dinamiskā simulācija praktisks pielietojums · 2017-11-13 · •diferenciālalgebrisko...

Dinamiskā simulācijaPraktisks pielietojums

(IDA ICE un ESBO)

Alise Šulce, EQUA Simulations AB

[email protected]

mailto:[email protected]

Ievads

Mērķis• Parādīt, ko var darīt ar dinamiskajām

simulācijas programmām

• Ieinteresēt jūs pamēģināt

Ievads

Kas ir dinamiska simulācija?• Datora programmas izmantošana, lai modelētu

laikā mainīgas sistēmas

• Matemātisks modelis (visbiežāk diferenciālvienādojumi)

• Vienādojumi tiek atrisināti ar konstantu vai mainīgu laika soli

• Tiek plaši pielietota industriālo procesu modelēšanā – transporta līdzekļu, atomelektrostaciju, bioloģiskosistēmu, ēku..

Ievads

Dinamiskā simulācija ēkās?• Matemātisks ēkas modelis

• Mērķis ir izveidot kopiju patiesajai ēkai, protams nedaudz vienkāršoti

• Modelis tiek savienots ar klimata datiem –temperatūru, mitrumu, saules starojumu, vēju stiprumu un virzienu

• Vienādojumi tiek risināti soli pa solim

Ievads

Dinamiskā simulācija ēkās?• Ļauj analizēt dinamiskos procesus (piemēram

siltuma akumulēšanu ēkas konstrukcijās)

• Ļauj reālistiski salīdzināt dažādas inženiertehniskas sistēmas, tās neieviešot patiesajā ēkā

• Enerģijas patēriņš, dimensionēšana, iekštelpu klimats, apkures un dzesēšanas mezgli, kontroles optimizācija utt.

• Visas ēkas modelēšana. Starpzonu siltuma un gaisa apmaiņa. BIM importēšana

• Precīzs noēnojuma aprēķins katrā laika solī

• Gaisa infiltrācija vēja un termisko cēlējspēku dēļ. Spiediena radīta gaisa plūsma visā ēkā

• Diferenciālalgebrisko vienādojumu solveris ar adaptīvu aprēķinu soli

• Formulas, kas izmantotas komponentos, ir apskatāmas

• Komforta aprēķini (operatīvā temp, PPD, dienasgaisma)

• Jebkura veida ventilācijas, apkures un dzesēšanas sistēmu modelēšana

• Jebkura veida kontroles sistēmas

• Iespējā veidot savus komponentu modeļus

Ievads

Dinamiskā simulācija ēkās?

Siltuma un masas bilances pieeja

• IDA ICE pielieto siltuma un masas bilances vienādojumus visur (zonās, sienās utt.);

• Katrā solī siltuma un masas daudzuma summa ir 0;

• Zonā ir regulātors, kas mēra zonas temperatūru un maina kontroles signālu sildīšanas vai dzesēšanas ierīcei, lai uzturētu vēlamo setpointu;

• Katra vienība tiek aprakstīta ar vienādojumiem (saskaņā ar grāmatām par siltumvadīšanu).

Solveris ar adaptīvu laika soli

• Tradicionālais • Adaptīvais ir akurātāks

• Vienkāršots IDA ICE• ESBO Light pieejams bez maksas• Enerģijas un termiskā komforta studijas• Piemērots tipveida telpu studijām (maksas ESBO var

vienkāršoti modelēt arī visu ēku)• Iespēja salīdzināt dažādas apkures, dzesēšanas un

ventilācijas sistēmas• Iespēja salīdzināt dažādus logu, žalūziju un

norobežojošo konstrukciju veidus• Viegli lietot

Praktiskie piemēri

Dzesēšanas jaudas nepieciešamība

• Trīs vienādas biroja istabas Rīgā. Vienai logs uz dienvidiem, otrai uz rietumiem, trešai uz austrumiem.

• Kurai istabai nepieciešama lielākā dzesēšanas jauda?

Praktiskie piemēri

Kas ietekmē dzesēšanas jaudas nepieciešamību?

• Iekšējie siltuma ieguvumi – cilvēki, apgaismojums, elektriskās ierīces

• Saules siltuma ieguvums (stiklojuma īpašības, žalūzijas, ārējais noēnojums utt.)

• Ēkas atrašanās vieta un orientācija

• Termiskā masa – konstrukcijas un mēbeles

• Ventilācija (plūsma, temperatūra)

• Vēlamā telpas temperatūra (setpoints)

Praktiskie piemēri

Dzesēšanas jaudas nepieciešamība• Kad visi ieejas dati ir savadīti, modelis tiek savienots ar klimata failu (gada

enerģijas patēriņam - "normālam" gadam, apkures vai dzesēšanas sistēmas dimensionēšanai – gada aukstākajai/karstākajai dienai

• Tiek veikta simulācija

Praktiskie piemēri


Rezultāts:

Praktiskie piemēri


Kas notiek, ja mēs izvēlamies žalūzijas?Iekšējās žalūzijas

Praktiskie piemēri


Kas notiek, ja mēs izvēlamies markīzes?Markīze

Praktiskie piemēriŠīm pašām telpām varam izrēķināt nepieciešamo radiatoru jaudu..

Praktiskie piemēri

• Kāda temperatūra būtu telpā, ja nebūtu dzesēšanas iekārtas?

• Cik labs termiskais komforts?

Praktiskie piemēri

• Operatīvā temperatūra ir vidējā gaisa un visu istabas virsmu temperatūra

• Termisko komfortu bieži raksturo ar PPD-indeksu – predicted percentage dissatisfied. Atkarīgs no:

Operatīvās temperatūras

Aktivitātes (metabolisma)

Apģērba

Gaisa ātruma

Gaisa relativā mitruma

Praktiskie piemēri

Operatīvā temperatūra – bez žalūzijām, bez dzesēšanas iekārtām

Aktivitāte (metabolisms) – 1,2 MET (biroja darbs)

Apģērbs – 0,5 clo

Gaisa ātrums – 0,1 m/s (šo parametru nevar izmainīt ESBO, tikai IDA ICE)

Gaisa relatīvais mitrums – tiek aprēķināts modelī

Mūsu piemērs – istaba "Austrumi "

Praktiskie piemēri


Telpas temperatūra

PPD

Praktiskie piemēriMūsu piemērs – istaba "Austrumi". Siltuma bilance

Praktiskie piemēri


Praktiskie piemēriMūsu piemērs – istaba "Austrumi "

Redzam, ka arī markīzes nenodrošina pieņemamu iekštelpu klimatu.. Tāpēc izmēģinam ventilācijas gaisa dzesēšanu.


Ja ir vieta lielākiem ventilācijas kanāliem, tad varam izmēģināt VAV ar temperatūras kontroli


VAV ar temperatūras kontroli un žalūzijām

Praktiskie piemēriApkures un ventilācijas sistēmu izvēle

Kas būs ekonomiski izdevīgāks?

• Gāzes katls ar nosūces ventilāciju

• Gāzes katls ar pieplūdes un nosūces ventilāciju un gaisa rekuperāciju

• Nosūces gaisa siltumsūknis

Praktiskie piemēri

Apkures un ventilācijas sistēmu izvēle

Kas būs ekonomiski izdevīgāks?

• Gāzes katls ar nosūces ventilāciju

2456 Eiro/gadā

• Gāzes katls ar pieplūdes un nosūces ventilāciju un gaisa rekuperāciju

1817 Eiro/gadā

• Nosūces gaisa siltumsūknis

2227 Eiro/gadā

Praktiskie piemēri

Siltumsūkņa efektivitāte (COP)

Praktiskie piemēriSarežģītākām lietām varam pāriet uz IDA ICE.

Modelējam Chilleri ar Free-cooling (dzesēšanas tornis vai dry cooler)

Praktiskie piemēriČilleris ar Free-cooling funkciju

Iedarbinām Free-cooling, ja1. Āra temp zemāka par

15°C2. Aukstumnesējs no zonām

ir siltāks par 15°C

Praktiskie piemēriČilleris ar Free-cooling funkciju

Bez Free-cooling Ar Free-cooling

Praktiskie piemēriDzesēšanas jauda, ko esam ieguvuši "par brīvu"

Vasaras vidū āra temperatūra ir par augstu, lai izmantotu Free-cooling funkciju

Paldies par uzmanību!

Jautājumi?

dinamiskā simulācija praktisks pielietojums · 2017-11-13 · •diferenciālalgebrisko...

Documents