SIMULATION STUDIO

Il “Simulation Studio” è lo strumento di Trnsys che permette di costruire e gestire il modello matematico dell’edificio preso in esame. Tale modello, vedi figura 4.27, prevede l’utilizzo di tutta una serie di Type, o più di essi raccolti in diverse macro, cui sono impartite le seguenti funzioni:

 GESTIONE DATI DI INPUT: fanno parte di questa voce le macro intitolate “Dati Climatici”, “Shading”,

“Forzanti”.

 STRUMENTI DI GESTIONE: cui appartiene l’elemento denominato “Controllo”.

 MODELLAZIONE EDIFICIO: comprendente il Type 56, indicato in figura con il nome “Edificio-AOB”, responsabile dell’interfacciamento tra il Simulation Studio e TRNBuild.

 GESTIONE RISULTATI IN OUTPUT: fanno parte di questa voce le due macro chiamate “Plottaggi”,

“Stampa risultati”.

Figura 4.27 - Schermata generale “Simulation Studio”.

Segue una spiegazione dettagliata del funzionamento dei singoli blocchi funzionali. In tale descrizione, per esigenze di brevità, non sarà riportato il modello matematico dei vari Type utilizzati, rimandando il lettore al manuale d’utilizzo del codice [17].

 DATI CLIMATICI

La Macro dei dati climatici contiene i seguenti elementi: Type 15.6; Type 65d; blocco equazioni. Al Type 15.6 è assegnato il compito di leggere il file di dati meteo fornito dal software Metonorm in formato .tm2 e calcolare, impostando il modello matematico più adeguato, le varie componenti (diretta, diffusa, riflessa) di irradiazione per le superfici comunque inclinate e orientate che compongono la struttura. Il calcolo dell’irradiazione incidente sulle superfici comunque inclinate e orientate è effettuato considerando un’albedo fissa di 0.2 e il modello di cielo

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anisotropo di Perez [17] [22]. Il blocco equazioni consente una conversione delle unità di misura degli output del Type 15.6 per renderle più adatte alla visualizzazione video, eseguita dal Type 65d.

Figura 4.28 - Macro: “Dati Climatici”.

 SHADING

Il codice TRNSYS non calcola in automatico l’ombreggiatura degli edifici. Le pareti dell’ospedale in cui sono proiettate delle ombre, sia da parte di edifici confinanti sia dell’ospedale stesso, devono pertanto avere come dati in ingresso dei valori d’irradiazione che annoverino i periodi in cui tale parete è ombreggiata. Questo lavoro è svolto da diversi Type 68 racchiusi nella macro denominata “Shading”, che elabora i valori dell’irradiazione diretta e degli angoli di altezza solare in uscita dalla macro “Dati Climatici”, restituendo dei valori che tengono conto delle ombre. La procedura seguita per la modellazione degli ombreggiamenti è la seguente: si è diviso il perimetro dell’AOB in 11 diverse superfici verticali (figura 4.29) e per ogni parete è stato considerato un solo valore di ombreggiamento; la porzione di cielo è stata divisa in 16 settori equi distanziati di 22.5° sessagesimali e ad ogni parete è stato assegnato di un sistema di riferimento polare (figura 4.30) con origine nella mezzeria della parete. In ogni singolo piano, dal 1° e fino all’11°, e per ognuno dei settori, è stata calcolata l’ostruzione verticale, anch’essa in gradi, causa del fenomeno dell’ombreggiamento. È stata così compilata, per ogni singolo piano, una matrice contenente gli angoli d’ostruzione per tutti e 16 i settori in cui si è diviso lo spazio circostante. Tali matrici sono poi lette dai vari Type 68, uno per ogni parete e per singolo piano, ed utilizzate come base per il calcolo dell’ombreggiamento. Nella tabella 4.24 è riportato un esempio con i valori delle ostruzioni per le pareti verticali del quinto piano.

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Tabella 4.24 - Esempio dei valori dell’ostruzione per il 5° piano dell’AOB.

 EDIFICIO-AOB

La modellazione del comportamento termico dell’edificio è affidata al Type 56. Poiché tal elemento rappresenta il nucleo centrale del programma, data la sua importanza, rimandiamo a una più approfondita descrizione nella sezione 4.2.2.2.

 CONTROLLO

Per garantire il corretto funzionamento del modello è stato necessario predisporre diversi sistemi di controllo e gestione della simulazione. Questi sistemi di controllo sono implementati utilizzando lo strumento “Equation” che consente maggiore versatilità e semplicità rispetto ai Type presenti in libreria. I sistemi di controllo utilizzati agiscono sui dati climatici in ingresso all’edificio e sull’impianto di riscaldamento e raffrescamento. Il controllo sui dati climatici ha permesso di verificare, nella fase di messa a punto del codice, la congruità fisica del comportamento termico della struttura e la correttezza del collocamento delle varie zone termiche costituenti il modello. Il controllo dell’impianto prevede la possibilità di disattivare/attivare il riscaldamento, il raffrescamento, la ventilazione all’interno dell’edificio; per quest’ultimo caso è possibile prevedere anche la funzione di attenuazione per periodi giornalieri o stagionali prestabiliti.

 FORZANTI

Figura 4.31 - Esempio di forzante utilizzata come condizione al contorno.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 OVEST SUD NORD OVEST EST NORD OVEST EST NORD SUD EST NORD -180.0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 35.9 -157.5 0 0 18.9 0 0 59.2 0 0 0 0 29.7 NORD-EST -135.0 0 0 33.0 0 30.3 56.9 0 0 0 0 23.6 -112.5 0 0 40.0 0 37.3 49.9 0 0 0 0 0 EST -90.0 0 41.6 42.2 0 39.5 32.7 0 0 0 0 0 -67.5 0 39.3 0 0 37.3 0 0 0 0 0 0 SUD-EST -45.0 0 32.1 0 0 50.4 0 0 32.1 0 0 0 -22.5 0 0 0 0 57.6 0 0 39.2 0 0 0 SUD 0.0 0 0 0 36.7 60.3 0 42.6 41.6 0 0 0 22.5 0 0 0 34.5 0 0 40.3 0 0 0 0 SUD-OVEST 45.0 0 0 0 27.8 0 0 33.3 0 0 23.6 0 67.5 0 0 0 0 0 0 37.3 0 0 29.7 0 OVEST 90.0 0 0 0 0 0 58.5 39.5 0 50.3 36.0 0 112.5 23.7 0 0 0 0 56.4 0 0 47.1 0 0 NORD-OVEST 135.0 38.9 0 0 0 0 49.0 0 0 40.4 0 0 157.5 46.7 0 0 0 0 0 0 0 24.7 0 0 NORD 180.0 49.0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ANGOLI

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Questa macro è utilizzata per imporre le condizioni al contorno presenti nelle zone di separazione delle varie ali. Queste condizioni sono assegnate imponendo i valori di temperatura delle zone confinanti, ipotizzando che esse si trovino esattamente nei valori minimi e massimi, rispettivamente per il periodo invernale (15 Novembre – 28 Febbraio) ed estivo (1 Marzo – 14 Novembre) del loro range assegnato nella fase di definizione delle zone termiche. Nella figura seguente è presentato un esempio in cui la zona di confine impone una boundary condition di 21-27°C.

 STAMPA RISULTATI

Questa macro consenta l’elaborazione e il salvataggio su un file, in formato .dat, dei risultati delle simulazioni. Tali grandezze, fornite come output dal Type 56 (edificio), devono essere indirizzate verso i Type 24 e 25c. Il primo esegue un’integrazione oraria dei risultati della simulazione e li invia al Type 25c che compie il salvataggio di tutte le grandezze in una matrice così definita: il numero di colonne è pari alle grandezze fisiche oggetto dell’analisi; le righe sono 8761, ossia il numero di ore presenti in un anno più una riga contenente le condizioni iniziali di simulazione all’istante temporale zero.

Figura 4.32 - Macro: “Stampa risultati”.

 PLOTTAGGI

Con questa macro è possibile vedere stampati a video i plottaggi con i risultati delle simulazioni. La stampa a video è compiuta da alcuni Type 65d, inoltre, è presente un blocco “Equation” che svolge il compito di convertire alcune unità di misura in modo da facilitarne il riconoscimento visivo.

Figura 4.33 - Macro: “Plottaggi”.

Nelle figure 4.34a-b presentiamo, a scopo dimostrativo, il plottaggio di temperatura e umidità corrispondente alle condizioni climatiche esterne e ad alcuni ambienti situati nell’undicesimo piano.

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Figure 4.34a-b - Esempi di Plottaggio: Temperatura (sinistra), Umidità relativa (destra).