Una volta creato l’involucro sono state inserite le caratteristiche di funzionamento dell’impianto, sono stati simulati gli apporti interni e le infiltrazioni esterne.
Per quest’ultime è stato considerato un tasso fisso, per tutta la durata dell’anno di 0,1 volumi all’ora: per un volume totale di 10 297 metri cubi netti, un tasso del genere equivale a circa 0,35 kg/s di aria entrante nell’edificio se si considera costante la massa volumica dell’aria pari a 1,22 kg/m3
.
Gli affollamenti sono stati inseriti in base alla tipologia dei locali come segue:
P0_N P0_S P1_N P1_S P2_N P2_S
54 75 140 162 76 250
Tramite il comando “schedule type manager” sono stati inseriti gli orari di ingresso e di uscita delle persone:
- il 100 % entra alle 8:00 - il 50 % esce alle 13:30
- un ulteriore 30 % esce alle 17:30 (si suppone che ci siano attività pomeridiane
- i restanti escono alle 19:00 (si considera il personale e le eventuali attività post pomeridiane)
Come si evince dalla tabella nessuno affolla la hall di ingresso. Per i giorni festivi sono stati considerate le seguenti schede di programma:
- 30 persone entrano alle 8:00 ed escono alle 12:00 in considerazione del personale addetto alla pulizia e alla manutenzione
Per gli apporti luminosi sono stati considerati 5 watt al metro quadro per l’intero edificio, tenendo conto che nell’ingresso, i volumi doppi e tripli comportano la mancanza di parti di solaio: i metri quadri mancanti non sono stati considerati nel calcolo. Tramite “schedule type manager” sono stati inseriti i periodi di funzionamento dei corpi illuminanti:
- le luci si accendono alle 17:00 e si spengono alle 21:00 per tutta la durata dell’anno, nei giorni feriali e festivi.
Per quanto riguarda gli impianti, sono stati modellati sia l’impianto di riscaldamento che di raffrescamento, ipotizzando spenti gli umidificatori e i deumidificatori. L’ipotesi muove il passo dal fatto che l’obiettivo dello studio è
quello di ottenere un modello di calcolo, a partire dalla simulazione dinamica, in modo da poter manipolare i dati e le grandezze relative al progetto impiantistico: stabilita la tipologia di involucro, le stratigrafie e l’orientamento, definito l’impianto di riscaldamento e gli apporti interni, si ricercano i risultati relativi alle temperature e ai carichi di zona a cui dover rispondere con l’impianto di ventilazione ad aria primaria o a tutt’aria.
Pertanto, l’umidità relativa interna viene lasciata libera mentre si ricerca in output il carico sensibile da fornire in inverno ed estrarre in estate per mantenere la temperatura ai valori di set point; il carico latente verrà in seguito calcolato per impostare il valore di set point di umidità relativa desiderata.
Di fatto si stabilisce un regime di riscaldamento che si attivi appena la temperatura interna scenda al di sotto dei 20 °C e si accenda alle 7:00 e si spenga alle 20:00.
Il regime di riscaldamento viene assegnato a ciascuna zona e si attiva in maniera indipendente: esso costituisce un modello dell’impianto di riscaldamento radiante a pavimento, gli viene conferita una potenza pressochè infinita in considerazione del fatto che l’impianto è stato dimensionato per rispondere al carico massimo.
Alla stessa maniera viene stabilito un regime di raffrescamento che si accende appena la temperatura interna supera i 26 °C con un temporizzatore che parte alle 8:00 e si spegne alle 18:30 di ogni giorno feriale. Entrambi i regimi sono supposti spenti nei giorni festivi. Come per il riscaldamento, anche in raffrescamento ogni zona viene considerata indipendente dalle altre, in ragione dei diversi apporti interni ed esterni che possono portare a differenze di oltre 5 gradi tra una zona che affaccia a nord e una che affaccia a sud.
L’impianto di ventilazione non viene modellato in TRNSYS: in un secondo tempo, verranno creati dei modelli che simulano il comportamento dell’impianto ad aria e ne monitorano il funzionamento.
In Output si richiedono la temperatura, il calore sensibile (positivo se da estrarre, negativo se da fornire) e l’umidità relativa di ogni nodo: quest’ultima serve a monitorare l’evoluzione libera per capire quanto incide su essa il condizionamento ambientale.
Il calore latente da fornire o da estrarre verrà invece calcolato sulla base degli affollamenti e dell’umidità esterna.
Simulazione dinamica: TNSYS Simulation
Studio
Il pacchetto “Simulation Studio” contiene una serie di operatori in grado di effettuare una simulazione a partire da determinati input: i “types” citati nella precedente sezione vengono qui richiamati e collegati tra loro per ottenere in uscita i dati richiesti, con la possibilità di poterli monitorare durante la simulazione.
Si crea un file di lavoro in formato TPF: una finestra che permette di mettere in campo gli strumenti necessari al calcolo.
Per cominciare, tramite la finestra di calcolo si stabilisce il timestep scelto, ovvero l’intervallo di tempo unitario su cui verrà basata la simulazione. In questo caso si è scelto un timestep di 30 minuti. Si stabiliscono quindi l’istante di inizio e fine simulazione su base oraria: volendo ottenere una simulazione dinamica durante tutto il corso dell’anno, l’istante iniziale è stato posto uguale a 0 e quello finale uguale a 8760.
A questo punto vengono richiamati gli oggetti in campo.
Il type99 è lo strumento che processa i dati climatici e applica la radiazione solare alle superfici: dalla libreria del Comitato Termotecnico Italiano è stato scaricato il file in formato .txt relativo al comune di Milano. Il testo contiene tre colonne temporali che indicano mese, giorno e ora e altre colonne che indicano la radiazione solare (espressa in watt al metro quadro), la temperatura esterna (in gradi Celsius), l’umidità relativa (in percentuale) e la velocità del vento (in metri al secondo); sono quindi state inserite le coordinate esatte dell’edificio in oggetto. Sono quindi stati settati i parametri dello strumento:
- è stato inserito il percorso relativo al file climatico in input
- sono state inserite le direzioni caratteristiche di incidenza della radiazione solare sulle superfici in interesse stabilendo l’angolo di azimut e l’inclinazione rispetto all’orizzontale
- si è stabilito il numero e la tipologia degli output: si è scelto di estrarre la temperatura esterna e l’umidità relativa per ogni singolo intervallo di tempo; quindi le radiazioni solari dirette e diffuse incidenti sulle superfici di interesse.
Attraverso un operatore di calcolo è stata calcolata la temperatura del cielo a partire dalla temperatura dell’ambiente esterno secondo la seguente equazione:
!"#$ = !&'( − 11 [°.}
A questo punto è stato richiamato il type56 di cui si è accennato in precedenza per la simulazione del sistema involucro-impianto:
è stato inserito nell’input il percorso del file .BUI creato con TRNBuild relativo all’edificio.
Sono stati settati i parametri di processo, il numero di input e le unità di misura. Quindi sono state collegate in ingresso le radiazioni solari incidenti sulle relative superfici, la temperatura esterna, l’umidità relativa esterna e la temperatura di cielo ai relativi output provenienti dal type99 per effettuare i bilanci di involucro. Sono stati inseriti gli output che erano stati richiesti tramite TRNBuild:
- La temperatura di ogni nodo [°C] - L’umidità relativa di ogni nodo [%]
- Il calore sensibile da fornire/da estrarre da ogni nodo [kJ/h]
A questo punto sono stati messi in campo tre monitor per tenere sotto controllo le grandezze in analisi. Sono state scelte le unità di misura espresse dai grafici (°C, %, kW), sono state scelte le opportune scale e nominate le etichette.
Si sono quindi effettuati i relativi collegamenti:
- I monitor della temperatura e dell’umidità relativa sono stati collegati al type99 per ottenere la temperatura e l’umidità relativa esterna per ogni timestep; inoltre sono stati collegati alle 8 temperature e alle 8 umidità relative degli 8 nodi in uscita dal type56
- Per ottenere il calore sensibile in kilowatt è stato utilizzato uno strumento di calcolo che prende in ingresso i valori in uscita dal type56 e li processa secondo la seguente equazione:
0#1 =
0#2/4 3600
quindi è stato effettuato il calcolo per ciascun nodo e successivamente sono stati sommati tutti i valori per ottenere la richiesta totale di involucro di calore sensibile.
Poi i valori in uscita dal calcolatore sono stati collegati al monitor relativo. È stato inserito uno strumento di stampa che prende in ingresso tutti gli output interessanti e li scrive su un file .txt vuoto creato appositamente, il cui percorso è stato inserito nel relativo tag.