TRNSYS介绍及主要功能
来源:    发布时间: 2012-12-14 15:43   16991 次浏览   大小:  16px  14px  12px
TRNSYS软件最早是由美国Wisconsin-Madison大学Solar Energy 实验室(SEL)开发的,并在欧洲一些研究所的共同努力下逐步完善,迄今为止其最新版本为Ver.17。美国的Thermal Energy Systems

TRNSYS软件最早是由美国Wisconsin-Madison大学Solar Energy 实验室(SEL)开发的,并在欧洲一些研究所的共同努力下逐步完善,迄今为止其最新版本为Ver.17美国的Thermal Energy Systems Specialists TESS)专门开发出针对暖通空调系统的各种模块。

TRNSYS的全称为Transient System Simulation Program,即瞬时系统模拟程序。TRNSYS软件由一系列的软件包组成: 

  Simulation Studio                       TRNBuild           

          TRNEdit                                TRNOPT

其中,Simulation Studio的作用是:调用模块,搭建模拟平台;TRNBuild的作用是:输入建筑模型;TRNEdit的作用是:形成终端用户程序;TRNOPT的作用是:进行最优化模拟计算。

TRNEditTRNExe由美国的SEL开发;Simulation Studio由法国的建筑技术与科学研究中心(CSTB)开发;TRNBuild由德国的太阳能技术研究中心(TRANSSOLAR)开发;TRNOPT由美国的热能研究中心(TESS)开发。

软件的核心理念

TRNSYS软件是模块化的动态仿真软件,所谓模块化,即认为所有系统均由若干个小的系统(即模块)组成,一个模块实现某一种特定的功能,因此,在对系统进行模拟分析时,只要调用实现这些特定功能的模块,给定输入条件,就可以对系统进行模拟分析。某些模块在对其他系统进行模拟分析时同样用到,此时,无需再单独编制程序来实现这些功能,只要调用这些模块,给予其特定的输入条件就可以了。

TRNSYS软件区别于其它建筑能耗模拟软件的主要方面有:

1、 开放性

TRNSYS软件最大的特点就是其开放性,TRNSYS软件是目前能耗模软件中最开放的一个软件,它的开放性体现在很多方面,主要体现在如下方面:

1)        源代码开放

TRNSYS软件组件源代码是开放的。用户可以基于源代码理解算法核心,同时可以参考软件中成熟算法开发独立软件、模块。TRNSYS程序在重新编译的情形下,可以生成独立于软件的控制台下的程序(a platform independent executable)

2)        Drop-in 技术支持快捷式的新模块的开发与生成

在暖通空调的模拟计算中,经常会遇到有些模块无法满足要求,于是用户开发根据自己需求的模块的功能就显得非常的有必要了,然而很多用户由于不具备编程的能力而无能为力。TRNSYS1617区别于TRNSYS15的最大特点就是推出了Drop-in 技术,即可以方便用户进行新模块的编制。在Drop-in 技术的支持下,用户只需要会一些简单的FORTRAN编写一些计算的语句即可以完成新模块,编译完成的模块具有与其它模块完全一致的地位。

3)        与众多软件都有接口

TRNSYS软件与众多软件都有接口,可以很方便的完成调用进行计算。TRNSYSMATLAB有接口,软件自带的算例中就有调用MATLAB的案例。TRNSYSFLUENT有接口,可以将复杂空间流场计算分配给FLUENT,自己进行逐时能耗计算。TRNSYS还可以与COMIS,CONTAM等自然通风软件结合完成自然通风计算。TRNSYS可以识别WINDOW5数据库进行窗户动态计算。TRNSYS可以被GENOPT调用进行优化计算。TRNSYS17还推出可一种新语言-W语言,用户可以按照语言的规定,在记事本里按习惯编写语句,可以被软件识别完成计算。

4)        能进行建筑三维建模

TRNSYS17Google sketchup有接口,能在Google sketchup软件中进行三维建筑建模,建立的模型信息能导入到TRNSYS17,完成建筑负荷的计算。

5)        可以调用其它能耗模拟软件的逐时负荷计算结果

TRNSYS软件可以很方便的调用几乎所有能耗模拟软件的负荷计算结果,完成系统能耗的计算与优化。

6)        可以识别任何格式的气象数据

TRNSYS软件可以识别任何格式的气象数据,TMYTMY-2 TMY-3EPW等,甚至是最底层的TXT格式的气象数据也可以被识别。可以说,其它能耗模拟软件可以识别的气象数据TRNSYS软件都可以接受,TRNSYS软件无法识别的气象参数其他软件都无法识别。

2、 全面性

TRNSYS软件全面性主要体现在它的应用面非常广,它涵盖发电、可再生能源、HVAC等众多领域的众多方面。在各个领域中的热工问题都有相应的模块。

1)        建筑物全年逐时负荷计算

TRNSYS软件能进行建筑物全年逐时负荷计算,计算结果的准确性在第7章中有相应的说明。TRNSYS17最大的特点就是可以根据建筑的实际造型,在Google Sketchup中进行三维建模,软件也可以支持很多热区的复杂计算。负荷计算的结果可以很方便的以图表的形式展现出来。

2)        建筑物全年能耗计算以及系统优化

TRNSYS软件在负荷计算的基础上能进行系统能耗的计算以及系统优化。由于软件本身是模块化的特点,系统的建模能在软件很全面、精确的展现。软件中提供众多系统模块,用户可以很方便的像搭积木的方式一样完成系统的搭接,修改系统的参数与配置进行系统的优化。

3)        太阳能系统模拟计算

TRNSYS软件一个很大优势就在于太阳能系统模拟。软件最原始开发方为美国Wisconsin-Madison大学Solar Energy 实验室,软件早期为一个太阳领域的专业软件。因此,在各种太阳能系统的模拟计算上具有很大优势,涵盖的面较宽。

a)       太阳能热水系统

TRNSYS软件中关于太阳能热水系统的技术是非常成熟而且得到国际上一些组织公认的。TRNSYS软件中关于集热器的模块非常全面,同时系统中热水系统的辅助热源、蓄热设备、以及各种控制方式的模块也是非常的全面。软件计算还可以对建筑等障碍物对集热器遮挡从而造成对集热效果的影响进行较为精确的模拟计算。TRNSYS17还新增了中高温太阳能集热器的模块库,方便用来进行近年来兴起的中高温集热系统的模拟计算。

b)       太阳能光伏系统

TRNSYS软件中关于光伏组件的库也是非常全面,辅助设备逆变器,蓄电池等的模型也非常丰富,方便用户选取。软件还带有风力发电模块,不仅能进行风力发电系统计算还能进行风光互补发电系统优化计算。

c)        太阳能热发电系统

对于近年来刚刚兴起的太阳能热发电系统TRNSYS也是非常的专业,4种热发电形式(槽式、线性菲涅尔式、碟式、中央接收器)等均有相应的模块。同时由于TRNSYS17新增了冷热电三联供库(CHP),结合原有发电模块,TRNSYS能对太阳能热发电系统甚至复合式的太阳能热发电系统进行全面准确的计算。在这个领域内用TRNSYS进行研究已在国外已经有了很大的发展,在国内也有相关的业绩和案例。

4)        地源热泵系统模拟计算

TRNSYS软件在中国被很多用户开始接受都是和地源热泵在中国的发展息息相关的。TRNSYS软件中地下模型,尤其是垂直地埋管模型是软件本身的一大特色。TRNSYS软件采用国际公认的g-function算法,可以进行地埋管的换热计算、土壤热平衡校核以及复合式地源热泵系统计算。TRNSYS软件的垂直地埋管模型得到了第三方认证,是被权威机构认为最精确的计算模型,是很多软件的Benchmark。目前,国内外也有很多实测的工程来验证TRNSYS软件中垂直地埋管模型的准确性,在很多工程项目中,模拟计算和实测值显示出良好的一致性。在第7章中对于垂直地埋管模型的验证有详细的介绍。

5)        地板辐射供暖、供冷系统模拟计算

TRNSYS软件可以进行地板辐射供暖、供冷系统模拟计算,计算结果的可靠性有相应的实验数据来支撑,可以广泛应用在温湿度独立控制、地板采暖、顶棚冷辐射等工程和项目中。

6)        蓄冷、蓄热系统模拟计算

TRNSYS软件中关于蓄冷、蓄热的模块较为丰富,各种蓄热模型:水箱、岩石、冰蓄冷等均有对应的模块。TRNSYS软件中还有地下蓄热等方面各种形式的模块。TRNSYS软件被广泛应用在短期、季节、甚至长期蓄热项目中。

7)        电力系统模拟计算

TRNSYS软件中关于电力系统方面的模型较为全面,广泛的被应用在太阳能热发电、普通发电、燃料电池、冷热电三联供等项目和研究中。太阳能热发电在前述已经介绍,这里就不再赘述。

a)      普通发电

TRNSYS软件中关于发电的模块较为全面,柴油发电机、透平、发电机等模块较为全面,能对发电系统进行全年逐时动态计算。

b)      燃料电池

TRNSYS软件中同样有较多的燃料电池模型,能进行燃料电池系统的模拟计算。

c)      冷热电三联供

TRNSYS软件中有专门的冷热电三联供库(CHP),能进行三联供系统逐时动态计算以及系统的优化分析。

3、 专业性

TRNSYS软件的专业性主要指的是该软件相对于其它软件的独特特点,如TRNSYS软件在功能上被其它软件无法替代,或者权威性不及的方面。

1)        能进行建筑三维建模

TRNSYS17Google sketchup有接口,能在Google sketchup软件中进行三维建筑建模,建立的模型信息能导入到TRNSYS17,完成建筑负荷的计算。

2)        暖通空调系统方面

TRNSYS软件在暖通空调系统方面的优势主要是基于软件的方法论,即系统论的观点。软件采用COM技术(Component Object Method),暖通空调的各个系统在软件中被拆解为一个个独立的零件,用户只需要用搭积木的方式进行系统的拼接就可以真实再现整个系统。

软件可以较大程度的再现HVAC系统,进行输出系统中任意设备的工况,可以进行系统能耗的计算以及系统的优化。

TRNOPT的平台下,软件可以进行HVAC系统的最优化计算,得出目标函数下的最优化系统配置。

3)        可再生能源方面

前述章节已经提及,TRNSYS软件中包含丰富的太阳能计算模块、地源热泵计算模块、风力发电等模块。TRNSYS软件中这些模块不仅全面而且权威,很多模块得到了国际相关组织的认证和实测数据的支持。

4)        控制系统方面

软件的方法论是系统论,方便控制系统加载到计算中。TRNSYS软件采用的思想非常类似于MATLAB中的SIMULINK,这种COM技术的软件非常方便控制系统的真实再现。

软件中包含很多基本功能的控制模块,合理的运用模块并进行组合可以得到任意的控制方案。

5)        电力方面

前述章节已经提及,软件在电力系统的应用方面有很多独到之处,目前其他建筑能耗模拟软件还很少涉及这一领域。尤其是冷热电三联供以及太阳能热发电等系统计算是不可替代的。

6)        复合式系统方面

由于软件是模块化软件,很方便进行系统直接的搭接。因此本软件在进行复合式系统计算,当系统配置较为复杂时,软件优势可以得到较大体现。