TESS Libraries v18 – Ground Coupling Library

TESS Libraries v18のコンポーネントを紹介していくシリーズ、今回はGround Coupling Component Libraryです。

Ground Coupling Library

以下、公式サイトより。

TESS Ground Coupling Libraryは、対象となる物体(建物のスラブ、地下室、埋設型蓄熱槽など)と周辺地盤との間のエネルギー伝達を計算するコンポーネントを備えています。

http://trnsys.com/tess-libraries/index.htmlより抜粋、和訳

説明にあるように、建物の地下室や床面、埋設型のタンクなどと地面との熱のやり取りを扱うコンポーネントが含まれています。使い方についての多数のサンプルプロジェクトが用意されています。

Type653:簡易床暖房システム

このコンポーネントは、スラブを等温質量の一塊として扱うことができ、流体からスラブへのエネルギー移動が熱交換器の有効性アプローチを用いてモデル化できるという仮定の下で動作する、単純な放射スラブ(床暖房または冷房)システムをモデル化するものです。

Type653_Example_v2a.tpf

Type714:ASHRAEスラブ熱伝導

2001年版ASHRAE Fundamentals第31章では、 アメリカ暖房冷凍空調学会が、様々な断熱方式(背面断熱、側面断熱、無断熱など)の矩形スラブからのエネルギー伝達を計算するための簡便法を提案しています。同章では、この簡便な方法を地下室でのエネルギー伝達の計算にも拡張しています。このタイプはスラブに使用され、地下室のエネルギー移動の計算にはType715が使用されます。

Type715:ASHRAE地階熱伝達

2001年版ASHRAE Fundamentals第31章[1]で、アメリカ暖房冷凍空調学会は、様々な断熱スキーム(背面断熱、側面断熱、断熱なしなど)を持つ矩形の縦横比の地下室からのエネルギー伝達を計算する簡便な方法を提案している。また、同章では、スラブを通してのエネルギー移動の計算に適用される簡略化された方法も提示しています。このタイプは地下室に使用されるべきもので、スラブを通してのエネルギー伝達の計算にはType714が利用できます。使用されている手法のため、このモデルはType56での使用には適していませんが、TRNSYSの標準的コンポーネントType88やTESS simplified multizone building model (Type660)などの簡易建築モデルで使用することは可能です。

Type714-715_v2a.tpf

Type957:埋設型角型タンク用ソイルラッパー

このルーチンは、液体で満たされた直方体の貯蔵タンクからその周囲の土壌へのエネルギー伝達をモデル化するものです。タンクと周辺地盤の間のエネルギー伝達は伝導性のみとし、土壌内の水分の影響はモデルには考慮されていない。このモデルは、土壌の3次元有限差分モデルに依存し、その結果生じる相互依存性微分方程式を、シンプルで効果的な反復法を用いて解いています。遠方の土壌の熱伝達と土壌-サーフェース条件に関するオプションがユーザーに 提供されています。 このモデルは、TESS Storage Tank LibraryのType 531 storage tank modelとのインターフェースを意図していますが、固定等温槽節点と角柱形状を持つ任意の貯槽モデルに適用することが可能です。

Type957_Example_BuriedTank_v2a.tpf

Type993:詳細な放射床

このルーチンは、放射床スラブに埋設された一連の流体充填された平行な水平パイプをモデル化します。床とパイプからスラブへの、そしてスラブ内のエネルギー移動は伝導性のみとし、水分の影響はモデルには考慮しません。このモデルは、スラブとパイプの3次元有限差分モデルに依存し、得られた相互依存性微分方程式を簡単な反復解析法を用いて解いています。このモデルでは、スラブ表面は平坦で、均質な熱特性を持つものと仮定しています。
このモデルは、建物ゾーンの床直下にあるスラブの平均表面温度を計算します。この平均表面温度は、床の入力として建物モデルへ引き渡されます。 建物モデルは、このモデルから提供された床の境界温度、現在の気温、顕熱・潜熱ゲイン、放射交換などに基づいて、床からスラブへ渡されるエネルギーの割合を計算します。3次元スラブのフィールドの各「ノード」の温度は、建物モデルから提供されるスラブの熱伝達、スラブの熱履歴、スラブの特性、流入する流体温度、配管の熱履歴からこのモデルによって計算することができます。計算されたスラブ温度とゾーンごとの熱流に基づき、ゾーンごとの平均表面温度を計算し、建物モデルへ渡すことができます。この反復法は、TRNSYSの標準的な収束アルゴリズムで解かれます。

Type993_Example_v2a.tpf

Type1244:ユーザーマップ付きスラブ・地下室モデル

このコンポーネントは、3次元の有限差分法を用いて地下室やスラブをモデル化します。 このモデルの目的は、TRNSYS 多数室モデル(Type56)を使用した建物モデルとの相互作用にあります。 地盤のモデルに使用される3次元メッシュを作成するために、ユーザーは地盤下の土の節点のマップを作成します。
土質ノードのデータファイルを作成し、Type1244とType56をプロジェクトで接続するためのチュートリアルが公開されています。 このチュートリアルは、Tess Models\Examples\Ground Coupling Library\Type56 Basement Example Tutorialフォルダに含まれています。2つ目のサンプルプロジェクトは、Tess Models\Examples\Ground Coupling Library\Type56 Basement Exampleです。変数の説明を含むサンプルデータファイルは、Tess Models\SampleCatalogData\Type1244フォルダにあります。

Type1244_Basement_v2a.tpf
Type56_Basement Tutorial Example_v2a.tpfType56_Basement Tutorial Example_v2a.tpf

Type1255:Type56以外の建築物用モノリシックスラブ

このサブルーチンは、地面と熱的にやり取りをするスラブをモデル化します。 スラブは地表または地中にあり、1つまたはそれ以上のゾーンを含むことができます。 Type1255はType56のマルチゾーン建物モデルで使用するのではなく、気温、放射交換温度、表面入射放射を提供する建物モデルで使用することを意図しています。 地面の温度は3次元有限差分法を用いて解かれ、ユーザーはメッシュサイズとゾーンのマップを含むデータファイルを提供する必要があります。

Type1255_SkirtedSlabs_v2a.tpf
Type1255_UnderSlabInsulation_v2a.tpf

Type1256:Type56以外の建物のスラブ、地下室、床下空間

このサブルーチンは、地面と熱的にやり取りする多数室のスラブ/地下室/床下空間の状態をモデル化します。このサブルーチンはTRNSYSのType56多数室モデルでの使用を意図したものではありません。 このモデルは、各サーフェースのエネルギーバランス項(空気温度、長波放射交換温度、入射放射(照明、太陽など))を提供できる建物/ゾーンモデルとの連携を想定しています。材料温度は3次元有限差分解法で解かれ、ユーザーは3次元の空気、土壌、床、壁、断熱材、下地の材料をマッピングした外部データファイルを作成しておく必要があります。

Type1256_Basement_v2a.tpf

Type1301:埋没型円すい台型(v18の新機能)

本ルーチンは、液体で満たされた円すい台型の貯蔵タンクからその周囲の土壌へのエネルギー伝達をモデル化します。タンクと周辺地盤の間のエネルギー伝達は導電性のみとし、土壌内の水分の影響はモデルで考慮されていない。このモデルは、土壌の2次元放射状有限差分モデルに依存し、その結果生じる相互依存性微分方程式を、シンプルで効果的な反復法を用いて解いています。遠方の土壌の熱伝達と土壌-サーフェース条件のオプションは、ユーザーに提供されます。 このモデルは、TESS Storage TankライブラリにあるType 1300 truncated conical storage tankモデルとのインターフェースを意図していますが、固定等温タンクノードと円すい台形状を持つ任意のタンクモデルに適用することができます。

Type1301_Example_BuriedTank_v2a.tpf

Type1302:埋設型縦型タンクラッパー(v18の新機能)

このルーチンは、液体が充填された垂直貯蔵タンクからその周囲の土壌へのエネルギー伝達をモデル化するものです。タンクと周辺地盤の間のエネルギー伝達は伝導性のみとし、土壌内の水分の影響はモデルには考慮されていません。このモデルは、土壌の2次元放射状有限差分モデルに依存し、その結果生じる相互依存性微分方程式を、シンプルで効果的な反復法を用いて解いています。遠方の土壌の熱伝達と土壌-サーフェース条件のオプションがユーザーに提供されています。 このモデルは、TESS Storage Tank libraryにあるType 534 vertical storage tank modelとのインターフェースを意図していますが、固定等温タンクノードと垂直円筒形状を持つあらゆる貯蔵タンクモデルへの適用が可能です。

Type1302_Example_BuriedTank_v2a.tpf

動作環境

以下の環境で動作を確認しています。

  • Windows11 Pro(64bit, 21H2)
  • TRNSYS18.04.0001(64bit)
  • TESS Libraries v18
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