TRNBUILD

Utilizzando l’applicazione TRNBUILD è possibile modellare il comportamento termico dell’edificio. I passaggi necessari per la costruzione del modello sono riportati in dettaglio nei seguenti punti:

 GESTIONE INPUT

Il primo passaggio consiste nel definire tutte le grandezze d’input che dal “Simulation Studio” devono pervenire al Type 56, per essere poi processate da TRNBUILD. Possiamo dividere queste grandezze nelle seguenti categorie:

 DATI METEOROLOGICI: costituiti da: temperatura ambiente [°C]; umidità relativa [%]; temperatura del cielo [°C]; irradiazione diretta e totale [kJ/(h m2)] su tutte le superfici orizzontali e verticali, sia quelle ombreggiate che quelle in piena esposizione; angolo di incidenza [°] della radiazione diretta su tutte le superfici verticali che compongono la struttura dell’ospedale.

 CONDIZIONI AL CONTORNO: ovvero le temperature delle zone adiacenti a quelle simulate che non compaiono nel modello perché facenti parte di un’altra ala che viene simulata separatamente. I valori di temperatura considerati sono quelli minimi e massimi dell’intervallo imposto dalla normativa [6].

 PARAMETRI DI CONTROLLO: in questa categoria rientrano i parametri utilizzati per controllare l’accensione, lo spegnimento, la regolazione degli impianti. I primi due parametri assumono valori discreti pari a 1 se l’impianto è acceso, 0 se l’impianto è spento. L’ultimo parametro può assumere valori continui tra 0 e 1, tale possibilità è stata implementata nel caso in futuro si voglia simulare uno scheduling giornaliero, settimanale o mensile prestabilito.

 DEFINIZIONE CARATTERISTICHE STRUTTURE

Terminata la descrizione delle grandezze d’input, necessarie per permettere il funzionamento del modello, si passa alla fase di creazione delle strutture opache e trasparenti che compongono l’involucro dell’edificio.

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STRUTTURE OPACHE La prima fase del lavoro prevede la costruzione di una libreria contenente le caratteristiche termofisiche dei materiali che compongono le stratigrafie delle superfici opache. Questo lavoro è realizzato tramite il “Layer Type Manager” presente in TRNBUILD. Per ogni strato che vogliamo definire, occorre dichiararne la tipologia, scegliendo se si tratta di un elemento massivo o meno, nel primo caso bisogna fornire le seguenti caratteristiche del materiale: conduttività termica [kJ/(h m K)]; capacità termica [kJ/(kg K)]; densità [kg/m3]. Nel caso di un materialo non massivo si indica soltanto il valore della resistenza termica [(h m2 K)/ kJ].

Figura 4.35 - Schermata del “Wall Type Manager”.

Terminata la compilazione della libreria dei materiali, si passa all’unione dei vari strati per costruire le pareti opache. Questa seconda fase è realizzata utilizzando il “Wall Type Manager” (figura 4.35). Per ogni superficie occorre definire la sequenza stratigrafica dei layer con i relativi spessori, l’assorbanza solare interna ed esterna, i coefficienti di scambio termico convettivi interni ed esterni della parete. Il coefficiente di scambio termico normalmente indicato in letteratura ingloba sia la parte convettiva sia quella radiativa; in TRNSYS bisogna definire soltanto la parte convettiva, poiché quella radiativa è calcolata automaticamente. I valori dei coefficienti utilizzati sono i seguenti:

Tabella 4.25 - Coefficienti di scambio termico convettivo COEFFICIENTI DI SCAMBIO TERMICO CONVETTIVO

Tipologia di Superficie Interno [W/(m2K)] Esterno [W/(m2K)]

Pareti Interne 3 3

Pareti Esterne 8 25

Solaio Intermedio 6 6

Seguendo la procedura appena descritta, sono state costruite tutte le superfici opache che compongono l’edificio e che sono riportate nell’appendice B.

STRUTTURE TRASPARENTI

La costruzione delle strutture trasparenti (vetrate, infissi etc.) non è in TRNBUILD così immediata come quella delle superfici opache. Non è possibile, infatti, definire tutte le caratteristiche termofisiche dei vetri e dei telai ma

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bisogna ricorrere alle librerie del programma e scegliere le tipologie di vetro e d’infisso le cui caratteristiche più si avvicinano a quelle individuate in fase di rilievo (appendice B). Per ogni tipologia di superficie opaca implementata sono stati impostati i seguenti valori dei coefficienti di scambio termico convettivo: 11 kJ/(h m2 K) per l’interno; 64 kJ/(h m2 K) per l’esterno. La gestione delle superfici opache avviene tramite il “Window Type Manager” di cui riportiamo la schermata nella figura seguente.

Figura 4.36 - Schermata del “Window Type Manager”.

 COSTRUZIONE GEOMETRICA ZONE

Per identificare geometricamente una zona bisogna svolgere la seguente sequenza di passaggi: si aggiunge una nuova zona al “TRNBuild Manager”, assegnandole un nome identificativo; s’inserisce il volume netto della zona (volume d’aria compresa all’interno della zona); si prosegue aggiungendo le superfici opache che costituiscono la zona, specificando il materiale di cui sono composte e l’area totale della parete, comprensiva delle superfici trasparenti. Per ogni parete inserita occorre definirne la categoria, scelta tra le seguenti: external, internal, adjacent, boundary. Alla categoria external competono tutte le pareti che si affacciano verso l’esterno dell’edificio, in questo caso occorre indicare l’orientamento della parete (comprensivo di ombreggiamento nel caso sia presente) e il “view factor to sky” pari a 0.5 per pareti verticali e 1 per pareti orizzontali. Nella categoria internal rientrano tutte quelle superfici che si trovano esclusivamente all’interno della zona termica, ad esempio i tramezzi interni alle stanze. La categoria adjacent comprende le superfici di confine con le altre zone termiche. Le boundary contengono tutte le pareti che hanno delle caratteristiche al contorno ben definite, queste ultime sono utilizzate soltanto per caratterizzare le pareti di confine tra un’ala e l’altra cui sono applicate le condizioni al contorno descritte in precedenza. Per le pareti contenenti superfici vetrate bisogna compiere un successivo passaggio che consiste nello scegliere la tipologia di vetrata da adottare, indicandone la superficie lorda. Nella seguente figura sono visibili tutti i parametri geometrici appena descritti, corrispondenti a una zona del 10° piano.

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Figura 4.37 - Schermata riepilogativa della ZONA.

 SET-UP CONDIZIONI TERMOIGROMETRICHE

Terminata la costruzione geometrica delle zone termiche, si passa alla definizione dei parametri termoigrometrici di seguito riportati:

 RICAMBI D’ARIA (VENTILAZIONE)

Nella voce ventilazione raggruppiamo sia quella naturale sia quella forzata. L’ammontare della ventilazione è assegnato imponendo il numero di ricambi d’aria, in volumi/ora, per tutte le zone termiche dell’edificio. L’aria di rinnovo è sempre di provenienza esterna, quindi i valori di temperatura e umidità di rinnovo sono pari a quelli atmosferici.

 TEMPERATURA INTERNA

Per ogni zona termica deve essere assegnata la temperatura minima di riscaldamento e la massima di raffrescamento in cui deve essere mantenuto tale ambiente. Se, ad esempio, una zona deve mantenere la sua temperatura interna compresa tra il range 21°C-27°C, allora imporremo 21°C come temperature di riscaldamento e 27°C per il raffrescamento (figure 4.38a-b). Operando in questo metodo non si ha distinzione tra periodo invernale ed estivo ma il controllo di temperatura è effettuato tutto l’anno su un intervallo di operatività, garantendo quindi le condizioni di benessere secondo le prescrizioni delle normative [6]. Per la fase di riscaldamento e raffrescamento si può decidere infine se imporre un limite alla potenza termica, tale potenzialità non è stata attivata perché si vogliono conoscere i consumi a prescindere dalla tipologia d’impianto utilizzato. Solo per la fase di riscaldamento si può decidere la modalità con cui il calore deve essere introdotto dall’impianto verso l’ambiente, distinguendo tra parte convettiva e radiativa.

 UMIDITÀ RELATIVA

Il controllo dell’umidità avviene tramite gli “Heating Type Manager” e “Cooling Type Manager” riportati nelle figure 4.38a-b. Ciò avviene imponendo i valori minimi e massimi, rispettivamente in riscaldamento e raffrescamento, corrispondenti all’intervallo desiderato. Con riferimento alla figura citata, se si vuole mantenere

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una determinata zona all’interno dell’intervallo di umidità relativa del 40%-60%, si dovrà impostare il 40% di umidificazione nell’Heating Type Manager e il 60% di deumidificazione nel Cooling Type Manager.

Figure 4.38a - 4.38b - Schermate del “Heating Type Manager” e del “Cooling Type Manager”.

 APPORTI INTERNI

Figura 4.39 - Schermata del “Gain Type Manager”.

Per ogni zona termica occorre indicare se sono presenti gli apporti interni gratuiti e la loro composizione in carico sensibile, convettivo e radiativo, e carico latente. Tutti gli apporti interni sono stati definiti in rapporto alla superficie (kJ/(h m2) o W/m2), pertanto devono essere poi moltiplicati per il valore della superficie netta (superficie calpestata) per ogni singola zona termica. La gestione degli apporti interni gratuiti avviene tramite il “Gain Type

Manager” riportato nella figura 4.39.

 GESTIONE OUTPUT

Seguendo i passaggi appena descritti, è stato possibile costruire il modello dell’AOB. Ora è necessario stabilire quali informazioni, tra le innumerevoli possibilità fornite dal codice, possono essere utili per l’analisi dei consumi dell’AOB. Distinguiamo due tipologie di output disponibili: quelli concernenti una singola zona termica o a un gruppo di zone. Degli output della prima categoria si è deciso di considerare le seguenti grandezze: temperatura, umidità relativa, calore sensibile per riscaldamento, calore sensibile per il raffrescamento. Tali grandezze sono state

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utilizzate soltanto nella fase iniziale di messa a punto del codice, con lo scopo di controllare che non ci fossero errori e/o anomalie nella costruzione delle zone termiche, nei set-up delle condizioni termoigrometriche, e nei sistemi di controllo utilizzati. Le grandezze di output effettivamente utilizzate nella fase di post-processing sono gli output globali di gruppi di zone, i cui risultati non si riferiscono a una zona specifica ma all’intero gruppo di zone selezionato, nel nostro caso tutte le zone termiche dell’ala modellata. Tali grandezze sono:

 SQHEAT: calore sensibile per il riscaldamento [kJ]

 SQCOOL: calore sensibile per il raffrescamento [kJ]

 SQVENT: calore sensibile per la ventilazione [kJ]

 SQGCON: parte convettiva degli apporti interni gratuiti [kJ]  SGQRAD: parte radiativa degli apporti interni gratuiti [kJ]  SQLATG: calore latente globale (umidificazione [+]; deumidificazione [-]) [kJ]  SQCSUR: scambi termici convettivi tra superfici e aria [kJ]