10/C Manutenzione e Gestione
IMPIANTO ELETTRICO Zone e Local
8. INSERIMENTO DATI SU ENERGYPLUS
8.2 Inserimento dei dati in Energy Plus
La costruzione del modello fisico dell’edificio inizia dalla definizione del modello geometrico. EnergyPlus permette la definizione dei vari elementi edilizi attraverso una stringa di comando, in cui si attribuiscono le coordinate dei vertici di ciascuna superficie da inserire. Essendo la procedura piuttosto complessa, esistono pacchetti commerciali che permettono di creare il modello fisico attraverso l’input grafico delle superfici e dei volumi. Nel laboratorio del Dipartimento di Energetica viene utilizzato il software Design Builder, che offre una delle migliori GUI disponibili da utilizzare con il motore di calcolo EnergyPlus, anche se non ne permette una completa fruizione di tutte le potenzialità. Comunque facilita molto la costruzione del modello geometrico.
Partendo dalla pianta del primo piano vengono estruse le superfici esterne, e le suddivisioni interne. Dopo aver definito il primo “blocco” si vanno a disegnare ad estrudere tutti i tamponamenti.
Design builder attribuisce di default una percentuale di superfici trasparenti sulle pareti esterne. Ovviamente per una corretta modellazione, facendo riferimento alle piante ed ai prospetti a disposizione, si inseriscono le finestre e le porte. A monte del disegno delle superfici è consigliabile definire inizialmente i materiali da inserire e la lo composizione in strutture (per esempio per le pareti è la stratigrafia), per evitare successivamente una difficoltosa modifica. Design Builder 3.0 ha un database di materiali che permette di creare queste strutture, richiedendo ovviamente le medesime informazioni sui componenti da inserire richieste dal motore di calcolo EP. Talvolta però non è possibile, a causa dei limiti del DB, descrivere in modo puntuale ciascun componente: bisogna quindi importare in Energy Plus il modello creato e modificare o integrare direttamente all’interno del database del modello del motore di calcolo i dati degli elementi.
Poiché l’obiettivo prefissato è il test delle schede per il rilievo dei dati, andremo a inserire l’edificio e si opererà un confronto con i dati richiesti dal software EP.
Di seguito sono presentati i passi principali l’inserimento dei dati con una spiegazione delle difficoltà emerse. Non sono riportati i risultati della simulazione in quanto non è arrivata a convergenza, e l’analisi dei cambiamenti da fare al set dei dati di input esula dagli obiettivi prefissati.
8.2.1 Definizione dei materiali
Utilizzando il text editor per la definizione dell’IDF file possiamo estrarre i dati di input richiesti.
Material,
,!- Nome del materiale ,!- Rugosità
,!- Spessore {m}
,!- Conducibilità termica {w/m-K} ,!- Densità {kg/m3}
,!- Calore specifico {J/kg-K}
,!- Coefficiente di emissività della radiazione termica ,!- Coefficiente di assorbimento della radiazione solare ;!- Coefficiente di assorbimento della radiazione visibile
Rispetto alle schede create vengono richieste:
• la rugosità delle superfici
• informazioni sulle proprietà del materiale facilmente prelevabili dalle norme UNI EN 12524 “Materiali e prodotti per edilizia - Proprietà igrometriche - Valori tabulati di progetto”;
• i coefficienti per gli scambi termici radiativi che non sono facilmente disponibili per tutti i tipi di materiali.
I materiali vengono successivamente composti in strutture edilizie, con ordine dall’interno verso l’esterno con un limite massimo di 10 strati:
Construction, 1, ,!- Materiale 1 ,!- Materiale 2 ….
; ! – Materiale 10
8.2.2 Definizione delle strutture
A questo punto possono essere totalmente descritte le superfici:
BuildingSurface:Detailed, , !- Nome della superficie
,, !- tipologia (p.e parete) e nome della struttura
, !- Nome della zona , !- Superficie esterna
, !- Esposizione solare , !- Esposizione ai venti
, !- Fattore di vista con il terreno , !- Numero di vertici
……..
; !- Vertex 4
Quindi, da come si può comprendere dai dati richiesti, una volta composte le strutture murarie si possono definire nel complesso le pareti.
Per ciò che riguarda le aperture, ed in particolare le porte e le finestre, si inizia col definire i materiali che le compongono.
Per le pareti
WindowMaterial:*****, !-Si definisce il tipo di materiale che compone la finestra
, !- Nome
, !- Algoritmo per la definizione delle proprietà ottiche (p.e Spectral Average)
, !- Set di dati delle prprietà spettrali del vetro , !- Spessore {m}
, !- Trasmissività solare con incidenza normale alla superifcie
, !- Coefficiente di riflessione con incidenza normale alla superficie lato esterno
, !- Coefficiente di riflessione con incidenza normale alla superficie lato interno
, !- Trasmissitvità della radiazione visibile lungo la direzione normale
, !- Coefficiente di riflessione della radiazione visibile lungo la direzione normale lato esterno
, !- Coefficiente di riflessione della radiazione visibile lungo la direzione normale interno
, !- trasmissitvità della radiazione infrarossa lungo la direzione normale
, !- Emissività della radiazione infrarossa lato esterno , !- Emissività della radiazione infrarossa lato interno , !- Conducibilità termica {W/m-K}
, !- Fattore di correzione per lo sporcamento delle superifci ; !- Diffusione della radiazione solare
Per definire le intercapedini d’aria nelle finestre invece si usa un altro inserimento:
WindowMaterial:Gas, , !- Nome
, !- tipo di gas ; !- Spessore {m}
Anche in questo caso si presenta la difficoltà di definire con esattezza tutte le proprietà ottiche dei materiali richieste dal software.
FenestrationSurface:Detailed, , !- Nome
, , !- Classe (porta o finestra) e codice della costruzione di riferimento
, !- Parete
, !- Corrispondenza con altre superfici
, !- Set di Condizioni al contorno da caricare
, !- Fattore di vista con il terreno (può essere auto- calcolato)
, !- Fattore di ombreggiamento
, !- Nome del telaio (già classificato in material) , !- Moltiplicatore
, !- Numero di vertici ; !- Vertici
8.2.3 Ventilazione ed infiltrazioni d’aria
Una volta inserite tutte le superfici si passa alla definizione della ventilazione dell’edficio e delle perdite dovute all’infiltrazioni di aria.
ZoneInfiltration, , !- Nome
, !- Nome della zona
, !- SCHEDULE Name dell’infilatrazione , !- Metodo di calcolo dei ricambi d’aria , !- Flusso d’aria di progetto(m3/s)
, !- Portata specifica d’aria per metro quadro di superficie calpestabile {m3/s/m2}
, !- Flow per Exterior Surface Area {m3/s/m2} , !- Ricambi d’aria orari
, !- Constant Term Coefficient , !- Temperature Term Coefficient , !- Velocity Term Coefficient
; !- Velocity Squared Term Coefficient
ZoneVentilation, 25115 Nat Vent, !- Name 25115, !- Zone Name
20001, !- Natural Ventilation SCHEDULE Name Flow/zone, !- Design Volume Flow Rate
calculation method .048607, !- Natural ventilation rate (m3/s)
, !- Volume Flow Rate per area {m3/s/m2}
, !- Volume Flow Rate per person {m3/s/person}
, !- Air Changes Per Hour NATURAL, !- Vent type - no fan energy , !- Pressure rise (Pa)
, !- Total efficiency (0-1) , !- Constant Term Coefficient , !- Temperature Term Coefficient , !- Velocity Term Coefficient
, !- Velocity Squared Term Coefficient , !- Minimum indoor temperature (degC) , !- Minimum Indoor Temperature
Schedule Name
, !- Maximum Indoor Temperature {C} , !- Maximum Indoor Temperature Schedule Name
, !- Max temperature difference for operation
, !- Delta Temperature Schedule Name , !- Minimum outdoor Temperature (degC) , !- Minimum outdoor Temperature
Schedule Name
, !- Maximum outdoor Temperature {C} , !- Maximum outdoor Temperature Schedule Name
; !- Maximum WindSpeed {m/s}
8.2.4 Condizioni al contorno e settaggio dei parametri di calcolo
Successivamente si attribuiscono i dati climatici che definiscono le condizioni al contorno, dando un set di dati climatici e si definisce il periodo di interesse per la simulazione imponendo gli step orari per il calcolo:
Timestep,
; !- Number of Timesteps per Hour
SimulationControl,
, !- Do Zone Sizing Calculation , !- Do System Sizing Calculation , !- Do Plant Sizing Calculation
, !- Run Simulation for Sizing Periods
; !- Run Simulation for Weather File Run Periods
RunPeriod,
, !- Begin Month
, !- Begin Day of Month , !- End Month
, !- End Day of Month
, !- Day of Week for Start Day
, !- Use Weather File Holidays and Special Days , !- Use Weather File Daylight Saving Period , !- Apply Weekend Holiday Rule
, !- Use Weather File Rain Indicators , !- Use Weather File Snow Indicators ; !- Number of Times Runperiod to be Done
Per definire il modello matematico per il calcolo degli scambi termici si definiscono sia i metodi per la valutazione del coefficiente di convezione termica interno ed estyerno all’involucro edilizio, e il modello per il calcolo del bilancio termico.
SurfaceConvectionAlgorithm:Inside, ; !- Algorithm SurfaceConvectionAlgorithm:Outside, ; !- Algorithm HeatBalanceAlgorithm, , !- Solution Algorithm
; !- Surface Temperature Upper Limit
, !- Sizing Factor
4; !- Time Steps in Averaging Window
A questo punto si fissano I limiti di convergenza per il calcolo iterativo e la simulazione può essere lanciata.
ConvergenceLimits,
5, !- Minimum System Timestep 25; !- Maximum HVAC Iterations