Dokument_1.pdf (2548 KB) - KLUEDO - Universität Kaiserslautern

4.2 TRNSYS
4.2.1 Die Entwicklungsumgebung
Charakterisierung und Auswahl einer Entwicklungsumgebung
Die Abkürzung TRNSYS steht für transient systems simulation. Es handelt sich um ein Programmpaket
zur Simulation zeitabhängiger Prozesse in modular strukturierbaren Systemen
[Trn-02]. Es wurde 1974 am Solar Energy Laboratory der Universität von Wisconsin in Madison
entwickelt und seitdem ständig optimiert [Kle et al.-96]. Zunächst soll TRNSYS kurz
charakterisiert werden.
Das TRNSYS Programmpaket besteht aus dem Umgebungsprogramm (TRNSHELL), aus
Zusatzprogrammen zur Aufbereitung und Editierung der Eingabefiles (PREBID, PRESIM,
TRNSED, IISiBat), dem eigentlichen Simulationsprogramm (TRNSYS) sowie aus Programmteilen
für die Aufbereitung und Darstellung der Resultate (PLOT, SPREAD,
ONLINE). IISiBat kann auch an Stelle von TRNSHELL als integrierte Simulationsumgebung
verwendet werden. Das eigentliche Simulationsprogramm arbeitet im Batch-Betrieb, d.h. alle
Eingaben und Ausgaben erfolgen über entsprechende Files.
TRNSYS untergliedert sich in zwei Hauptteile.
Die eigentliche Simulationsmaschine übernimmt das Einlesen der Daten, die Strukturierung
des zu simulierenden Systems sowie die Steuerung und Lösung der Simulationsaufgabe. Sie
ist monolithisch implementiert und bleibt dem Anwender weitgehend verborgen.
Der zweite, offene, modular gestaltete Teil besteht aus einzelnen Komponenten-Subroutinen.
Dieser Teil kann vom Benutzer verändert werden, d.h. durch neue oder auch verbesserte
Module ergänzt werden. So werden alle technischen Einzelkomponenten des zu simulierenden
Systems durch solche sogenannte type-Subroutinen beschrieben. Sie verfügen an den
Schnittstellen über eine Liste möglicher Ein- und Ausgabegrößen, Systemparameter und auch
ihre Zustandsgrößen. Innerhalb der Subroutinen findet sich die Implementierung des mathematischen
Komponentenmodells. Letztendlich reduziert sich die Modellerstellung im konkreten
Anwendungsfall auf die Selektion geeigneter Komponenten, ihre Parametrierung und
Verschaltung zu einem Gesamtsimulationsmodell. Es existieren unterschiedliche Versionen
der einzelnen Komponenten zur Abbildung unterschiedlicher Detaillierungsgrade. In
beschränktem Umfang kann die Art der Modellierung auch durch die gewählten Systemparameter
eingestellt werden. Eine besondere Stellung bei der Simulation thermischen Gebäudeverhaltens
nimmt der type 56 als Repräsentant eines allgemeinen Mehrzonengebäudes ein.
Darüberhinaus existieren rein informationsverarbeitende types zur Darstellung oder auch
Summenbildung einzelner Größen, die kein reales technisches Pedant besitzen. Viele der
TRNSYS-types beinhalten quasistationäre Systembeschreibungen. Eine explizite Bestimmung
der Zustandsgrößen erfolgt daher nicht in allen Fällen.
Die TRNSYS-types repräsentieren letztendlich in einer Bibliothek abgelegte Modellklassen,
deren Instanzen (hier units genannt) innerhalb eines Objektdiagramms miteinander verschaltet
werden können. Bei der Verschaltung muss explizit definiert werden, welche In- und Output-Variablen
einer Komponente mit den entsprechenden In- und Output-Variablen der
anderen verbunden werden. Diese Verbindung entspricht je nach Variable einem eindeutig
gerichteten Massen-, Energie- oder auch Informations-Fluss, wobei auch Schleifen auftreten
können. Es handelt sich somit um eine blockschaltbildorientierte Entwurfsmethode.
Es existieren sehr umfangreiche Bibliotheken einsetzbarer TRNSYS-types. Man findet neben
einer Vielzahl von Gebäudemodellen (Ein- und Multizonenmodelle unterschiedlicher Detail-
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