trnsys部分模块学习总结.docx

一模块解析1控制卡中模拟时间的选择Start-Stop 一般情况下，模拟只能是开始时间小于结束时间 一年中不同的月份以及其对应的小时数和天数 月份天数小时数110232744360141649121605121288061523624718243448213508892445832102746552113057296123358016136687602 equation tool的应用和简介功能：简单的计算：如 outputl=2*input2+sin (10*input3) +inputl*320逻辑运算：Output=GT (inputl, input2)可以替代type2来当作控制器来控制机器的开关Output=MOD (time, 24)判断一年的总时间在一天中的时间主要用于：L作为控制器来控制开关2 .简单的负荷计算，作为时间的函数3 .后处理工具，作为计算器来出来方程式，如集热器的效率计算，太阳能保证 率，系统保证率等计算。4 .控制设备运行时刻表，这个功能比较差一点，建议用typel4替代这个功能。5 .建筑里面控制方位角。逻辑函数简介:1 .ABS()取绝对值2 .AC0S()反余弦函数3AND(,)逻辑并4 .ASIN()反正弦函数5 .ATAN()反正切函数6C0S()余弦函数7 .EQL( a,b )如果a等于b,返回1,否则返回08 .EXP()e的次方，自然对数961(3为)如果2大于折 返回1,否则返回010.INT()取整数H.0R(,)逻辑或12 .LN() ine13 .LOG() IoglO14 .仃(2力)如果2小于13,返回1,否则返回O15 .MAX( z)取最大16 .MIN( J取最小17 .M0D(J取余数18N0T()逻辑非18 .SIN()正弦函数20.TAN()正切函数21.C0NST 常数22.TIME()模拟的时间23.START()开始时间24.STOP()结束时间25.STEP() 时间步长26 .LE(a , b)如果a小于或者等于b,返回1,否则返回。27 .NE(a,b)如果a不等于b,返回1,否则返回028 .AE(,)29 .GE(azb)如果a大于等于b,返回1,否则返回03温差控制器太阳能-土壤源热泵系统模拟程序的运行除了要按照模型结构准确定义模拟参数 和输入输出关系以外，还需要加入合理的控制模块。其中，热泵机组供热和制 冷运行模式的切换信号由季节控制器给出；循环水泵和热泵机组的启停由温差 控制器决定。以太阳能集热器系统为例,系统的运行采用温差控制方式：当集热 器出口与水箱底部的温差大于设定温度心(5-10Co)时，控制器发出信号, 循环泵开启，系统开始工作，热量从集热器传输到蓄热水箱；当温差小于设定值(2-4C。)时，集热效率较低，循环泵停止运行。控制器输出的控制信 号片,同时作为其下一时刻的输入值。用7和分别代表集热器出口和蓄热 水箱底部的流体温度，则温差控制器模型的原理可表示为,1.控 制 器 的 输 入信 号若A7, Th 一则输出信号/=；若A，> TH 则输出信号 九二0。2.控制器的输入信号修为。时：若- O则输出信号7"=1；若“TH >Th则输出信号九犯图2-13温差控制模块工作原理图14水泵水泵作为为整个管路的动力装置，在闭式循环系统中，水泵为其所在管路提供 所需要的流量，水泵忽略其的入口流量，即水泵的入口流量不作为其计算的参 考值，而耗能等数据根据出口流量计算得出，出口流量则是有用户自己来觉得 的。(1)定速泵 typell4Parameter InPUt Output Derivative )Sped al CardsExternal Files Comment台I 1修Rated flow rate1000. 0khrMore.Jj2台Fluid specific heat4 19kJ/kg.KMore.3盘Rated power2684. 0kJ/hrHore.4 SMotor heat loss fraction0. 0Xore.-a图2其额定流量（参数D为泵实际工作时的流量，也就是出口流量，其额定功率 （参数3）为实际工作时的功率，并不是我们平常所说的水泵的额定流量和额 定功率，而是泵的工作点的流量和功率，工作点就是系统性能曲线和泵的性能 曲线的交点，这个交点的确定步骤为D根据冷热负荷和温差计算得出泵的理想工作流量，根据管路的阻抗确定工作 流量下克服管道阻力所需要的水头。2）根据理想工作流量和管路的阻力水头选择适合的定速泵，确定其实际工作时 的流量和功率3）分别输入到参数1和参数3中。水泵的工作点的确定如图3【E】pPlPumpCurvevolumetric flow rate ls(2)定速泵 Type747ParameterInput Output Derivative Special Cards ExternalFiles I CommentI1Desien flow rate10000. 0khrMore.i2Desicn head40. 0mMore.3Fluid specific heat4. 19kjke. KMore.4叁Fluid density1000. 0kcm"3More.5Xotor heat loss fraction0. 0More.6SLoeical unit for pump data file93一More.7gNumber of pump data points12-More.I8SCoefficients for system curve1一More.nlQCvef f d- CeQf aS H1 -如图4所示，parameter中的IDesign flow rate是指rated flow rate即额定流量，这个额定流 量就是变速泵的名牌上标的额定流量，Design head是指rated head即额定流量下的水头， 在选择变速泵时往往是根据这个两个值来选的。Parameter Input Output Derivative Special Cards External Files Comment 46Fluid density1000. 0k*3More.0Jj5盘Motor heat loss fraction0. 0More.6©Locical unit for pump data file99More.7SNumber of PwnP data points12-More.86Coefficients for SyStem curve3More.9STstem curve coefficient_10. 0-More.10盘SyStem curve coefficient"0. 0一More.11System curve CoeffiCient-30. 0More.Ml图5如图5所示，对于系统的性能曲线，type748是通过在parameter中定义实现的 定义的参数从8到11,所定义的公式如下123t = a0+al + a. +a3 +/0.1 Normalized mass flow rate (desired flow rate rated flow rate)是指标准化的水头其值等于需要的流量/额定流量h是指标准化的水头，其值等于实际水头/额定水头而aaa就是指图四中的参数9到11.注意这个值和实际系统的性能曲线中的参数是不一样的，实际系统的性能曲线为"="'O+'O其中H为水头，Q为流量。参数8Coefficientsforsystemcurve就是定义a的个数，如果这个数变大，参数9一下的参数数量也会相应的增加，由于系统性能曲线一般为二次曲线，所以这个数一般为3EXamPle PUmP Data FiIe0.0 1.02-Q 0IHBBQXJJa-Q9-D_LD-Q ! Pumpable00l/36.100head andOverall utpefficiency at6.0009! PurptbleheadandOverallpumpfficincyat:0ls5.8708! PurpableheadandOverallPUnIPefficiencyat201/s5.6007! PumpableheadandOverallpumpefficiencyat301/s5.2606! PumpableheadandOverallPUmPefficiencyat401/s4.9505! PumpableheadandOverallPUnlPefficiencyat501/s1/s4.4904! PumpableheadandOverallpumpefficiencyat604.0703! PunpableheadandOverAllPUmPefficiencyat701/33.6002! PumpablehadandOverallPUmPefficiencyat801/s3.000.! PumpableheadandOverallpumpefficiencyat901/sG! PUGPab1CadcdOvra;1 PUM f"uinoyatO-C13图6为了更加准确的获得定速水泵的实际工作点，对于水泵的性能曲线是通过外部文件的 方式输入的如图6所示，第一行是指体积流量，单位是升/秒，也就是Kgs, 一般tmsys的流量单 位是kgh,后者是前者的3600倍。这个参数的个数要在图二中的参数7number of pump data points 中定义。下面的各行是在相应的体积流量下的泵所能提供的水头和泵的总效率水头的单位是m泵的总效率=水泵的效率X电机效率 即电机效率为图中Input的第4个参数5变频水泵如下图所示，变频泵的工作点是由系统的性能曲线和泵的性能曲线的交点确定的SystemCunePumpCurvesvolumetric flow rate ls泵的性能曲线为不同转速下的性能曲线，其实这个曲线是一个区域，即变频泵的工作 区域。系统的性能曲线一般为二次曲线H = a + bQ + cQ2其中H为水头，Q为流量。式中a、b、C三个数值的不同，对于水泵的工作点的确定是至关重要的。下图为实际变频供工作状态举例O 50100150200250流量3h25%50%75%100%分别是指额定转速的百分比 以下是trnsys中关于变频水泵的一些总结TrnSyS中通过外部文件来确定泵的性能曲线的变频泵的种类lType748输入流量2Type749输入功率3Type750输入转速Type748是根据需要的出口流量来确定其他参数的，下面以type748为例如下图一所示，这个需要的出口流量指的是Input中的3Desired outlet flow rate,这个 值在InPUt中就是说，这个值是根据自己的需要变化的，可以自己定义的，即可以通过 外部文件的方式输入，也可以通过模拟系统中的其他参数利用计算器计算出来。Prnetr InPUt111Inlet fluid tenprtux20 0Xor.2Inlt fluid flow r«t«0 Okt/hrNor.3aDsirtd outlet flow r*t10000. 0kJ2Kort4Motor ffcincyo 9Xor.图一图二如图二所示，parameter中的IDesign flow rate是指rated flow rate即额定流量，这个额 定流量就是变速泵的名牌上标的额定流量，Design head是指rated head即额定流量下 的水头，在选择变速泵时往往是根据这个两个值来选的。Ptr0tr Input Output Dervtv Special Ctrds External Files Comaent 5Motor heat loss fraction0 0Jior.6LOW UxUt for pump Za file30Nor.7Nunb«r of pup data points12Nor.8GNunbr of puBp xpdx1More.9GCofficin<z for xyxQ curve1NOYe 10Sy"m curv co«ffici«nt'l0 0Mor.11System cunr coffici*nt-20 0Note.12才System curv coeffcent-30 0Nox.图四如图四所示，对于系统的性能曲线，type748是通过在Parameter中定义实现的定义的参数从9到12,所定义的公式如下y?3其中参数6= QC) +。/ +。2广 +3 + /0.l Normalized mass flow rate (desired flow rate / rated flow rate)是指标准化的水头其值等于需要的流量/额定流量h是指标准化的水头，其值等于实际水头/额定水头而a°am2就是指图四中的参数10到12,注意这个值和实际系统的性能曲线中的参数是 不一样的，前面已经提到，实际系统的性能曲线为“ = 0 + 60 + c02其中H为水头，Q 为流量。参数9Coefficients for system curve就是定义a的个数，如果这个数变大，参数9 一下的 参数数量也会相应的增加，由于系统性能曲线一般为二次曲线，所以这个数一般为3图五如图五所示，变速泵的性能曲线由于比较复杂，所以是通过外部文件的方式输入的 第一行是速度比，是指当先水泵转速/额定转速，这个在选择变速泵时，厂家会给出每 一个速度比下对应的一条性能曲线。这个参数的个数要在图二中的参数8number of pump speed 中定义。第二行是指体积流量，单位是升/秒，也就是Kgs,一般trnsys的流量单位是kgh,后 者是前者的3600倍。这个参数的个数要在图二中的参数7number of pump data points 中定义。下面的各行是在相应的体积流量和速度比下的泵所能提供的水头和泵的总效率水头的单位是m泵的总效率=水泵的效率X电机效率即V pumpingoverall motor电机效率为图一种Input的第4个参数Type748根据所需要的流量来读取泵的性能曲线的外部文件并和系统的性能曲线来组合 计算，这是一个迭代计算，知道两个曲线的交点的流量和所需要的流量一致时迭代停 止。这个迭代是从所需要的流量和O速度比时开始的，要保证所需要的流量在外部文件的 最大值最小值之间 选泵时要注意 1泵一定要留有一定的余量，或者要根据最大负荷时的流量来选，不然的话水泵在运行 外部文件时如果流量较大时，找不到外部文件中的对应数值，迭代就会溢出。2如果使用变频泵要尽量使水泵在25%以上的转速运行，因为这一般是实际水泵的性能 曲线的下限。3如果所需流量有部分小流量时，那就要在开始设置，0%转速和0流量的情况，这样 水泵在运行时会自动通过差值计算小流量参数，从而不会超过外部文件中的最小值 （外部文件已经是0,不会比这个更小了）。6热泵地源热泵两个换热器多为壳管式换热器，即地源热泵为水系统形式的热泵，在 trnsys中选择type668水水热泵。Type668的模型依据是建立在热泵本身不能变频的基础之上的，即热泵自身没 有调节能力，热泵是全负荷运转的，而热泵的制冷能力则是根据源侧和负荷侧 水的入口温度来决定的，不同负荷侧和源侧入口温度对应的制冷能力和能耗可 以从产品的样本中查出。在不同源侧和负荷侧水的入口温度对应的制冷能力和能耗是type从外部文件中 调用的，需要用户根据自己的需要，在选择了适当的热泵之后，自己建立外部 文件。热泵的外部文件包括两个：1）制冷运行数据2）制热运行数据如图8所示I -Parameter Input Output Derivative Special Cards External FilesCommentAJ1©Which file contains the cool ins performance data?SampC.DatBrowseEdit.2Which file containsSai»p_H. dat6the heatingBromeEdit.performance data?图8对于外部文件的编写-3.89 7.22 12.78 18.33Ualues of Entering Load Tenperatures in Degrees Celsius7.22 12.78 18.33 23.89 29.44 37.78 !Ualues of Entering Source Tenperatures in Degrees Celsius49.949.1!Total C00ling(kW)3nd Pover(IcW) at -3.89/7.2247.0110.3ITotil Cooling(kW)and Pover(kW) at -3.89/12.78911.*4ITotal Cooling(kV)and Pover(kW) at -3.89/18.331.2012.54!Total Cooling(kW)and Pover(UW) at -3.89/23.8938.3913.74TTotal Cooling(kW)and Pover(kW) at -3.89/29.岫33.2916.16!Total Cooling(kW)and Power(kW) at -3.89/37.7876.8*10.64!Total Cooling(kW)and Power(kW) at 7.22/7.2272.2711.9M!Total Cooling(kW)and Power(kW) at 7.22/12.7867.9913.34,Total Cooling(kW)and Power(kW) at 7.22/18.3363.361.60!Total Cooling(kV)and Pouer(kW) at 7.22/23.8959.M15.90!Total Cooling(kW)and Power(kW) at 7.22/29.450.8218.70!Total Cooling(kW)and Power(kW) at 7.22/37.7890.6711.34!Total Cooling(kW)and Pouer(kW) at 12.78/7.228.S812.84!Total Cooling(kV)and Power(kW) at 12.Z812.7880.30俏.24!Total Cooling(kW)and Pover(IcW) at 12.78/18.337.115.60!Total Cooling(kW)and Potier(KW) at 12.78/23.8969.8616.90!Total Cooling(kW)and Pover(kW) at 12.78/29.460.0819.99Total Cooling(kW)and Pouer(KW) at 12.78/37.78103.7412.1Total Cooling(kW)and Power(kW) at 18.33/7.2297.5913.74Total Cooling(kW)and Poer(kW) at 18.33/12.7891.7915.24Total Cooling(kW)ad Power(kW) at 18.33/18.3385.6316.74Total Cooling(kW)ad Pover(kW) at 18.33/23.8979.7718.24Total Cooling(kV)and Power(IcW) at 18.33/29.4图9制冷时的外部文件32.22 37.78 43.33 48.89 Ualues of Entering Load Tenperatures in Degrees Celsius-3.89 4.44 12.78 21.11 29.44 ? Values of Entering Source Temperatures in Degrees Celsius56.0018.02!TotalCooling(kV)andPower(kW)at32.22/-3.8976.9020.12TotalCooling(kW)andPower(kW)al32.22/4.4497.4722.32!TotalCooling(kU)andPower(kW)at32.22/12.78118.0424.62TotalCooling(kV)adPower(kW)at32.22/21.11138.6226.76TotalCooling(kU)andPower(kW)at32.22/29.454.8019.52!TotalCooling(kV)andPower(kW)at37.78/-3.8974.9621.92TotalCooling(kV)andPower(kW)at37.78/4.4495.3024.18!TotalCooling(kU)andPower(kW)at37.78/12.78115.5826.56TotalCooling(kV)andPower(kW)at37.78/21.11135.8628.98TotalCooling(kV)andPower(kW)at37.78/29.4453.7520.92!TotalCooling(kU)andPower(kW)at3.33/-3.8973.8523.3TotalCooling(kV)adPower(kW)at43.33/4.4493.6025.88TotalCooling(kU)andPower(kW)at3.33/12.78113.4128.47TotalCooling(kV)andPower(kW)at3.3321.11120.2731.18TotalCooling(kV)andPower(kW)dl43.33/29.4452.6322.32!TotalCooling(kV)andPower(UW)at8.89/-3.8971.9725.16TotalCooling(kW)andPower(kW)at48.89/4.491.4327.78!TotalCooling(kV)andPower(kW)at48.89/12.78104.5636.52!TotalCooling(kW)andPower(kW)at8.89/21.11104.5033.22TotalCooling(kV)andPower(kW)dl48.89/29.44图10制热时的外部文件 外部文件说明：第一行为负荷侧换热器水的入口（相对于热泵负荷侧换热器而言）温度第二行为源侧换热器水的入口温度以下各行为对应各负荷侧入口温度和源侧入口温度下的制冷（制热）量和相应 的热泵功率Parameter IInPUt Output Derivative Special Cards External Files Comment 1©Source specific heat4 130kj/ke KMore.S2Load specific heat4. 130kJk.KHore.3©Loeical unit number for cooling data file98一More.46Humber of source temperatures - cooliE6一More.5SNumber of load temperatures - coolinc4一More.6岛Loical unit for heating data99-More.7SNumber of source temps.一 heatine5-More.HI8qNumber of load temps. - heating 14-W.图H用户根据厂家所提供的产品样本确定好了外部文件后，需要对type668的 parameter进行修改：参数4为制冷外部文件中第二行源侧换热器水的入口温度的个数 参数5为制冷外部文件中第一行负荷侧换热器水的入口温度的个数参数7为制热外部文件中第二行源侧换热器水的入口温度的个数参数8为制热外部文件中第一行负荷侧换热器的水的入口温度个数对于以上参数要保证所模拟的各温度处于相应的区间之内，不能超过外部文件 中各参数的最大值和最小值。参数9为热泵的个数，如此型号的热泵只有一台则此参数为1Parameter InPUt I Output Derivative Special Cards External Files Comment 1Inlet source temperature40. 0CMore.Al2eSource flow rate54121.23khrMore.3Inlet load temperature20. 0CMore.4FLoad flow rate81875.1khrMore.5Coolinc Control SienaI1-More.6Heatinc control SiEnaI0一XOre.图12如图所示个参数为typc668的input,参数5为热泵制冷启停的控制信号，若这 个参数大于等于0. 5则热泵制冷开启，若小于0. 5则制冷关闭。参数6为热泵 制热启停的控制信号，若这个参数大于等于05则热泵制热开启，若小于0.5 则制热关闭。如果这两个信号同时为开启状态，那么trnsys会默认为热泵处于制热状态而忽 视制冷信号。7时间控制对于各设备的启停是通过信号的输入来控制的，有的时候我们需要以时间为控 制依据，在以时间为控制依据的时候，这个控制信号就是时间的函数，一般的 设备当其运行时，输入信号为1,当其关闭时.，输入信号为O.若我们以这两个 数作为启停的控制信号，那么控制信号就是时间的阶跃函数。一般情况下可以选用typel4h下面是一个简单的例子，假设设备在一年当中的前4000小时是不工作的，在 4000到8760这段时间是工作的。也就是一共有三个时间点，起始时间为0,这 个点时不工作的，所以其值为0；最后的时间点是8760,设备在这个点时工作 的，所以其值为1;中间的点是4000,它的值该怎么设定呢？我们做如下设置:Pzgeter Ijut Output Drivtiv Special Cards Extml Files ComaI ；U1Initial v1q of t0ZNor.2Initial vlu of function03Nor«.37t«« Polnt-I400ZNor4Vtl0 at point 03NoteST t soat-2400h,Nora6t1q4 t point -2I«2)forTfTine t poat3 160ZNor«8v*Iq <t point _313Nor.1 (Besides tht iKdUtl poinb hov n<wr points Mk« up the 3 I forcan< fmct国图13Function editorValue of time图14最终出现一个阶跃的函数，所以我们可以看出，在4000这个点需要设置两个值才能出 现阶跃的效果，即在变化的点要定义其变化前后的值。Average value of function就是其输出的函数值。这是一个比较通用的方程，可以根据用户自己的需要来进行设置。对于制冷季节和制热季节的设置也可以采用以下的模块1制冷季节type 1412制热季节type 14k其阶跃函数的设置原理和typel4h是相同的，但是这两个模块中的时间点的个 数和ControI SignaI的值是不能更改的，用户只能设置制冷（热）的起止时间。8地源换热器Type557aParameter中各参数的设置F*rM）tr IlnPUt I Output Drvtxv Spc »1 Cards Extrnl Fls CMiaent 161Sto> volm110411. 1"3Not%tl2Boxehole depth7Noia93Hdr depth1Mo.4Mumbx of orholsi=More.5母borhol du丁6S3 Of borhols tn <rts：Noe.1SHub> of rd>i rstoM*No9Hvnb«r of vrtel rticns2LNoQ1Q*八 卜*1 cA G ”，G A，V* - Vs,图15Bore SpacingHeader »»BoreholesBOreho而 DepTh图16Borehole Radius图18如图15所示参数1 storage volume蓄热体体积这个参数是用户自己计算得出的蓄热体体积=;rx井数X井的深度×（0.