dition Logicielles TRNSYS Simulation Studio Couplage avec COMIS

Édition Logicielles TRNSYS Simulation Studio Couplage avec COMIS ou CONTAM Werner Keilholz Andreas Weber, David Bradley, Timothy Mc. Dowell © 2005 CSTB Sophia Antipolis TRNSYS Simulation Studio – cours avancé http: //software. cstb. fr

Le problème… Édition Logicielles • Les températures des zones du bâtiment dépendent des débits d’air. f=? Temp = • Les débits dépendent des différences de températures. Temp =? f • Le type 56 ne calcule pas ? les débits. • Les programmes aérauliques (COMIS, CONTAM, …) ne modélisent pas ? la thermique du bâtiment. TRNSYS Simulation Studio – cours avancé http: //software. cstb. fr

Les solutions… Édition Logicielles • Intégrer un modèle aéraulique dans TRNSYS • TRNFLOW (EMPA / TRANSSOLAR) • Ajouter un Type contenant un modèle aéraulique • CONTAM : TYPE 97 (LBNL, gratuit) • COMIS : TYPE 157 (EMPA/TNO/LBNL/NBI/CSTB) TRNSYS Simulation Studio – cours avancé http: //software. cstb. fr

TRNSYS et COMIS Édition Logicielles • Présentation rapide de COMIS • Le principe du couplage • L’exemple du restaurant TRNSYS Simulation Studio – cours avancé http: //software. cstb. fr

COMIS Édition Logicielles • Simulateur aéraulique multi - zonal basé sur les équations de Bernoulli Ø Air incompressible • Développé par l’Annexe 23 de l’ IEA (International Energy Agency, Agence International de l’énergie) • Fonctionne avec le Simulation Studio TRNSYS Simulation Studio – cours avancé http: //software. cstb. fr

COMIS (2) Édition Logicielles • Les composants les plus importants sont : Ø Liens (Air Flow Components) • • Fissures (Cracks) Composants Génériques (Test data components) Fenêtres (Windows) Portes (Doors) Ouvertures verticales avec flux bi-directionel (Vertical apertures) Tuyaux et raccords (Ducts and duct fittings) Ventilateurs (Fans) Contrôleurs (Flow controls) Ø Polluants (Pollutants) Ø Occupants (Occupants) Ø Possibilité “d’actionner” la plupart des composants dans le temps (ouvrir et fermer les fenêtres, varier la vitesse des ventilateurs, …) TRNSYS Simulation Studio – cours avancé http: //software. cstb. fr

Applications de COMIS Édition Logicielles • Dimensionnement de systèmes de ventilation mécanique • Evaluer l’impacte d’une modification architecturale sur la ventilation du bâtiment • Transport de polluants Ø entre zones Ø de l’extérieur • • • Efficacité de l’enlèvement de polluants (e. g. cleanroom) Age de l’air Propagation des fumées Evaluation des pertes thermiques par ventilation Passive cooling Evaluation du transport de chaleur entre zones TRNSYS Simulation Studio – cours avancé http: //software. cstb. fr

COMIS dans le Simulation Studio Édition Logicielles L 1 L 2 L 3 L 4 16. 0 10 22 1. 77 1 2 3 4 Problem 1. 29 2. 3 2. 18 2. 16 Results Simulation Studio Text Editor COMIS Input File (. CIF) TRNSYS Simulation Studio – cours avancé . . . Output Files http: //software. cstb. fr

Édition Logicielles TRNSYS Simulation Studio – cours avancé COMIS dans le Simulation Studio Demonstration http: //software. cstb. fr

COMIS Inputs Édition Logicielles • Entrées principales Ø Enveloppe du bâtiment (valeurs Cp, zonage aéraulique, portes, fenêtres, systèmes de ventilation, …) Ø Vent (direction et vitesse, profil) Ø Nature du terrain et des bâtiments voisins (pour calcul des turbulences) Ø humidité Ø Températures (intérieur et extérieur) Ø Pression barométrique TRNSYS Simulation Studio – cours avancé http: //software. cstb. fr

COMIS Outputs Édition Logicielles • Exemples de sorties Ø Infiltration Ø Ventilation Ø Transferts aérauliques (réseau) Ø taux de renouvellement d’air Ø transport de polluants TRNSYS Simulation Studio – cours avancé http: //software. cstb. fr

COMIS Example de sorties Édition Logicielles TRNSYS Simulation Studio – cours avancé http: //software. cstb. fr

Users Édition Logicielles In Switzerland (by EMPA and LESO) for: • Design of naturally ventilated gymnasia. • Determination of leakage distributions on buildings • Design of double faced building facades (Technikum Luzern) (COMIS+TRNSYS) • Design of naturally ventilated Mercedes building in Berlin • Studies on indoor pollution concentrations from building materials • Overheating risk in a naturally ventilated factory (COMIS+TRNSYS) • Evaluation of warm air heating concepts for low-energy residential buildings. • Influence of occupant window opening in mechanically ventilated buildings. • Evaluation of wind pressure effects on various facade systems. TRNSYS Simulation Studio – cours avancé http: //software. cstb. fr

Users (2) Édition Logicielles In the US (by LBNL) for: • Radon entry into buildings (in conjunction with a soil model) • Airflow distribution in high-rise apartment building (155 units, 13 floors) • Performance of residential ventilation systems in New-York and California • Thermal distribution systems in single family houses (in conjunction with DOE 2) • Ventilation cooling in residences as an alternative to compressor cooling TRNSYS Simulation Studio – cours avancé http: //software. cstb. fr

Users (3) Édition Logicielles In the Netherlands (by TNO) for: • Study of ventilation systems and pollutants concentration on an oil platform (hundreds of openings / prediction of ventilation and concentrations were within 10%) • Design of dwellings with air heating and air recovery In Japan (by TU) for: • Ventilation calculation of air-tightened attached houses in northern climates • Parametric study on the ventilation system and airtightness And in addition COMIS is used • in Annex 26: Testing of ventilation openings in atria • in Annex 27: to provide the data used to develop a simplified model TRNSYS Simulation Studio – cours avancé http: //software. cstb. fr

Ventilation Calculation of an Entire Building - Model Types Édition Logicielles Model Computer Required Assumption Resource Knowledge Output One Zone empirical equation Multi-Zone uniform distribution calculator PC, WS Zonal CFD plan of the building see above + building physics TRNSYS Simulation Studio – cours avancé air flow rate as a whole air flow rate & paths in rooms see above + brief air flow distribution in rooms empirical parameters theoretically none with LES Applicability & Feasibility parallel processor see above + Fluid Dynamics see above + precise air flow distribution in rooms http: //software. cstb. fr

COMIS en tant que composant TRNSYS Édition Logicielles • Principe Ø Ø • Désavantages Ø Ø • On a besoin de deux fichiers d’entrées (. BUI +. CIF) – risque d’incohérences Seuls la boucle de temps de TRNSYS fonctionne (nécessité de définir tous les histogrammes etc. dans TRNSYS) Communication COMIS -> TRNSYS Ø • Adaptation de COMIS comme TYPE TRNSYS (Type 157) On l’utilise typiquement avec le type 56 (bâtiment multi-zone building) Débits d’air entrant pour chaque zone Communication TRNSYS -> COMIS: Ø Ø TRNSYS Simulation Studio – cours avancé Température des pièces Données météo, consignes (pour les ventilateurs, fenêtres, portes, occupents, …) : ‘actual value’ http: //software. cstb. fr

Couplage TRNSYS – COMIS TRNSYS seul Édition Logicielles L 1 L 2 L 3 L 4 16. 0 10 22 1. 77 Problème thermique Éditeur de projets Simulation Studio TRNSYS . . dck Fichiers de sortie 1 2 3 4 1. 29 2. 3 2. 18 2. 16 Résultats TRNSYS Simulation Studio – cours avancé http: //software. cstb. fr

Couplage TRNSYS – COMIS TRNSYS avec bâtiment multi-zone Édition Logicielles L 1 L 2 L 3 L 4 16. 0 10 22 1. 77 Problème thermique Éditeur de projets Simulation Studio TRNSYS . . dck TRNBuild Type 56 Fichiers de sortie . bui 1 2 3 4 1. 29 2. 3 2. 18 2. 16 Résultats TRNSYS Simulation Studio – cours avancé http: //software. cstb. fr

Couplage TRNSYS – COMIS TRNSYS+COMIS Édition Logicielles L 1 L 2 L 3 L 4 16. 0 10 22 1. 77 Problème thermique TRNSYS Simulation Studio Type 56 . . dck 16. 0 10 22 1. 77 TRNBuild air flows L 1 L 2 L 3 L 4 Problème aéraulique. bui Éditeur de projets TRNSYS Simulation Studio – cours avancé . cif Zone temp. Éditeur de projets Type 157 Fichiers de sortie 1 2 3 4 1. 29 2. 3 2. 18 2. 16 Résultats http: //software. cstb. fr

Flux d’information Édition Logicielles Consignes ventilateurs, Portes, … débits Météo températures TRNSYS Simulation Studio – cours avancé http: //software. cstb. fr

Édition Logicielles TRNSYS Simulation Studio – cours avancé COMIS – TRNSYS : Exemple du restaurant http: //software. cstb. fr

Entrées pour le Type 157 (COMIS) Édition Logicielles • Les variables passées du Type 56 au Type 157 sont : Ø Températures des zones • Les variables passées au Type 157 à partir d’autres types TRNSYS sont : Ø Du lecteur de données (ou générateur de météo) : vitesse du vent, direction du vent, température ambiante, humidité, pression atmosphérique Ø A partir des composants créant des histogrammes (e. g. Type 14, Time dependant forcing function) : • Pour liens ‘actifs’ (cf. paramètre 2 du type 157), une valeur (‘actual value’) qui définie – Le facteur d’ouverture des portes et fenêtres – La vitesse absolue ou relative des ventilateurs TRNSYS Simulation Studio – cours avancé http: //software. cstb. fr

Édition Logicielles Sorties du Type 157(COMIS) • • • Débit entre zones (coupling flow) [kg/h] Infiltration dans chaque zones (infiltration) [ach/h] Ventilation dans chaque zones (ventilation) [ach/h] Exfiltration de chaque zones (exfiltration) [ach/h] Extraction par ventilation de chaque zone (ventilation exhaust) [ach/h] • Concentration des polluants (1 à 5) dans chaque zone (concentration) • Le fichier de sortie habituel de COMIS est créé également par le Type TRNSYS Simulation Studio – cours avancé http: //software. cstb. fr

TRNSYS - CONTAM Édition Logicielles • Même principe • On utilise le Type 97 à la place du Type 157 Ø Livré en standard sous Utility/Calling External Programs • CONTAM disponible gratuitement au LBNL Ø http: //www. bfrl. nist. gov/IAQanalysis/ • CONTAM contient son propre éditeur de projet pour décrire le réseau aéraulique (fichier. air) et pour afficher les résultats d’une simulation noncouplée TRNSYS Simulation Studio – cours avancé http: //software. cstb. fr

Édition Logicielles TRNSYS Simulation Studio – cours avancé CONTAM – TRNSYS : Exemple http: //software. cstb. fr