trnsys詳細(xì)完整總結(jié)

1、一模塊解析控制卡中模擬時間的選擇。s t ar t - - - s top 一般情況下，模 擬只 能是開 始時間 小 于 結(jié) 束時間一年中不同的月份以及其對應(yīng)的小時數(shù)和天數(shù)月份 天數(shù) 小時數(shù)1123274436014164912160512128806152362471824344821350881027465521130572961233580161366876092445832equation tool 的應(yīng)用和簡介功能：簡 單的計算： 如 o ut put 1=2*i nput 2+si n ClO* i nput3 ) +i nput l*3/ 20邏輯運算out put =GT (

2、i nput 1,i nput 2) 可以替代 t ype2 來當(dāng)作控制器來控制機(jī)器的開關(guān)out put=MOD ( t i me , 2 4 ) 判斷一年的總時間在一天中的時間 主要用于：l 作 為控制器來控制開關(guān)2簡單的負(fù)荷計算，作為時 間的函數(shù)后處理工具，作 為計 算器來出來方程式，如 集 熱器的 效率計 算，太陽能保證率， 系統(tǒng)保證率等計算。4控制設(shè)備運行時刻表，這個 功能比較差一點，建議用 t ypel 4 替代這個功能。建筑里面控制方位角。邏輯函數(shù)簡介：ABS(） 取絕對值A(chǔ)COS() 反余 弦 函數(shù)AND( , ) 邏 輯 并ASI N(） 反 正弦 函數(shù). ATAN( ） 反

3、正 切 函數(shù). cos() 余 弦 函數(shù)EQL( a, b ) 如果a 等于b, 返回 l， 否則返回 0EXP() e 的次方，自然對數(shù)GT(a, b ) 如果a 大于 b, 返回 l ， 否則返回0INT(） 取整數(shù)OR( , ) 邏輯或LN()lineLOG()l og l OLT( a, b ) 如果a 小千 b, 返回 l， 否則返回 0 15.MAX(,)取最大MIN( , ）取最小MOD ( , )取余數(shù)NOT()邏輯非SIN()正弦函數(shù)TAN()正切函數(shù)CONST常數(shù)TIME (）模擬的時間START()開始時間STOP()結(jié)束時間STEP ()時間步長LE(a , b)如果

4、a 小千或者等于 b, 返回 l ，否則返回0NE(a, b )如果a 不等于 b, 返回 l ，否則返回028. AE( , )29. GE(a , b)如果 a 大千等于b, 返回 l， 否則返回 0溫差控制器太陽能土壤源熱泵系統(tǒng)模擬程序的運行除了要按照模型結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確定義模擬 參數(shù)和輸入輸出關(guān)系以外，還需要加入合理的控制模塊。其中， 熱泵機(jī) 組供 熱和制 冷運行模式的切換信號由季節(jié)控制器給出； 循 環(huán)水泵和熱泵機(jī)組的啟停由溫差控制器決定。以太陽能集熱器系統(tǒng)為例，系統(tǒng)的 運 行采 用溫 差控制 方 式 ： 當(dāng)集熱器出口與水箱底部的溫差大于設(shè)定溫度6-THcs-1oc ) 時， 控 制器 發(fā)出

5、信 號 ，循環(huán)泵開啟，系統(tǒng)開始工作，熱量從集熱器傳 輸?shù)叫顭崴?；當(dāng) 溫 差 小 千設(shè)定值A(chǔ)TL( 2-4 C) 時， 集熱效率較低，循環(huán)泵停止運行。控制器輸出的控制信號九，同時作為其下一時刻的輸入值。 用兀和飛分別代表集熱器出口和蓄熱水箱底部的流體溫度，則溫差控制器模型的原理可表示為，1控 制器的輸入信號r為 1 時：若 !.TL勺九TL則輸出 信號 九，l ; 若 /.TL 幾TL 則輸出信 號r =O。2 控 制器 的 輸入信 號y ，為 0 時：若 !.TH 九TL則輸出 信號 九，1 ;若 !.TH 幾T L 則輸出 信號 九，o.圖 2- 13 溫差控制模塊工作原理Y y.= I

6、r- - 仁= -lIT. =O|OT -1-_ _,.y_i _ _ _IIATL(TH飛）1TH圖 1水 泵水泵作為為整個管路的動力裝置，在閉式循環(huán)系統(tǒng)中，水泵為其所在管路提供所 需要的流撮，水泵忽略其的入口 流撮，即水泵的入口流翟不作為其計算的參考值， 而耗能等數(shù)據(jù)根據(jù)出口流翟計算得出，出口流掀則是有用戶自己來覺得的。(1 ) 定速泵t ype ll 4迾扣釘1刮沁td fl o 研 ra t1000 0k&/h“ore2L 一3，4”“ 19旬 kg xHoreBa led pow-er C1沁to r hea -l 1o sf ra c ti on26e4 okJ/ h工“oreo

7、o氐 r e. , ,丘 的 r-I ln-pul IOulpulI Derivalive ISpeci斗 Car s I External Files ICommenl I4圖 2其額定流撮（參數(shù)1 ) 為泵實際工作時的流掀，也 就 是 出口流噩，其額定功率（參數(shù) 3 ) 為實際工作時的功率，并不是 我們平常所說的水泵的額定流晝和額定功率， 而是泵的工作點的流量和功率， 工作 點就 是 系 統(tǒng)性 能 曲 線 和 泵的性能曲線的交點，這個交點的確定步驟為l ) 根據(jù)冷熱負(fù)荷和溫差計算得出泵的理想工作流撮， 根 據(jù)管路的阻抗確定工作流晝下克服管道阻力所需要的水頭。2 ) 根據(jù)理想工作流撮和管路的

8、阻力水頭選擇適合的定速泵，確定其實際工作時的流掀和功率3) 分別輸入到參數(shù) 1 和參數(shù) 3 中。Epea4水泵的工作點的確定如圖 3S ystemCu啖 PumpCu戊vol umetric flow rate (1/s圖 3扣耟主w( 2) 定速泵Type747“e.配 re.:_4L5，6L7Flllid si,eci.fic heatFluid densit 了14, 11000 0ookJ /k&, I(lt/m 3沁 e .沁 re . t o r h. I Ionfraction.Loci ca l 心 i t foE P 叨 p data fi 1e 9,“e.配 re. . .

9、H 叩 beE ot p 叩 p 1poi 幾 s12沁 re . .“e.QC!.令 1 . . ,. .$千; ,.;。 1( (豆1丘 叩H er jInpul IOulpulI Derivative ISpec心 C釭 ds I Ex ler :n斗 凡l es I Commenl II寸1 加 s i en flow:rate10000 0luaturo20 0C氐 r e .2345奇l111I fl11i d f lo 研 r. t e0 0k/hrHore.Controls ic 沁 l1 0氐 r e. , ,貯 toreffi ci enc70 9 re .陽 7電機(jī)效率為

10、圖中 l!1p ut 的第 4 個參數(shù)5 變頻水泵如下圖所示， 變 頻泵的工作點是由系統(tǒng)的性能曲線和泵的性 能曲線的交點確定的stemOmpCuEP”auv o lu m e t r ic flow rate 1/s)泵的性能曲線為不同轉(zhuǎn)速下的性能曲線，其實這個曲線是一個區(qū)域，即變頻 泵的工作區(qū)域。系統(tǒng)的性能曲線一般為二次曲線H = a + b Q + c Q2其中H 為水頭， Q 為流晝。式中a、b、c 三個數(shù)值的不同， 對 于水泵的工作點的確定是至關(guān)籃要的。下陽為實際變頻供工作狀態(tài)舉例140120080610025%5 0%75%100%閉 式系統(tǒng)開式系統(tǒng)皂f 蘭(4020。5010015

11、0流呈m 3/ h20025025%50%75%100%分別是指額定轉(zhuǎn)速的百分比以下是 unsys 中關(guān)千變頻水泵的一些總結(jié)Tmsys 中通過外部文件來確定泵的性能曲線的變頻泵的種類!Type748 輸入流晝2Type749輸入功率3Type750 輸入轉(zhuǎn)速Type748 是根據(jù)俙要的出門流翟來確定其他參數(shù)的，下而以 type748 為例如下陽一所示， 這個簾 要的出I流盤 指的是 IIlput 中的3Desired outlet flow rate, 這個伯在IIlput 中就是說，這個伯是根據(jù)自己的齋要變化的，可以自己定義的， 即可 以通過外部 文件的方式輸入， 也可以通過楨擬系統(tǒng)中的其他

12、參數(shù)利用計算器計覽出來。 P引甲la迾因r 晌 ehrInput IOulput I Derivative I Special CardsI E l er nal 幾 1 es I Commenl I日，1洽 I Inlet fluid temperature20 0C 工 e23nle,t l u,Clo.“ ，0 0li/hr比 e .Dsi rd out 1 t flow ra.t10000 0“西 工e貯 to r ff i ci ency0 9 e .陽一會n咑1壹1沁 si cn flow rate10000. 023匕4匕5loo14 I1000 0o. 0k,/llr mkJ/

13、k Kk&/m 3忙811217lionllo,.llo,.沁lt, )(o+ 氐e. . 書氐e 書氐lt , Q“o I，豆1Par 珈 e ler IInput I Output I Derivative ISpeci斗 Car ds I Exter n斗 幾l es I Comment I陽 二如陽二所示， p ara m eter 中的 ! D e s i g n flow rate 是指ra te d flow rate 即額定流晝，這個額定流扯就是變速泵的名牌上標(biāo)的額定流扯 D e sig n h ea d 是指ra te d he ad 即額定流晝下的水頭，在選擇變速泵時往往是

14、根據(jù)這個兩個值來選的。E l陽P叫釭 晌 ele r IInput IOutput I Drivat iveISp令c i al C釭 ds I E trnal :FilesIComment I5d “ D0i n t $12沁 re. , ,of 11um11 s11eeds7Kore.3“ore.OU“”: coefti cient一10 0沁 re. , ,curve coefti ci ent-20 0沁 re . .curve coeffi ci en-t-30 0配 re, .日1L陽四如陽四所 示，對 于系統(tǒng)的性 能曲線， type748 是通過在 parameter中定義實現(xiàn)的

15、定義的參數(shù)從 9 到 12, 所定義的公式如下h = a。+ ai r+ a2 r2+a3 y3+.其中參數(shù)Y0.1Normalized massflow rate(desired flow rate / rated flow rate)是指標(biāo)準(zhǔn)化的水頭其值等于齋要的流晝額定流盤h 是指標(biāo)準(zhǔn)化的水頭，其值等于實際水頭額定水頭而 a。a1 a2就 是指圖四中的 參數(shù)JO 到 12 ，注 意這個伯 和實際 系統(tǒng)的性 能曲線中 的參數(shù)是不 一樣的 ，前面已經(jīng)提 到，實際 系統(tǒng)的性 能曲線為 H = a + bQ + cQ2 其中H為水頭，Q 為流晝參數(shù) 9Coefficientsfor system

16、 cUJve 就 是定 義 a 的個數(shù)，如果這個數(shù)變 大，參數(shù) 9 一下的參數(shù)數(shù)扯也會相廟的 坳加 ， 由于系統(tǒng)性 能曲 線一般為 二次曲 線，所 以這個數(shù) 一般為 3o巧 1. 5 I乃 1S 11 1，5 21 巧 30 35“ 5 50” 6 9 6 5 10，888889，99，.257.1U638.6?16.178.7525.22ti.7175.21ti.715s .2,？1S.1, . .78,.1,2.1?. .7,1758.7 111.722.78.728.7o.1S28.6o. 2$228.5，以128上t1. s, 1“+28.3 , .6. 21. .13 326. .1

17、”陽五如陽五所示， 變 速泵的性能曲線由于比較復(fù)雜， 所以 是通過外部文件的方式輸入的第一行是速度比， 是指 當(dāng)先水泵轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速，這個在選擇變速泵時，廠家會給出每一個速度比下對感的一條性能曲線。這個參數(shù)的個數(shù)要在圖二中的參數(shù)8number of pump speed 中定義。第二行是指體積流冠，單位是升秒，也就是Kg/s, 一般 trnsys 的流晝單位是kg/h, 后者是前者的 3600倍。這個參數(shù)的個數(shù)要在陽二中的參數(shù)7nllnber of pump data points 中定義。下而的各行是在相應(yīng)的體積流盤和速度比下的泵所能提供的水頭和泵的總效率水頭的單位是m泵的總效率水泵的效率 X

18、 電機(jī) 效率即1J p umpingn。vera ll1J motor電機(jī)效率為圖一種 I11put的第 4 個參 數(shù)Type748 根據(jù)所簾要的流掘來讀取泵的性能曲線的外部文件并和系統(tǒng)的性能曲線來組合計筍，這是一個迭代計算，知道兩個曲線的交點的流盤和所衙要的流晝一致時迭代停止。 這個迭代是從所衙要的流掘和0 速度比時開始的，要保證所衙要的流盤在外部文件的橄大伯鼓小值之間選泵時要注意泵一定要留有一定的余晝，或者要根據(jù)橄大負(fù)荷時的流薔來選，不然的話水泵在運行外部文件時如果流晝較大時， 找不到外 部文件中的對應(yīng)數(shù)伯， 迭代就 會溢出。如果使用變頻泵要盡拭使水泵在25以上的轉(zhuǎn)速運行，因為這 一般是實

19、際水泵的性能曲線的下限。如果所齋流扯有部分小流晝時， 那就要在開始設(shè)置 ， 0% 轉(zhuǎn)速和 0 流扯的悄況，這樣水泵在運行時會自動通過差值計算小流掘參數(shù)，從而不會超過外部文件中的橄小值（外部文件已 經(jīng)是O, 不會比這個更 小 了）。熱泵命地源熱泵兩個換熱器多為殼管式換熱器， 即 地 源 熱 泵為水系統(tǒng)形式的熱泵，在rt nsys 中選擇 t ype668 水水熱泵。Type668 的模型依 據(jù)是建立在 熱泵本 身不能變頻的基 礎(chǔ)之 上的，即 熱 泵自身沒有調(diào)節(jié)能力，熱泵是全負(fù)荷運轉(zhuǎn)的，而熱泵的制冷能力則 是根據(jù)源側(cè) 和負(fù)荷側(cè)水的入口溫度來決定的，不同負(fù)荷側(cè)和源側(cè)入口溫度對應(yīng)的制冷能力和能耗可以從

20、產(chǎn) 品的樣本中查出。在不同源側(cè)和負(fù)荷側(cè)水的入口溫度對應(yīng)的制冷能力和能耗是 t ype 從外部文件中調(diào)用的，需 要用戶根據(jù)自己的需要，在選擇了適當(dāng)?shù)臒岜弥?，?已建 立 外 部文件 。熱泵 的 外 部文件 包 括兩個： 1 ) 制 冷運行數(shù)據(jù) 2) 制熱運行數(shù)據(jù)如圖8 所示紅l1r.fl the cool inllhi ch. file contains I 沁 mp_C. Datper fo rma11e 慫 ta ?r3I the h.eatinrWhich. file contains ISamp_K 慫per to rm. IICe 婦 ta ?F.or IInput IOutput

21、I肛r i n i voISp 心 Cv ds 衛(wèi)xler n 斗 八 l es ICmmon I圖 8對 千外部文件的編寫-3.89, .22 12.78 18.337. 22 12.11 18.33 23.89.9. 9.10. 7. D1 10.3 句匈h. 19 11甸她遍 1. 2. 12.5.38.39 13.，道.,.33.29 16.16?6.8“ 1o. 匈 72.27 11.9 遍63.36 1句. s 和 1S. 90 S0.82 18.70.,. . . , 11.,. 12.,.,.” 1 句2.74.14 1S.60. . . . 19.90 1配1.2 111.s

22、 13.，匈 . 79 15.2 岫. s . 63 16. ， 遍19.17 1.2.?Ua1 ues o, EntEring Load Je nperatur es in 0e9rees C.lsi”Sr29.” “ 18 歸 l ues oF Entering Source Te 呵 mratu“es in e9rees ceE lus lfUl Col i ng(kW) ndU - 3. 09/1.22,rota1 COOli n9(KU)a nd POuer(k 忖） at - 3.89/ 12. 1.Htl Cooling(kW)and er(k) t -3.8?/18.33!T

23、ta l Cooling(kW)and Puer(k) at -3.19/23.89. rota1 CO. li n9( KU)a nd Pouer(k 神） at - 3. 9/29 . .,rota1 COOli n9(KU)a nd POuer(k M ) at - 3.89/3 7.1., Jota1 Co.li“9(KU)and Po”er( K忖） at 7.22I 7 . 2 2. rot j1 CO.l1“9(KM)a.d Pouer( K. ） t 1.22I12.?8r. Tota1 CO.lin9(KU)a.d POuer(KM) at 1 . 22/1. . 33 lf

24、Ul Col i ng(kW) ndU 7.22/23 .9 Htl Cooli ng(k W) a nd er(k) t 7.22/2.?. 拗 Htl Cooling(kW)and er(k) t 7.22/37.78. Tota1 CO.lin9(KU)a.d POuer(K神） ., 12.78/7.22r,rota1 COOli n9(KU)a nd POuer(k M ） at 12.18/ 1 2.1. lfUl Col i ng(kW) ndU 12.78/18.33 Htl Cooling(kW)and er(k) t 12.78/23.89. Tota1 CO.lin9(K

25、U)a.d POuer(KM) at 12.1. /29 . .r. rota1 CO. li n9( KU)a nd Pouer(k 神） at 12.18/31 . 1. lfUl Col i ng(kW) ndU 18.33/7.22 Htl Cooling(kW)and er(k) t 18.33/12. 78!To t l cooling(kW)M Pouer(kW) 18.33 118. 33r. Tota1 COOlin9(KU)a.d POuer(KM) at 18.33/23. 89lfUl Col i ng(kW) ndU 18.33/29.4圖 9 制冷時的外部文件但 2

26、2 37. 78 勾3. 33 勾8 . 89 ! Ualues of Ent eri ng Load Tem pe r a t ur es in Degr ee s Cel s i us-3.89 . 12.78 21.11 29勾勾？ 歸 l ues of En t e ri ng Sour ce Te npe r a t ur es in Degr ees Cesli us56.0018.0276.9020.12974722.S2! To t a l Cooli ng ( klf)a nd Pow e r ( k W) at 32. 22/ 一3. 89! To t al Cooli n

27、g ( kll )a nd Power ( k W at 32. 22/ 4 句 句! To t al Cooli ng ( kll )a nd Power ( k W a t 32.22/12.78118.ll424.62! To t alCooling(kll)andPower ( kW a t32.22/21.11130.6226.76! Tot alCooling(kll)andPower ( kW a t32.22/29.4454.0019.52! Tot alCooling(kll)andPower ( kW a t37. 78/ - 3. 891.0621.02!TotalCoo

28、li ng ( kll )a ndPower ( k W a t37.78/4.4405.302.19!TotalCooli ng ( kll )a ndPower ( k W a t37.78/12.78115.5026.56!TotalCooli ng ( kll )a ndPower ( k W a t37. 78/21.11135.8628. 98!Tot lCooling(kll)andPower ( kW a t37 . 78/2 9 . 4 453. 7520. 02!T o t lCooling(kll)andPower(kW) a t心 33/ - 3. 8973. 0523

29、. 3!T otlCooli 時 ( kll )a ndPower(kW) a t心 33/ 4. 4403.60113.“1120. 2725.88!Total 28” !T ot a l31.18!T ot a lCoo li 時 ( kll )a ndCoo l i ng ( k W)a nd Coo l i ng ( k W)a ndPow er ( k W) a tPow er ( kW) a t Pow er ( kW) a t歸 33/ 1 2. 78歸 33/2 1. 11歸 33/2 9 . 4452.6322. 32! Tota lcoo li n g ( k lfJa n

30、dPo 噸 r ( k WJ a t咄 8 9/ - 3 . 8971.9725.16! Tota lcoo li n g ( k lfJa ndPo 噸 r ( k WJ a t咄 8 9/ 4. 4491. 勾327. 78! Tota lcoo li n g ( k lfJa ndPo 噸 r ( k WJ a t咄 8 9/ 1 2 . 7811l4.5030.52! To t a lcoo li 時 ( klf)a ndPow er ( k Wl a t晞 89/2 1. 1111l4.5033.ZZ! To t a lcoo li 時 ( klf)a ndPow er ( k Wl

31、 a t晞 89/2 9. 44圖 10 制熱 時的外部文 件外 部文 件 說明 ：第 一行為負(fù)荷側(cè) 換熱器水的入口（相對于熱泵負(fù)荷側(cè)換熱器而言）溫度第二行為源側(cè)換熱器水的入口溫度以下各行為對應(yīng)各負(fù)荷側(cè)入口溫度和源側(cè)入口溫度下的制冷（制熱）揖和相應(yīng)的熱泵功率丘 泗et er IInpul IOulpul I Derivalive ISpecial C釭 ds I Ex lernal Files ICommenl I1寸Source speci fichea4 190kJ/kE X壓 r .allLoad SPCifi c neat4 190kJ/kE K氏 re.Lo&i ca.1IIit n

32、 叩 ber for coo1i” | 吵dtafi1e壓 re.NUlflber of source t empera t ur es - G re .cool inrNwnbeE Ofload tm毛 pe ra ures 4氏 re .eool inrLoti cal unit for heat int data,re.lfUlflber of source l emps -S)l(ore.heat intN1.lmber of load t-emps - hea tine 4_._.-i叫刮l陽圖 11用戶根據(jù)廠家所提供的產(chǎn)品樣本確定好了外部文件后， 需要對 t ype668 的par

33、 ame t er 進(jìn)行修改參數(shù) 4 為制冷外部文件中第二行源側(cè)換熱器水的入口溫度的個數(shù)參數(shù) 5 為制冷外部文件中第一行負(fù)荷側(cè)換熱器水的入口溫度的個數(shù)參數(shù) 7 為制熱外部文件中第二行源側(cè)換熱器水的入口溫度的個數(shù)參數(shù)8 為制熱外部文件中第一行負(fù)荷側(cè)換熱器的水的入口溫度個數(shù)對千以上參數(shù)要保證所模擬的各溫度處于相應(yīng)的區(qū)間之內(nèi)，不能超過外部文件中 各參數(shù)的最大值和最小值。參數(shù)9 為熱泵的個數(shù)，如此 型號的 熱 泵只有一臺則此參數(shù)為 11刮lnh t sou re hm11ra t ur40 0Cllore2，3，4忙信5 嚕 1 21 . 23KgJhrllortI nl e“l(fā) ”1 oa dl e

34、mpe.r.a.lU，e20 0C貯 re. . .Load flow n te81875.1kr/hrlloreCooling cont ro1 ” “ 迫 l1。!loreHeal illl conl rol s i c 地 1!lorep. 晌 e te r lnpul IOutput I Derivative ISpeci aJ. Cards I Ext ern 吐 :Fi l es I Commnt I圖12如圖所示個參數(shù)為t ype668的i nput , 參數(shù)5 為熱泵制冷啟停的控制信號，若這個參數(shù)大千等于 0. 5 則熱泵制冷開啟，若小于 0. 5 則制冷關(guān)閉。參數(shù)6 為熱泵制

35、熱啟停的控制信號，若這個參數(shù)大于等于 0. 5 則熱泵制熱開啟，若小千 0. 5 則制熱關(guān)閉。如必果這 兩個信號同時為開啟狀態(tài)， 那么 rt視制冷信號。ns ys 會默認(rèn)為熱泵處于制熱狀態(tài)而忽時間控 制對千各設(shè)備的啟停是通過信號的輸入來控制的，有的時候我們需要以時間為控制依據(jù)，在以時間為控制依據(jù)的時候，這個 控制信號就是時間的函數(shù)，一般的設(shè)備當(dāng)其運行時，輸入信號為 1，當(dāng)其關(guān)閉時，輸入信號為 0若我們以這兩個數(shù)作為啟停的控制信號，那么控制信號就是時間的階躍函數(shù)。一般情況下可以選用 t ype l 4h下面是一個簡單的例子，假設(shè)設(shè)備在一年當(dāng)中的前 4000 小時是不工作的，在4000 到 876

36、0 這段時間是工作的。也就是一共有三個時間點，起 始時間為 0, 這 個點時不工作的，所以其值為 O; 最后 的時間 點是 876 0, 設(shè)備 在這個點時工作的，所以其值為 1; 中間的點是 4000, 它的值該怎么設(shè)定呢？我們做如下設(shè)置：Paraneler IInput I Ou tpu t I Derivative ISpeci斗 Car ds I Exte rn 斗 幾 le s I Comment I迾OO13 | Ini tB1 value oi timehJ r e2匕一3，4，5，6，78。.,. r e. .Time 倉 t point 一 140.0。hJ.,.比reValu

37、e at poi nt -1 r eTim 會 會 t poi nt 一 240.0h ,.,.貯 r eValue at poi nt -21llo,.Time 己t point 一38760hJ)(or e. . .Value at poi nt -31.,.)(or e. . .。1 !Besides the initial point, 比 wm a” point s . ake 叩 th, 13forcinr function?陽13Function editor109 ,-8 ,-UOI13Un jJOan e1 /7 ,-6 ,-5 ,-4 ,-3 ,-2 ,-。Value of

38、 time陽 14娥終出現(xiàn)一個階躍的函數(shù)，所以我們可以看出，在 4000 這個點 簾 要設(shè)置兩個值才能出現(xiàn)階躍的效果，即在變化的點要定義其變化前后的伯。Average value of 和nction 就是其輸出的函數(shù)伯 。這是一個比較通用的方程，可以根據(jù)用戶自己的衙要來進(jìn)行設(shè)置。對千制冷季節(jié)和制熱季節(jié)的設(shè)置也可以采用以下的模塊l 制冷季節(jié) t ype l 41 2 制熱季節(jié)t ype l 4k其階躍函數(shù)的設(shè)置原理和 t ype l 4h 是相同的，但是這兩個模塊中的時間點的個數(shù)和cont r ol s i gnal 的值是不能更改的， 用戶 只 能設(shè)置制冷（熱）的起止時間。8 地源換熱器Ty

39、pe557aPar ame t er 中各參數(shù)的設(shè)置Par 珈 eler IInput IOutput I Derivative I Speci斗 Car ds I Extern 斗 幾 le s I Comment I迾OOI1刮Sto ra ce vol叩 e11 011. 38m 3氐 r e. . .:_florehole depth100mlloreHeader depth1m氐 re. . .LN 叨 be r of boreholesL163氐 re. . 嘈Sflorehole radius，No of boreholes in series匕N 叩 b er of radia

40、1 recions，N 叩 b er of vertica1 recions0. 1mI I10llore氐re . . llore氐 re. . .分 A 個 TI 巴必圖 15Bore SpacingHeaderlIDepth I互hstorageBoreholes陽 16 Borehole Radiusl0R令dius1Inner Radius 1-1|Center-to-CenterHal1Di忒ance陽 17GroundLayers陽 18如圖1 5 所 示參數(shù) 1 storage vol ume 蓄熱體體積這 個參數(shù)是用戶自己計算得出的蓄熱體體積冗X 井?dāng)?shù)x 井的深度x(0.52

41、5x井中心距f參數(shù) 2 bro ehol e dept h 井的深度參數(shù) 3 header depth U 型 管的頂部到地面的距離，可以參見圖11參數(shù) 4 numbreof bor eholes 井的個數(shù)參數(shù) 5 bro ehol e r adi us 井的直徑參數(shù) 6 numbreof bor eholes in s er i es 一個串聯(lián)管路中井的個數(shù)在U 型管的布置 上，可以是每個井中的U型管做為一個獨立的回路，由分集 水器來連接各井，即各個井之間是并聯(lián)的關(guān)系； 也可以把其中部分井中的 U型管串聯(lián)， 然后通過分集 水器連接到這些串聯(lián)的U 型管上，這些串聯(lián)的管路中 水的流量是相同的，即

42、這種連接形式同時存在串聯(lián)和并聯(lián)的關(guān)系。這個參數(shù)就是用來設(shè)置每個串聯(lián)管路中井的個數(shù)的。一般的情況下各井之間都是并聯(lián)的關(guān)系，故此值多為1參數(shù) 7 此參數(shù)為計算蓄熱體內(nèi)的局部換熱情況的，徑向的分區(qū)數(shù) 量，他的數(shù)值一定要等千或小千參數(shù)6參數(shù) 8 此參數(shù)也是計算蓄熱體內(nèi)的局部換熱情況，是埋管的豎直方向的分區(qū)，參數(shù)8 和參數(shù) 7 的乘積必須小千 121。參數(shù)9 土壤的導(dǎo)熱率參數(shù)10 土壤的熱容參數(shù) 11 每口井中埋管的數(shù)量，但是這個值是負(fù)，值比 如，埋管的數(shù)量一般為 1,這個值就是l參數(shù) 12 U 型 管的外徑，如圖17, out err adi us參數(shù) 13 U 型 管的內(nèi)徑，如圖17, innerr

43、 adius參數(shù) 14 U 型 管兩管間的中心距如圖17 cent re參數(shù) 15 井的回埴材料的導(dǎo)熱率參數(shù) 16 U型管壁的導(dǎo)熱率- t o- cent rehalf di st ance參數(shù) 17 間隙材料的導(dǎo)熱率， 間隙即為回填時，會造成埋管和回填材料 不能完全接觸，形成一定的間隙，這些間隙中間多充斥著水或者空氣參數(shù) 18 間隙的厚度參數(shù) 19 參考流速，此參數(shù)為的是計算U型管內(nèi)和水的對流換熱熱阻，第一個作用是帶入計算雷諾數(shù)， 判 斷流態(tài)，選擇關(guān)聯(lián)式，然后計算努賽爾數(shù) ，最后求出對流換熱系數(shù)。對于此參數(shù)的選取，應(yīng)根據(jù)冬季和夏季地埋管的不同流撮適宜選取， 注意此流晝?yōu)槊扛?U 型管的流量。

44、參數(shù) 20 參考溫度 此參數(shù)是計算 U 型管對流換熱熱阻的參數(shù)，主要作用是選取計算無量綱數(shù)的特征溫度，在這個模塊中自帶水在不同溫度下的物性參數(shù)，程序 會自動采用差值法得到對應(yīng)溫度下的物性參數(shù)，帶入到關(guān)聯(lián)式中計算熱阻。此參參數(shù)可采用默認(rèn)值，也可以根據(jù)用戶自己的情況來選取。參數(shù) 21 對同一根U 型管進(jìn)水管和 出水管兩管之間的傳熱進(jìn)行設(shè)置的參數(shù)，0 表示不考慮兩管間的傳熱，l 表示考慮兩管間的傳熱。參數(shù) 22 U 型 管中水的比熱容參數(shù) 23 U型管中水的密度參數(shù) 24對于蓄熱體絕熱的設(shè)置，一般設(shè)置為0參數(shù) 25 - 27 均為絕熱設(shè)置，若參數(shù)24 設(shè)為0, 此處不用考慮參數(shù) 28 要模擬的年限，

45、和實際相符，這個參數(shù)是為了程序 決定其畫網(wǎng)格的范圍，模擬的年限短， 網(wǎng)格就畫的比較少， 年限長，網(wǎng)格就往外延伸。參數(shù) 29 水進(jìn)入地埋管的最高溫度，默認(rèn) 值為水的沸點 100參數(shù) 30 蓄熱體頂部的地溫初值（未受擾動前的）參數(shù) 31 模擬前蓄熱體外部的溫度梯度，一般情況下設(shè)為0, 即周圍溫度場均勻。參數(shù) 32- 38 為預(yù)加熱問題，保待默認(rèn)即可。參數(shù) 39 設(shè)置土壤層的層數(shù)，和地質(zhì)情況有關(guān)， 如圖 18 所示，不同的地質(zhì)，熱物性參數(shù)不同 ， 應(yīng)根據(jù)不同的實際情況來設(shè)定。參數(shù) 40- 42 為這一層的相應(yīng)參數(shù)（若土壤層設(shè)置為1 層）數(shù)學(xué)模型l主要傳熱過程地埋管換熱器與其周圍土壤的傳熱分析建立在對

46、蓄熱區(qū)域內(nèi)主要傳熱過程精確描述的基礎(chǔ)上。蓄熱區(qū)域內(nèi)部管群間大范圍的熱盎流動決 定了蓄熱器的熱損失，而管群間的熱掀交換是通過蓄熱區(qū)內(nèi)的土壤進(jìn)行的，這些 熱晝來自換熱介質(zhì)，其大小取決于埋管內(nèi)部的換熱特性。蓄熱區(qū)域內(nèi)部的熱盎流 動具有三維特性，在土壤物性不均勻的情況下更加明顯。埋管外圍的局部傳熱過 程在很大程度取決于蓄熱區(qū)域內(nèi)換熱器的布置形式?？傊?，管群間的熱撮交換、 蓄熱區(qū)土壤的熱容措和埋管內(nèi)部的換熱特性是在分析地埋管換熱器與其周圍土 壤的傳熱過程時最需要考慮的問題。2次要傳熱過程次要傳熱問題的影響很小或者較容易解決。其中有些問 題是由于選址不當(dāng)造成的，例如地下水的流動明顯增加了熱擢流失，此時可考

47、慮 另外選址。地下水的自然對流、蓄熱區(qū)域表層土壤條件的短期變化、土壤內(nèi)部小 范圍不均勻的熱力性質(zhì)等問題的影響很小，常 ?？梢圆蛔骺紤]。例如， 在 進(jìn)行數(shù)值模擬時，可以將蓄熱區(qū)內(nèi)土壤的原始溫度取為定值，忽略其在豎直方向上的溫度變化。( 3) 數(shù)值計算過程總體問題 總體換熱實質(zhì)上是蓄熱區(qū)域內(nèi)兩個熱源之間的導(dǎo)熱問題， 涉及到的是大規(guī)模的傳熱過程。假定土壤的物性均勻，換熱器對稱布置千圓柱形區(qū) 域內(nèi)，作為內(nèi)邊界的圓柱中心線上沒有熱流通過，外邊界的確定以不影響蓄熱區(qū) 域內(nèi)部換熱過程為準(zhǔn)。采用顯示有限差分法，將蓄熱域區(qū)按徑向坐標(biāo)1 和豎向坐標(biāo)J 劃分為二維網(wǎng)格， 如圖2- 3。通過節(jié)點的凈熱掀將改變節(jié)點溫度

48、，從而保證其能掀守恒。半徑方向上相鄰節(jié)點 ( i- 1, j) 和 (i j) 之間的熱通量以差分方程的形式表示為：F,( i, j) =,K(i, j) T(i - 1, j) - T(i, j)( 2-12)同理， 垂且方向上相鄰節(jié)點(i, j - 1) 和節(jié)點(i, j) 之間的熱通量表示為：F . (i,) = KO (i,)T(i,j - 1)- T(i,j)( 2- 13)其中K，和 K 夕分別表示徑向、豎向節(jié)點間的導(dǎo)熱系數(shù)。節(jié)點(i, j) 的兩個內(nèi)熱源來自于局部換熱和介質(zhì)循環(huán)引起的蓄熱體內(nèi)的換熱，分別 用Q八口）和Q1 (i, j ) ） 表示。已知t時刻的熱源值、節(jié)點及地表溫

49、度，就 可以 按下式計算得到t兇 時 刻節(jié)點(i, j) 的溫度值：T (i, j) +, 兇 = T(i, j) , + Fr (i, j ) - F ， 令（ i + 1 , j) + F , (i, j ) - F , (i,j + 1)+ Q八，j ) + Q, (i, j )悴t! C(i, j)( 2- 14)rr。片一zII z圖 2- 3 蓄熱區(qū) 域網(wǎng)格 劃分傳熱介質(zhì)的熱平衡傳熱介質(zhì)與周圍土壤的溫度差引起兩者之間的熱蛋 交換，熱量交換的強(qiáng)度取決于介質(zhì)流量等因素。在傳熱介質(zhì)溫度沿流動方向逐漸變化的過程中，如果忽略介質(zhì)中的瞬變因素，傳熱介質(zhì)單位管長和單位體積的熱平衡方程式分別為：C

50、 1 q 爐竺 心 （ 兀兀） 0 OSoTCl q fi, + aV (T / 乃） 0 OS( 2- 15)( 2- 16)其中， c1 一一載熱流體的體積比熱，kl !(kg K) ; qf 一一 流體的流量， kgl h ;兀(s,t) 一一 流體的溫度，C ;a 一一 流體與周圍土壤節(jié)點的換熱系數(shù)， W!(m K) :兀一一周階土壤節(jié)點的溫度 ，c 。定義衰減因子f3，則 通過蓄熱區(qū)域的傳熱介質(zhì)的出口溫度為：T ftI兒 , fJTfi,（l - /3）Ta( 2- 17 ),a v_ a1, L,e/3 eC!Qf =- nC!Qf其中， V 一一蓄熱體積，m 勹( 2- 18 )

51、QI 一一流體的總流蛋，kg l h ;L，, 一一蓄熱體內(nèi)管道的總長度，m ;Tr,，,一一 換 熱介質(zhì)的進(jìn)口溫度，c 。由式( 2- 17) 可知： 當(dāng) 介質(zhì)流噩趨向于 0 時，出口溫度等千周 圍土壤溫度T. ;反之，當(dāng)介質(zhì)流蛋趨于無窮大時， 其出口溫度將與進(jìn)口溫度相等。蓄熱區(qū)域的總得熱掀Q和單位體積得熱掀 q 分別為：Q = C1 Q1 (T r, - Ti ., ,)( 2-19 )C/ Qlq =V(1- /3）T（f l，兀）( 2- 20)局部問題 兩個鉆孔之間的換熱可通過劃分徑向網(wǎng)絡(luò)來求解，蓄熱區(qū)域V被劃分為N 個子區(qū)域（圖2- 4, 2- 5)，假定每個子區(qū)域內(nèi)每個管道都是相

52、似的，這樣每個子區(qū)域只有一個局部換熱問題：局 部溫度T，滿足徑向熱傳導(dǎo)方程：C 眈=從 62T,l 6T,) - qi ( 2- 21)6t6r2r 6rbr r 0 時，介質(zhì)依次經(jīng)過v, v2 , V,； 當(dāng)Q1 TI ， 則它將與箱內(nèi)第一層流體進(jìn)行熱交換； 如 果兀飛， 載熱介質(zhì)將跳過第一層而不與之發(fā)生熱交換， 當(dāng)這 部分 流體 到 達(dá)第111 層 時 ， 若飛，1 TC , T,，成立 ， 那 么 這 部 分 流 體 將 使 第 111 層 流 體 的 內(nèi) 能 增 加 m,.CP (T 心 T,)dt , 111 層 以 上的流體內(nèi)能不發(fā)生變化， m 層 以下的各層流體的 內(nèi)能變化 為

53、m,.CP (T , 凡）dt , i=m, m+l , , N。這是因為在 m 層以下的各層流體中，將有質(zhì)噩為 m, 、溫 度 為 T;+, 的流體被相同質(zhì) 量的 溫 度 為 T，的 流體所替代的緣故。同樣的分析適用千來自千負(fù)荷側(cè)的流體。由以上分析可知，對于第 m 層流體， 其能撮平衡關(guān)系式可寫為：m,r,c-pd T” ,-lm F,r,m,C1 幾1Cn CP T m匯F, - m, cP T ,，區(qū) F, + G,mL c/ ，互 mL c pT,葉l 江，df,=1- mLcp T,心歹 U, A111( T，,，兀）;=111, 1,m+l(m= I, 2, n)( 2-43)上式經(jīng)整理后得到，dT” 1一 1m,.- cpdt 皿 F，m,g (T” - T ,，）區(qū) 和11.CP ( TI,一 1- T,) + G,m心 也 T,）,1II 區(qū) G, m心 (T,11+! - T1,1) - U, A(T,II兀）;=m+J(m =1, 2,-11)( 2-44)式中的控制函數(shù)規(guī)定為：凡l10mmG GF” , = 0T“ 一1 兀 兀，其它T, 葉 1 Tm 1;,其它( 2- 45)( 2- 46 )。20.010000 00 9t 吵 rkg/hrMore IAo