals buitengebruik gestelde pijpsegmenten of pijpsegmenten die voorgesteld zijn maar nog niet gebouwd. Ten slotte moeten kathodische beschermingsdraden en lekdetectiedraden worden uitgesloten die deel uitmaken van het leidingnetwerk maar geen thermische energiestroom geleiden.
Bij gebruik van het District Energy Utility Network Foundation datamodel, zien die beperkingen er als volgt uit:
- Pijpsegment of asset is niet in gebruik: Lifecycle Status is niet gelijk aan In Service
- Klep is gesloten: Device Status is gelijk aan closed
- Pomp werkt niet: Device Status is gelijk aan closed
- Kathodische beschermingsdraden: Category is gelijk aan CP Only
- Lekdetectiedraden: Category is gelijk aan Leak Detection Only
Configureren van de Trace Tool
De Trace-geoprocessingtool in ArcGIS Pro heeft veel parameters. Hier leest u hoe u de beperkingen omzet in specifieke instellingen in de Trace-tool.
Het type trace zal een downstream trace zijn, gebruikmakend van het DHC domein netwerk en het DHC Energy Tier. Het instellen van het Tier op 2DHC Energy Tier is belangrijk omdat dit de stroombron instelt als de energiecentrale/koelinstallatie, versus het 2DHC Pressure tier dat de bron zou instellen als pompen binnen het systeem.
De beperkingen worden toegevoegd als Traversability Barriers. Als één beperking waar is, zal de trace niet voorbij dat asset gaan.
Wanneer deze trace wordt uitgevoerd, retourneert deze alle pijpsegmenten, apparaten, fittingen en klantservicepunten die thermische energie ontvangen vanaf de aangewezen startlocatie.
Dit omvat zowel het toevoer- als retourgedeelte van het leidingnetwerk.
Als u een district heating-organisatie bent en alleen geïnteresseerd bent in de thermische energiestroom die energie levert aan de klant, kunt u een filterbarrière toevoegen:
- Pijpsegmenten zijn alleen toevoerleidingen: Line Asset Type is niet gelijk aan supply
Dit retourneert een selectie set van het leidingnetwerk die laat zien hoe de thermische energie door het leidingnetwerk beweegt vanaf de aangewezen locatie naar de klant.
Dezelfde configuratie werkt op het district cooling-leidingnetwerk.
Deelname aan de Trace
Nu u weet hoe u de trace-tool configureert om een thermische energiestroomtrace uit te voeren, hoe deelt u dit met anderen in uw organisatie? En hoe deelt u dit op een manier die niet vereist dat iedereen handmatig deze configuratie van de Trace Tool uitvoert? Dit is waar de nieuwe functionaliteit geïntroduceerd bij ArcGIS 10.9, genaamd Trace Configurations, is nuttig.<\/P>
Trace Configurations is de mogelijkheid om een configuratie van de Trace Tool binnen de Geodatabase op te slaan. Wanneer de Thermal Energy Flow-trace in de Geodatabase is opgeslagen, hoeven andere desktop-, web- en mobiele gebruikers niet te weten hoe ze de tool moeten configureren.<\/P>
Een eenvoudige controle van de optie 1 Use Trace Configuration7 verwijdert alle configuratieopties en vervangt deze door een eenvoudig keuzemenu voor de eindgebruiker om uit te selecteren.<\/P>
<\/span><\/P>Het centraal opslaan van de trace-configuratie en toegankelijk maken voor eindgebruikers zorgt ervoor dat iedereen een correct geconfigureerde thermal energy flow-trace uitvoert.<\/P>Samenvatting<\/H2>Planners, ingenieurs en operators hebben dit soort geavanceerde flowmodellering nodig om hen te helpen bij het uitvoeren van hun dagelijkse activiteiten. Thermal energy flow-modellering is slechts een van de vele soorten water-, thermische-, kathodische bescherming-, lekdetectie-flowanalyse die kan worden geconfigureerd met het ArcGIS Utility Network. Deze trace-mogelijkheden helpen om een deel van de complexiteit van het onderhouden en bedienen van een district energy-pijpsysteem te verminderen.<\/P>LET OP: De berichten op deze site zijn van onszelf en vertegenwoordigen niet noodzakelijkerwijs de positie, strategieën of meningen van Esri.<\/EM><\/P>
