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EnergyPlus入門教程

時間:2013/7/30 16:01:56   作者:綠建之窗   來源:綠建之窗   閱讀:23104   評論:4
內容摘要:EnergyPlus入門教程(本人是菜鳥,發現入門很難學,故做本文檔,希望對學習有所幫助,相互學習)前言:本文檔展示如何通過E+得出一個小房子(smallbuilding)冬季夏季空調設計負荷值,在這個過程中初步認識了解E+。1、軟件學習準備在學習E+之前首先要安裝軟件。本教程的...

(本人是菜鳥,發現入門很難學,故做本文檔,希望對學習有所幫助,相互學習)

前言:

本文檔展示如何通過E+得出一個小房子(smallbuilding)冬季夏季空調設計負荷值,在這個過程中初步認識了解E+

1、軟件學習準備

在學習E+之前首先要安裝軟件。本教程的演示基于EnergyPLus 6.0版(簡稱E+),建筑模型建立基于sketchup8(簡稱SU)和插件OpenStudio簡稱OS)之上。對于初學者,推薦先自己研究一遍EnergyPlus自帶的入門教程——Getting Started

一般可以通過兩種辦法找到EnergyPlus入門幫助文檔。一、打開IDFEditor,點擊菜單欄Help,打開Getting Started,這里也可以打開energyPlus的其他幫助文件。二、打開energyPlus的安裝目錄,在文件Documentation下能夠找到Getting Started

在學習的過程中對于軟件的輸入輸出可以查看InputOutputReference文檔,對于建筑能耗相關的工程知識可以參考EngineeringReference文檔。

Tips:在查文檔時可以搜索來快速定位所要找的知識點,即按住Ctrl+F進行搜索相關知識點。

 

2、EnergyPlus簡介

EnergyPlus是一個建筑的全能耗分析軟件,可以模擬建筑的能耗和用水量。在建筑設計的初期通過采用EnergyPlus模擬分析,可以優化減少建筑的能耗和用水量。

EnergyPlus能夠模擬建筑的供熱、空調、照明、通風和用水等過程。總之一句話功能很強大。

 

3、一個小房子能耗分析例子

3.1建立建筑模型

我們采用基于sketchup軟件的插件openstudio建立相應模型。在我們利用暖通空調相關手冊計算空調冷熱負荷時夏季空調去的得熱由一下部分組成

1)通過圍護結構傳入的熱量

2)透明窗戶太陽輻射得熱

3)人體散熱

4)照明得熱

5)設備得熱(洗衣機等家用電器)

6)食物

7)滲透得熱

故在模擬能耗時應將這些得熱都考慮進入才能得出準確的夏季空調冷負荷。在冬季熱負荷計算時還要考慮到地面的傳熱等內容。本教程知講解E+建模仿真的一般過程,不是真正意義上的得出建筑設計空調負荷。所以對于室內外表面的傳熱模型、熱平衡算法、室內人員、照明、設備等負荷不一一加入到idf中,在本節最后附上已經加入這些信息后的類(class)列表。

 

3.1.1打開軟件

打開軟件,如圖1所示

EnergyPlus入門教程

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點擊“插件”按鈕,“OS”然后“New”新建一個E+建筑空間。

3.1.2建立1個“zone

方法1:在插件“OS”點擊NewZoneTool,在屏幕任意一地方單擊,后按下回車Enter

方法2,:點擊工具欄EnergyPlus入門教程 ,在屏幕任意單擊,按回車或雙擊。

如下圖2所示

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Tips:一定要按下回車鍵或雙擊,出現如圖2所示的虛線框,否則不是在zone建立的模型,將出錯。

3.1.3建立小模型

SU的工具在上一步zone中建立一個矩形房間。房間尺寸3m×3m×3m,在南北向各有一個1m×1m窗戶。如下圖3所示

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上圖就是要模擬的建筑模型。之后將模型保存為E+格式,為IDFEditor編輯奠定基礎。方法1:點擊“插件”,“OS”,“Save”或“save as”保存為.idf格式。本例子保存為“smallbuilidng.idf.關閉SU

Tips:保存的文件夾目錄名不能為中文。

 

3.2E+中添加其他建筑信息

打開EP-launchIDFEidtor繼續編輯smallbuilding.idf

3.2.1打開IDFEidtor

方法1:打開EP-launch,在InputFile下點擊“Browse”打開剛才保存的E+文檔如圖4所示

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之后點擊“Edit-IDF Editor”按鈕進入idf編輯頁面如圖5所示

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方法2:直接打開IDF-Editor,單擊“file”“Open”或直接用快捷鍵Ctrl+O打開剛才存放的idf.

簡單介紹一下EP-launch功能,僅介紹“Single Input File”下的功能區。EP-launch分三部分:“input file”、“weather file”和“view Result”。分別對應打開TXT格式的編輯窗口、idf編輯窗口;選擇氣候數據包;運行仿真程序及查看結果三個功能分區,如上圖4所示。可以嘗試著點擊“simulate”按鈕,后彈出E+運行狀態窗口(EnergyPlus Run Status)如下圖6所示

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從圖6我們可以看出模擬過程出現致命錯誤,有2個警告(Warning)和1個嚴重錯誤(Severe Error),在EP-launchView Result”窗口點擊“Errors”可以查看出錯的地方。這里不多介紹,繼續完善模型信息。

 

3.2.2認識IDF Editor

打開如圖5所示的IDF Editor后簡單認識一下IDF編輯器的各部分及功能。和其他一般程序一樣,IDF Editor有“菜單欄”“工具欄”選項,不多介紹。主要來認識一下占主要內容的“Class List”、“Explanation of Keyword”和“Object”區。

 

3.2.2.1認識工具欄

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功能從左到右依次2為:新建IDF文件,打開IDF文件,保存IDF,新建對象,重復(dup)對象, 刪除對象,復制對象,粘貼對象。

 

3.2.2.2認識類列表(Class List

類列表里展示了E+輸入數據目錄組織形式。[------]表明這個class后沒有object[0001]表明這個class1object[0002]表示有兩個,依次類推。可以在窗口的右下角看到已經定義的object

按住Ctrl+L能夠關掉/打開沒有objectclass

簡單介紹一下預設對象(object)的class

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Version:表明E+的版本。這里顯示的是6.0

SimulationControl:控制著E+模擬的類型,告訴E+那些需要模擬,那些不需要模擬。例如像本文中希望得出smallbuilding的夏季冷負荷,那就必須在“Do Zone Sizing Calculate”對象下選擇yesZone Sizing Calculate 確定是否需要計算建筑(zone)的負荷(同時需要定義SizingZone 中的Object)。如果這里沒有選擇yes,運行后會提示錯誤。Run simulation for sizing periods確定是否需要仿真Sizing Period objects

Building:顯示建筑的一些信息,如名字等。注意這里的地點信息需要和site:weatherstation site:heightvariation object中的地點一致。

Timestep:仿真的步長。

Sitelocation:建筑的地理位置,海拔高度。

Runperiodcontrol:specialdays:表面仿真過程中一些特殊時期,默認的為美國的節假日。

Runperiodcontrol:daylightsavingtime:daylight saving time可以理解為在春分和秋分時調整時鐘使下午有更多陽光,而早上減少陽光。如在3月的第2個星期日將時鐘向前撥一小時,在11月第1個周日將時間調后1小時。這制度僅在美國大部分州和歐洲、地中海沿岸實行。

Schedule TypeLimits:可以理解為Schedule中的一些比例,如定風量風機僅有開關兩個選項,那采用on/off0代表off1代表onFraction表示[o,1]之間的分數,如在變頻電機中1代表滿負荷運行,0.5代表在一般負荷下運行,0代表關機。

Schedulecompact:可以控制設備人員等的計劃表。如人員并不總是在房間內,office occupancy schedule 代表著辦公室內人員數量隨時間變化的計劃表。

Material:建造建筑所需要的材料。

MaterialAirgap:建筑非透明圍護結構中的空氣層,如墻體。窗戶玻璃空氣層在WindowGas里定義。

WindowMaterialGlazing:窗戶上玻璃的材料

Windowmaterial:Gas:中空窗戶內的氣體材料

Construction:由建筑材料組成的建筑構件如屋頂、墻體、地板、窗戶和門等。組成結構時是按照從外到內一層層排開的,如下圖9所示。

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GlobalGeometryRules:建筑模型的坐標位置

Zone:OpenStudio中建立zone的信息

buildingSurface:detailed:建筑除門非透明圍護結構的詳細信息

Fenestrationsurface:detailed:建筑門窗的結構信息

HVACTemplateThermostat:采用模板空調系統時的調節溫度。如低于20°供熱,高于25°制冷。

Output:VariableDictionary:E+仿真報告中變量的報告

3.2.3輸入其他信息

E+安裝目錄下的examplefile文件夾里有很多例子,在建模的過程中可以通過打開例子中的idf,進而copy例子中的Object到自己的idf中。

在本例子中我們采用類(class listHVAC Template 中的HVACTemplate:zone:idealloadAirSystem類來獲得smallbuilding的冬夏季空調供暖設計負荷。

HVACTemplate:zone:idealloadAirSystem的對象能夠提供一個理想的空調去滿足建筑的各種負荷,常用于負荷計算。打開這個class點擊工具欄New Obj新建一個對象。這個對象的包含兩個欄(field),第一個是zone Name,點擊Obj1對應空格可以看到有三角形的下拉按鈕,點擊選擇我們建立的zone。第二個field下為Template thermostat Name即自動調溫器的名字,同樣點擊下拉列表中的的Thermostat Name。如下圖10所示

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接下來將Class中的其他Object填上

1simulationControl對象中Do Zone Sizing Calculation 選擇Yes,其他不變。

Building,對象fieldname改為smallbuildingSolar Distribution改為FullEXterior其他保持不變。

2Site:Location:當存在天氣文件包時會自動覆蓋在IDF中的location。對于模擬一年的仿真,不需要location的對象。這個對象刪除。

3Timestep:不變

4)給類RunPeriod添加一個對象。NameRunperiod1(隨意取)begin Month填上1begin day of month 填上1end month 填上12end day of month 填上31。其他不變。

5)給類sizingzone添加對象。點擊New obj添加新對象,zone name選擇定義的zone的名字;zone cooling design supply air temperature 填上18,同理zone heating design supply air temperature 填上26zone cooling design supply air humidity ratio zone heating design supply air humidity ratio 都填為0.012。其他保持不變

6)添加SizingPeriod:DesignDay對象。每個地區暖通空調設計都必須確定設計室外氣候參數,在E+中不例外。本對象就是確定室外的設計氣候參數,E+安裝目錄WeatherDate文件夾中有部分地區的室外設計氣候參數,本例選用USA_IL_Chicago-OHare.Intl.AP.725300_TMY3天氣文件。具體做法如下,點擊菜單欄file選項,之后點擊Open,選擇打開文件為格式為“Design Day*ddy)”,如下圖11所示。選擇USA_IL_Chicago-OHare.Intl.AP.725300_TMY3,點擊確定,就打開了應外一個類似于idf的窗口,在其DesignDay下復制相應的冬夏季設計氣候參數到smallbuilding.idf中。如下圖12所示

EnergyPlus入門教程

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同樣將打開天氣模板中的Runperiodcontrol:daylightsavingtime:daylight saving time拷貝到smallbuilding.idf中,刪除已有對象。

7)添加輸出報告類Output:Table:SummaryReports

obj1report1name下選擇HVACSizingSummary

8)添加輸出報告表格類查看方式類Outputcontrol:Table:Style

obj1columnSepartor下選擇HTML格式。其他不變

保存idf.退出IDF編輯器。

 

 

3.3EP-launch運行仿真系統

3.3.1選擇idf

打開EP-launch,在input file中選擇剛才保存的smallbuilding.idf

 

3.3.2選擇氣候文件

Weather FIle 下點擊“Browse”選擇安裝目錄下weather data文件夾下的USA_IL_Chicago-OHare.Intl.AP.725300_TMY3

 

3.3.3模型仿真

點擊“simulate”等待仿真結果。

3.4查看仿真結果

EP-launch下點擊View ResultTables按鈕,自動會彈出網頁版的結果。在HVACSizingSummary查看空調冬夏季的設計負荷。如下圖所示

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3.5總結

在使用E+建模時建議先認真學習E+自帶的入門教程GettingStarted,后學習研究E+自帶的例子(在ExampleFile),分析模仿例子copy到自己的idf中可達到事半功倍的效果。

本人剛剛接觸E+不久對其中的許多內容理解不是很深入,如果有錯誤在所難免。望指出,請請拍。在下一次的教程中將演示講解一下E+nodeBranch等內容。

附件:

EnergyPlus軟件下載:傳送門

 

附圖


 

EnergyPlus入門教程

完整版的idf


該文章所屬專題:環境模擬

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