source: palm/trunk/SOURCE/indoor_model_mod.f90 @ 4214

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Bugfix, missing initialization and clearing of soil-moisture tendency (J.Resler)

  • Property svn:keywords set to Id
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RevLine 
[3744]1!> @file indoor_model_mod.f90
2!--------------------------------------------------------------------------------!
3! This file is part of the PALM model system.
4!
5! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the
6! terms of the GNU General Public License as published by the Free Software
7! Foundation, either version 3 of the License, or (at your option) any later
8! version.
9!
10! PALM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
11! WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR
12! A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
13!
14! You should have received a copy of the GNU General Public License along with
15! PALM. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
16!
[3885]17! Copyright 2018-2019 Leibniz Universitaet Hannover
18! Copyright 2018-2019 Hochschule Offenburg
[3744]19!--------------------------------------------------------------------------------!
20!
21! Current revisions:
22! -----------------
[4209]23!
24!
[3745]25! Former revisions:
26! -----------------
[4209]27! $Id: indoor_model_mod.f90 4214 2019-09-02 15:57:02Z suehring $
[4214]28! 4209 2019-09-02 12:00:03Z suehring
[4209]29! - Bugfix in initialization of indoor temperature
30! - Prescibe default indoor temperature in case it is not given in the
31!   namelist input
[4182]32!
33!
[4209]34! Corrected "Former revisions" section
35!
36!
[4159]37! Bugfix in case of non grid-resolved buildings. Further, vertical grid spacing
38! is now considered at the correct level. 
[4148]39! - change calculation of a_m and c_m
40! - change calculation of u-values (use h_es in building array)
41! - rename h_tr_... to  h_t_...
42!          h_tr_em  to  h_t_wm
43!          h_tr_op  to  h_t_wall
44!          h_tr_w   to  h_t_es
45! - rename h_ve     to  h_v
46! - rename h_is     to  h_ms
47! - inserted net_floor_area
48! - inserted params_waste_heat_h, params_waste_heat_c from building database
49!   in building array
50! - change calculation of q_waste_heat
51! - bugfix in averaging mean indoor temperature
[3885]52!
[4148]53! 3759 2019-02-21 15:53:45Z suehring $
[3759]54! - Calculation of total building volume
55! - Several bugfixes
56! - Calculation of building height revised
57!
[3885]58! 3745 2019-02-15 18:57:56Z suehring
[3744]59! - remove building_type from module
60! - initialize parameters for each building individually instead of a bulk
61!   initializaion with  identical building type for all
62! - output revised
63! - add missing _wp
64! - some restructuring of variables in building data structure
65!
[3759]66! 3744 2019-02-15 18:38:58Z suehring
[4182]67! 3597 2018-12-04 08:40:18Z maronga
68! Renamed t_surf_10cm to pt_10cm
[3744]69!
[4182]70! 3469 2018-10-30 20:05:07Z kanani
71! Initial revision (tlang, suehring, kanani, srissman)!
[3744]72!
[4182]73! Authors:
74! --------
75! @author Tobias Lang
76! @author Jens Pfafferott
77! @author Farah Kanani-Suehring
78! @author Matthias Suehring
79! @author Sascha Rißmann
80!
81!
[3744]82! Description:
83! ------------
84!> <Description of the new module>
85!> Module for Indoor Climate Model (ICM)
86!> The module is based on the DIN EN ISO 13790 with simplified hour-based procedure.
87!> This model is a equivalent circuit diagram of a three-point RC-model (5R1C).
88!> This module differ between indoor-air temperature an average temperature of indoor surfaces which make it prossible to determine thermal comfort
89!> the heat transfer between indoor and outdoor is simplified
90
91!> @todo Replace window_area_per_facade by %frac(1,m) for window
92!> @todo emissivity change for window blinds if solar_protection_on=1
[4148]93
[3744]94!> @note Do we allow use of integer flags, or only logical flags? (concerns e.g. cooling_on, heating_on)
95!> @note How to write indoor temperature output to pt array?
96!>
97!> @bug  <Enter known bugs here>
98!------------------------------------------------------------------------------!
99 MODULE indoor_model_mod
100
101    USE control_parameters,                                                    &
[4148]102        ONLY:  initializing_actions
[3744]103
104    USE kinds
105   
106    USE netcdf_data_input_mod,                                                 &
107        ONLY:  building_id_f, building_type_f
108
109    USE surface_mod,                                                           &
110        ONLY:  surf_usm_h, surf_usm_v
111
112
113    IMPLICIT NONE
114
115!
116!-- Define data structure for buidlings.
117    TYPE build
118
[3759]119       INTEGER(iwp) ::  id                                !< building ID
120       INTEGER(iwp) ::  kb_min                            !< lowest vertical index of a building
121       INTEGER(iwp) ::  kb_max                            !< highest vertical index of a building
122       INTEGER(iwp) ::  num_facades_per_building_h = 0    !< total number of horizontal facades elements
123       INTEGER(iwp) ::  num_facades_per_building_h_l = 0  !< number of horizontal facade elements on local subdomain
124       INTEGER(iwp) ::  num_facades_per_building_v = 0    !< total number of vertical facades elements
125       INTEGER(iwp) ::  num_facades_per_building_v_l = 0  !< number of vertical facade elements on local subdomain
[4148]126       INTEGER(iwp) ::  ventilation_int_loads             !< [-] allocation of activity in the building
[3744]127
128       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  l_v            !< index array linking surface-element orientation index
129                                                                  !< for vertical surfaces with building
130       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  m_h            !< index array linking surface-element index for
131                                                                  !< horizontal surfaces with building
132       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  m_v            !< index array linking surface-element index for
133                                                                  !< vertical surfaces with building
134       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  num_facade_h   !< number of horizontal facade elements per buidling
135                                                                  !< and height level
136       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  num_facade_v   !< number of vertical facades elements per buidling
137                                                                  !< and height level
[4148]138                                                                 
[3744]139
140       LOGICAL ::  on_pe = .FALSE.   !< flag indicating whether a building with certain ID is on local subdomain
141       
[4148]142       REAL(wp) ::  air_change_high       !< [1/h] air changes per time_utc_hour
143       REAL(wp) ::  air_change_low        !< [1/h] air changes per time_utc_hour
144       REAL(wp) ::  area_facade           !< [m2] area of total facade
145       REAL(wp) ::  building_height       !< building height
146       REAL(wp) ::  eta_ve                !< [-] heat recovery efficiency
147       REAL(wp) ::  factor_a              !< [-] Dynamic parameters specific effective surface according to Table 12; 2.5
148                                          !< (very light, light and medium), 3.0 (heavy), 3.5 (very heavy)
149       REAL(wp) ::  factor_c              !< [J/(m2 K)] Dynamic parameters inner heatstorage according to Table 12; 80000
150                                          !< (very light), 110000 (light), 165000 (medium), 260000 (heavy), 370000 (very heavy)
151       REAL(wp) ::  f_c_win               !< [-] shading factor
152       REAL(wp) ::  g_value_win           !< [-] SHGC factor
153       REAL(wp) ::  h_es                  !< [W/(m2 K)] surface-related heat transfer coefficient between extern and surface
154       REAL(wp) ::  height_cei_con        !< [m] ceiling construction heigth
155       REAL(wp) ::  height_storey         !< [m] storey heigth
156       REAL(wp) ::  params_waste_heat_c   !< [-] anthropogenic heat outputs for cooling e.g. 1.33 for KKM with COP = 3
157       REAL(wp) ::  params_waste_heat_h   !< [-] anthropogenic heat outputs for heating e.g. 1 - 0.9 = 0.1 for combustion with eta = 0.9 or -2 for WP with COP = 3
158       REAL(wp) ::  phi_c_max             !< [W] Max. Cooling capacity (negative)
159       REAL(wp) ::  phi_h_max             !< [W] Max. Heating capacity (positive)
160       REAL(wp) ::  q_c_max               !< [W/m2] Max. Cooling heat flux per netto floor area (negative)
161       REAL(wp) ::  q_h_max               !< [W/m2] Max. Heating heat flux per netto floor area (positive)
162       REAL(wp) ::  qint_high             !< [W/m2] internal heat gains, option Database qint_0-23
163       REAL(wp) ::  qint_low              !< [W/m2] internal heat gains, option Database qint_0-23
164       REAL(wp) ::  lambda_at             !< [-] ratio internal surface/floor area chap. 7.2.2.2.
165       REAL(wp) ::  lambda_layer3         !< [W/(m*K)] Thermal conductivity of the inner layer
166       REAL(wp) ::  net_floor_area        !< [m2] netto ground area
167       REAL(wp) ::  s_layer3              !< [m] half thickness of the inner layer (layer_3)
168       REAL(wp) ::  theta_int_c_set       !< [degree_C] Max. Setpoint temperature (summer)
169       REAL(wp) ::  theta_int_h_set       !< [degree_C] Max. Setpoint temperature (winter)
170       REAL(wp) ::  u_value_win           !< [W/(m2*K)] transmittance
171       REAL(wp) ::  vol_tot               !< [m3] total building volume
[3744]172
173       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  t_in       !< mean building indoor temperature, height dependent
174       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  t_in_l     !< mean building indoor temperature on local subdomain, height dependent
175       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  volume     !< total building volume, height dependent
176       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  vol_frac   !< fraction of local on total building volume, height dependent
177       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  vpf        !< building volume volume per facade element, height dependent
178       
179    END TYPE build
180
181    TYPE(build), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  buildings   !< building array
182
183    INTEGER(iwp) ::  num_build   !< total number of buildings in domain
184!
185!-- Declare all global variables within the module
186    INTEGER(iwp) ::  cooling_on              !< Indoor cooling flag (0=off, 1=on)
187    INTEGER(iwp) ::  heating_on              !< Indoor heating flag (0=off, 1=on)
188    INTEGER(iwp) ::  solar_protection_off    !< Solar protection off
189    INTEGER(iwp) ::  solar_protection_on     !< Solar protection on
190
[4209]191    REAL(wp) ::  a_m                                 !< [m2] the effective mass-related area
192    REAL(wp) ::  air_change                          !< [1/h] Airflow
193    REAL(wp) ::  c_m                                 !< [J/K] internal heat storage capacity
194    REAL(wp) ::  dt_indoor = 3600.0_wp               !< [s] namelist parameter: time interval for indoor-model application
195    REAL(wp) ::  facade_element_area                 !< [m2_facade] building surface facade
196    REAL(wp) ::  floor_area_per_facade               !< [m2/m2] floor area per facade area
197    REAL(wp) ::  h_t_1                               !< [W/K] Heat transfer coefficient auxiliary variable 1
198    REAL(wp) ::  h_t_2                               !< [W/K] Heat transfer coefficient auxiliary variable 2
199    REAL(wp) ::  h_t_3                               !< [W/K] Heat transfer coefficient auxiliary variable 3
200    REAL(wp) ::  h_t_wm                              !< [W/K] Heat transfer coefficient of the emmision (got with h_t_ms the thermal mass)
201    REAL(wp) ::  h_t_is                              !< [W/K] thermal coupling conductance (Thermischer Kopplungsleitwert)
202    REAL(wp) ::  h_t_ms                              !< [W/K] Heat transfer conductance term (got with h_t_wm the thermal mass)
203    REAL(wp) ::  h_t_wall                            !< [W/K] heat transfer coefficient of opaque components (assumption: got all
204                                                     !< thermal mass) contains of h_t_wm and h_t_ms
205    REAL(wp) ::  h_t_es                              !< [W/K] heat transfer coefficient of doors, windows, curtain walls and
206                                                     !< glazed walls (assumption: thermal mass=0)
207    REAL(wp) ::  h_v                                 !< [W/K] heat transfer of ventilation
208    REAL(wp) ::  indoor_volume_per_facade            !< [m3] indoor air volume per facade element
209    REAL(wp) ::  initial_indoor_temperature = 293.15 !< [K] initial indoor temperature (namelist parameter)
210    REAL(wp) ::  net_sw_in                           !< [W/m2] net short-wave radiation
211    REAL(wp) ::  phi_hc_nd                           !< [W] heating demand and/or cooling demand
212    REAL(wp) ::  phi_hc_nd_10                        !< [W] heating demand and/or cooling demand for heating or cooling
213    REAL(wp) ::  phi_hc_nd_ac                        !< [W] actual heating demand and/or cooling demand
214    REAL(wp) ::  phi_hc_nd_un                        !< [W] unlimited heating demand and/or cooling demand which is necessary to
215                                                     !< reach the demanded required temperature (heating is positive,
216                                                     !< cooling is negative)
217    REAL(wp) ::  phi_ia                              !< [W] internal air load = internal loads * 0.5, Eq. (C.1)
218    REAL(wp) ::  phi_m                               !< [W] mass specific thermal load (internal and external)
219    REAL(wp) ::  phi_mtot                            !< [W] total mass specific thermal load (internal and external)
220    REAL(wp) ::  phi_sol                             !< [W] solar loads
221    REAL(wp) ::  phi_st                              !< [W] mass specific thermal load implied non thermal mass
222    REAL(wp) ::  q_wall_win                          !< [W/m2]heat flux from indoor into wall/window
223    REAL(wp) ::  q_waste_heat                        !< [W/m2]waste heat, sum of waste heat over the roof to Palm
224                                                     
225    REAL(wp) ::  q_c_m                               !< [W] Energy of thermal storage mass specific thermal load for internal
226                                                     !< and external heatsources (for energy bilanz)
227    REAL(wp) ::  q_c_st                              !< [W] Energy of thermal storage mass specific thermal load implied non thermal mass (for energy bilanz)
228    REAL(wp) ::  q_int                               !< [W] Energy of internal air load (for energy bilanz)
229    REAL(wp) ::  q_sol                               !< [W] Energy of solar (for energy bilanz)
230    REAL(wp) ::  q_trans                             !< [W] Energy of transmission (for energy bilanz)
231    REAL(wp) ::  q_vent                              !< [W] Energy of ventilation (for energy bilanz)
232                                                     
233    REAL(wp) ::  schedule_d                          !< [-] activation for internal loads (low or high + low)
234    REAL(wp) ::  skip_time_do_indoor = 0.0_wp        !< [s] Indoor model is not called before this time
235    REAL(wp) ::  theta_air                           !< [degree_C] air temperature of the RC-node
236    REAL(wp) ::  theta_air_0                         !< [degree_C] air temperature of the RC-node in equilibrium
237    REAL(wp) ::  theta_air_10                        !< [degree_C] air temperature of the RC-node from a heating capacity
238                                                     !< of 10 W/m2
239    REAL(wp) ::  theta_air_ac                        !< [degree_C] actual room temperature after heating/cooling
240    REAL(wp) ::  theta_air_set                       !< [degree_C] Setpoint_temperature for the room
241    REAL(wp) ::  theta_m                             !< [degree_C} inner temperature of the RC-node
242    REAL(wp) ::  theta_m_t                           !< [degree_C] (Fictive) component temperature timestep
243    REAL(wp) ::  theta_m_t_prev                      !< [degree_C] (Fictive) component temperature previous timestep (do not change)
244    REAL(wp) ::  theta_op                            !< [degree_C] operative temperature
245    REAL(wp) ::  theta_s                             !< [degree_C] surface temperature of the RC-node
246    REAL(wp) ::  time_indoor = 0.0_wp                !< [s] time since last call of indoor model
247    REAL(wp) ::  total_area                          !< [m2] area of all surfaces pointing to zone
248    REAL(wp) ::  window_area_per_facade              !< [m2] window area per facade element
[4148]249   
[4209]250    REAL(wp), PARAMETER ::  h_is                     = 3.45_wp     !< [W/(m2 K)] surface-related heat transfer coefficient between
251                                                                   !< surface and air (chap. 7.2.2.2)
[4148]252    REAL(wp), PARAMETER ::  h_ms                     = 9.1_wp      !< [W/(m2 K)] surface-related heat transfer coefficient between component and surface (chap. 12.2.2)
[3744]253    REAL(wp), PARAMETER ::  params_f_f               = 0.3_wp      !< [-] frame ratio chap. 8.3.2.1.1 for buildings with mostly cooling 2.0_wp
[4209]254    REAL(wp), PARAMETER ::  params_f_w               = 0.9_wp      !< [-] correction factor (fuer nicht senkrechten Stahlungseinfall
255                                                                   !< DIN 4108-2 chap.8, (hier konstant, keine WinkelabhÀngigkeit)
256    REAL(wp), PARAMETER ::  params_f_win             = 0.5_wp      !< [-] proportion of window area, Database A_win aus
257                                                                   !< Datenbank 27 window_area_per_facade_percent
258    REAL(wp), PARAMETER ::  params_solar_protection  = 300.0_wp    !< [W/m2] chap. G.5.3.1 sun protection closed, if the radiation
259                                                                   !< on facade exceeds this value
[3744]260
261   
262    SAVE
263
264
265    PRIVATE
266   
267!
268!-- Add INTERFACES that must be available to other modules
269    PUBLIC im_init, im_main_heatcool, im_parin, im_define_netcdf_grid,          &
270           im_check_data_output, im_data_output_3d, im_check_parameters
271   
272
273!
274!-- Add VARIABLES that must be available to other modules
275    PUBLIC dt_indoor, skip_time_do_indoor, time_indoor
276
277!
278!-- PALM interfaces:
279!-- Data output checks for 2D/3D data to be done in check_parameters
280     INTERFACE im_check_data_output
281        MODULE PROCEDURE im_check_data_output
282     END INTERFACE im_check_data_output
283!
284!-- Input parameter checks to be done in check_parameters
285     INTERFACE im_check_parameters
286        MODULE PROCEDURE im_check_parameters
287     END INTERFACE im_check_parameters
288!
289!-- Data output of 3D data
290     INTERFACE im_data_output_3d
291        MODULE PROCEDURE im_data_output_3d
292     END INTERFACE im_data_output_3d
293
294!
295!-- Definition of data output quantities
296     INTERFACE im_define_netcdf_grid
297        MODULE PROCEDURE im_define_netcdf_grid
298     END INTERFACE im_define_netcdf_grid
299!
300! !
301! !-- Output of information to the header file
302!     INTERFACE im_header
303!        MODULE PROCEDURE im_header
304!     END INTERFACE im_header
305!
306!-- Calculations for indoor temperatures 
307    INTERFACE im_calc_temperatures
308       MODULE PROCEDURE im_calc_temperatures
309    END INTERFACE im_calc_temperatures
310!
311!-- Initialization actions 
312    INTERFACE im_init
313       MODULE PROCEDURE im_init
314    END INTERFACE im_init
315!
316!-- Main part of indoor model 
317    INTERFACE im_main_heatcool
318       MODULE PROCEDURE im_main_heatcool
319    END INTERFACE im_main_heatcool
320!
321!-- Reading of NAMELIST parameters
322    INTERFACE im_parin
323       MODULE PROCEDURE im_parin
324    END INTERFACE im_parin
325
326 CONTAINS
327
328!------------------------------------------------------------------------------!
329! Description:
330! ------------
331!< Calculation of the air temperatures and mean radiation temperature
332!< This is basis for the operative temperature
333!< Based on a Crank-Nicholson scheme with a timestep of a hour
334!------------------------------------------------------------------------------!
335 SUBROUTINE im_calc_temperatures ( i, j, k, indoor_wall_window_temperature,    &
336                                   near_facade_temperature, phi_hc_nd_dummy )
337 
338    USE arrays_3d,                                                             &
339        ONLY:  pt
340   
341   
342    IMPLICIT NONE
343   
344   
345    INTEGER(iwp) ::  i
346    INTEGER(iwp) ::  j
347    INTEGER(iwp) ::  k
348   
349    REAL(wp) ::  indoor_wall_window_temperature  !< weighted temperature of innermost wall/window layer
350    REAL(wp) ::  near_facade_temperature
351    REAL(wp) ::  phi_hc_nd_dummy
[4148]352!
353!-- Calculation of total mass specific thermal load (internal and external)
354    phi_mtot = ( phi_m + h_t_wm * indoor_wall_window_temperature               &
355                       + h_t_3  * ( phi_st + h_t_es * pt(k,j,i)                &
356                                            + h_t_1 *                          &
357                                    ( ( ( phi_ia + phi_hc_nd_dummy ) / h_v )   &
[3744]358                                                 + near_facade_temperature )   &
[4148]359                                   ) / h_t_2                                   &
[3744]360               )                                                                !< [degree_C] Eq. (C.5)
[4148]361!
362!-- Calculation of component temperature at factual timestep
363    theta_m_t = ( ( theta_m_t_prev                                             &
364                    * ( ( c_m / 3600.0_wp ) - 0.5_wp * ( h_t_3 + h_t_wm ) )    &
365                     + phi_mtot                                                &
366                  )                                                            &
367                  /   ( ( c_m / 3600.0_wp ) + 0.5_wp * ( h_t_3 + h_t_wm ) )    &
[3744]368                )                                                               !< [degree_C] Eq. (C.4)
[4148]369!
370!-- Calculation of mean inner temperature for the RC-node in actual timestep
371    theta_m = ( theta_m_t + theta_m_t_prev ) * 0.5_wp                           !< [degree_C] Eq. (C.9)
[3744]372   
[4148]373!
374!-- Calculation of mean surface temperature of the RC-node in actual timestep
375    theta_s = ( (   h_t_ms * theta_m + phi_st + h_t_es * pt(k,j,i)             &
376                  + h_t_1  * ( near_facade_temperature                         &
377                           + ( phi_ia + phi_hc_nd_dummy ) / h_v )              &
378                )                                                              &
379                / ( h_t_ms + h_t_es + h_t_1 )                                  &
[3744]380              )                                                                 !< [degree_C] Eq. (C.10)
381   
[4148]382!
383!-- Calculation of the air temperature of the RC-node
384    theta_air = ( h_t_is * theta_s + h_v * near_facade_temperature             &
385                + phi_ia + phi_hc_nd_dummy ) / ( h_t_is + h_v )                 !< [degree_C] Eq. (C.11)
[3744]386
387 END SUBROUTINE im_calc_temperatures
388
389!------------------------------------------------------------------------------!
390! Description:
391! ------------
392!> Initialization of the indoor model.
393!> Static information are calculated here, e.g. building parameters and
394!> geometrical information, everything that doesn't change in time.
395!
396!-- Input values
397!-- Input datas from Palm, M4
[4148]398!     i_global             -->  net_sw_in                         !< global radiation [W/m2]
399!     theta_e              -->  pt(k,j,i)                         !< undisturbed outside temperature, 1. PALM volume, for windows
[3744]400!     theta_sup = theta_f  -->  surf_usm_h%pt_10cm(m)
[4148]401!                               surf_usm_v(l)%pt_10cm(m)          !< Air temperature, facade near (10cm) air temperature from 1. Palm volume
[3744]402!     theta_node           -->  t_wall_h(nzt_wall,m)
[4148]403!                               t_wall_v(l)%t(nzt_wall,m)         !< Temperature of innermost wall layer, for opaque wall
[3744]404!------------------------------------------------------------------------------!
405 SUBROUTINE im_init
406 
407    USE arrays_3d,                                                             &
408        ONLY:  dzw
409
410    USE control_parameters,                                                    &
411        ONLY:  message_string
412
413    USE indices,                                                               &
414        ONLY:  nxl, nxr, nyn, nys, nzb, nzt, wall_flags_0
415
416    USE grid_variables,                                                        &
417        ONLY:  dx, dy
418
419    USE pegrid
420
421    USE surface_mod,                                                           &
422        ONLY:  surf_usm_h, surf_usm_v
423       
424    USE urban_surface_mod,                                                     &
425        ONLY:  building_pars, building_type
426
427    IMPLICIT NONE
428
429    INTEGER(iwp) ::  bt   !< local building type
430    INTEGER(iwp) ::  i    !< running index along x-direction
431    INTEGER(iwp) ::  j    !< running index along y-direction
432    INTEGER(iwp) ::  k    !< running index along z-direction
433    INTEGER(iwp) ::  l    !< running index for surface-element orientation
434    INTEGER(iwp) ::  m    !< running index surface elements
435    INTEGER(iwp) ::  n    !< building index
436    INTEGER(iwp) ::  nb   !< building index
437
438    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  build_ids           !< building IDs on entire model domain
439    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  build_ids_final     !< building IDs on entire model domain,
440                                                                    !< multiple occurences are sorted out
441    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  build_ids_final_tmp !< temporary array used for resizing
442    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  build_ids_l         !< building IDs on local subdomain
443    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  build_ids_l_tmp     !< temporary array used to resize array of building IDs
444    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  displace_dum        !< displacements of start addresses, used for MPI_ALLGATHERV
445    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  k_max_l             !< highest vertical index of a building on subdomain
446    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  k_min_l             !< lowest vertical index of a building on subdomain
447    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  n_fa                !< counting array
448    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  num_facades_h       !< dummy array used for summing-up total number of
449                                                                    !< horizontal facade elements
450    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  num_facades_v       !< dummy array used for summing-up total number of
451                                                                    !< vertical facade elements
452    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  receive_dum_h       !< dummy array used for MPI_ALLREDUCE 
453    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  receive_dum_v       !< dummy array used for MPI_ALLREDUCE 
[4148]454   
[3744]455    INTEGER(iwp), DIMENSION(0:numprocs-1) ::  num_buildings         !< number of buildings with different ID on entire model domain
456    INTEGER(iwp), DIMENSION(0:numprocs-1) ::  num_buildings_l       !< number of buildings with different ID on local subdomain
[4148]457                                                             
458    REAL(wp) ::  u_tmp                                     !< dummy for temporary calculation of u-value without h_is
459    REAL(wp) ::  du_tmp                                    !< 1/u_tmp
460    REAL(wp) ::  du_win_tmp                                !< 1/building(nb)%u_value_win
[4159]461    REAL(wp) ::  facade_area_v                             !< dummy to compute the total facade area from vertical walls
[4148]462
[3744]463    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  volume         !< total building volume at each discrete height level
464    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  volume_l       !< total building volume at each discrete height level,
465                                                           !< on local subdomain
466
[4148]467    CALL location_message( 'initializing indoor model', .FALSE. )
[3744]468!
469!-- Initializing of indoor model is only possible if buildings can be
470!-- distinguished by their IDs.
471    IF ( .NOT. building_id_f%from_file )  THEN
472       message_string = 'Indoor model requires information about building_id'
473       CALL message( 'im_init', 'PA0999', 1, 2, 0, 6, 0  )
474    ENDIF
475!
476!-- Determine number of different building IDs on local subdomain.
477    num_buildings_l = 0
478    num_buildings   = 0
479    ALLOCATE( build_ids_l(1) )
480    DO  i = nxl, nxr
481       DO  j = nys, nyn
482          IF ( building_id_f%var(j,i) /= building_id_f%fill )  THEN
483             IF ( num_buildings_l(myid) > 0 )  THEN
[4148]484                IF ( ANY( building_id_f%var(j,i) .EQ.  build_ids_l ) )  THEN
[3744]485                   CYCLE
486                ELSE
487                   num_buildings_l(myid) = num_buildings_l(myid) + 1
488!
489!--                Resize array with different local building ids
490                   ALLOCATE( build_ids_l_tmp(1:SIZE(build_ids_l)) )
491                   build_ids_l_tmp = build_ids_l
492                   DEALLOCATE( build_ids_l )
493                   ALLOCATE( build_ids_l(1:num_buildings_l(myid)) )
494                   build_ids_l(1:num_buildings_l(myid)-1) =                 &
495                               build_ids_l_tmp(1:num_buildings_l(myid)-1)
496                   build_ids_l(num_buildings_l(myid)) = building_id_f%var(j,i)
497                   DEALLOCATE( build_ids_l_tmp )
498                ENDIF
499!
500!--          First occuring building id on PE
501             ELSE
502                num_buildings_l(myid) = num_buildings_l(myid) + 1
503                build_ids_l(1) = building_id_f%var(j,i)
504             ENDIF
505          ENDIF
506       ENDDO
507    ENDDO
508!
509!-- Determine number of building IDs for the entire domain. (Note, building IDs
510!-- can appear multiple times as buildings might be distributed over several
511!-- PEs.)
512#if defined( __parallel )
513    CALL MPI_ALLREDUCE( num_buildings_l, num_buildings, numprocs,              &
514                        MPI_INTEGER, MPI_SUM, comm2d, ierr ) 
515#else
516    num_buildings = num_buildings_l
517#endif
518    ALLOCATE( build_ids(1:SUM(num_buildings)) )
519!
520!-- Gather building IDs. Therefore, first, determine displacements used
521!-- required for MPI_GATHERV call.
522    ALLOCATE( displace_dum(0:numprocs-1) )
523    displace_dum(0) = 0
524    DO i = 1, numprocs-1
525       displace_dum(i) = displace_dum(i-1) + num_buildings(i-1)
526    ENDDO
527
528#if defined( __parallel )
529    CALL MPI_ALLGATHERV( build_ids_l(1:num_buildings_l(myid)),                 &
530                         num_buildings(myid),                                  &
531                         MPI_INTEGER,                                          &
532                         build_ids,                                            &
533                         num_buildings,                                        &
534                         displace_dum,                                         & 
535                         MPI_INTEGER,                                          &
536                         comm2d, ierr )   
537
538    DEALLOCATE( displace_dum )
539
540#else
541    build_ids = build_ids_l
542#endif
543!
544!-- Note: in parallel mode, building IDs can occur mutliple times, as
545!-- each PE has send its own ids. Therefore, sort out building IDs which
546!-- appear multiple times.
547    num_build = 0
548    DO  n = 1, SIZE(build_ids)
549
550       IF ( ALLOCATED(build_ids_final) )  THEN
[4148]551          IF ( ANY( build_ids(n) == build_ids_final ) )  THEN
[3744]552             CYCLE
553          ELSE
554             num_build = num_build + 1
555!
556!--          Resize
557             ALLOCATE( build_ids_final_tmp(1:num_build) )
558             build_ids_final_tmp(1:num_build-1) = build_ids_final(1:num_build-1)
559             DEALLOCATE( build_ids_final )
560             ALLOCATE( build_ids_final(1:num_build) )
561             build_ids_final(1:num_build-1) = build_ids_final_tmp(1:num_build-1)
562             build_ids_final(num_build) = build_ids(n)
563             DEALLOCATE( build_ids_final_tmp )
564          ENDIF             
565       ELSE
566          num_build = num_build + 1
567          ALLOCATE( build_ids_final(1:num_build) )
568          build_ids_final(num_build) = build_ids(n)
569       ENDIF
570    ENDDO
571
572!
573!-- Allocate building-data structure array. Note, this is a global array
574!-- and all building IDs on domain are known by each PE. Further attributes,
575!-- e.g. height-dependent arrays, however, are only allocated on PEs where
576!-- the respective building is present (in order to reduce memory demands).
577    ALLOCATE( buildings(1:num_build) )
578
579!
580!-- Store building IDs and check if building with certain ID is present on
581!-- subdomain.
582    DO  nb = 1, num_build
583       buildings(nb)%id = build_ids_final(nb)
584
[3759]585       IF ( ANY( building_id_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) == buildings(nb)%id ) )    &
[3744]586          buildings(nb)%on_pe = .TRUE.
587    ENDDO
588!
589!-- Determine the maximum vertical dimension occupied by each building.
590    ALLOCATE( k_min_l(1:num_build) )
591    ALLOCATE( k_max_l(1:num_build) )
592    k_min_l = nzt + 1
593    k_max_l = 0   
594
595    DO  i = nxl, nxr
596       DO  j = nys, nyn
597          IF ( building_id_f%var(j,i) /= building_id_f%fill )  THEN
[3759]598             nb = MINLOC( ABS( buildings(:)%id - building_id_f%var(j,i) ),    &
[3744]599                         DIM = 1 )
[4159]600             DO  k = nzb, nzt+1
[3744]601!
602!--             Check if grid point belongs to a building.
603                IF ( BTEST( wall_flags_0(k,j,i), 6 ) )  THEN
604                   k_min_l(nb) = MIN( k_min_l(nb), k )
605                   k_max_l(nb) = MAX( k_max_l(nb), k )
606                ENDIF
607
608             ENDDO
609          ENDIF
610       ENDDO
611    ENDDO
612
613    DO nb = 1, num_build
614#if defined( __parallel )
615       CALL MPI_ALLREDUCE( k_min_l(nb), buildings(nb)%kb_min, 1, MPI_INTEGER,  &
616                           MPI_MIN, comm2d, ierr )
617       CALL MPI_ALLREDUCE( k_max_l(nb), buildings(nb)%kb_max, 1, MPI_INTEGER,  &
618                           MPI_MAX, comm2d, ierr )
619#else
620       buildings(nb)%kb_min = k_min_l(nb)
621       buildings(nb)%kb_max = k_max_l(nb)
622#endif
623
624    ENDDO
625
626    DEALLOCATE( k_min_l )
627    DEALLOCATE( k_max_l )
628!
[3759]629!-- Calculate building height.
630    DO  nb = 1, num_build
631       buildings(nb)%building_height = 0.0_wp
632       DO  k = buildings(nb)%kb_min, buildings(nb)%kb_max
633          buildings(nb)%building_height = buildings(nb)%building_height        &
[4159]634                                        + dzw(k+1)
[3759]635       ENDDO
636    ENDDO
637!
[3744]638!-- Calculate building volume
639    DO  nb = 1, num_build
640!
641!--    Allocate temporary array for summing-up building volume
642       ALLOCATE( volume(buildings(nb)%kb_min:buildings(nb)%kb_max)   )
643       ALLOCATE( volume_l(buildings(nb)%kb_min:buildings(nb)%kb_max) )
644       volume   = 0.0_wp
645       volume_l = 0.0_wp
646!
647!--    Calculate building volume per height level on each PE where
648!--    these building is present.
649       IF ( buildings(nb)%on_pe )  THEN
[4148]650
[3744]651          ALLOCATE( buildings(nb)%volume(buildings(nb)%kb_min:buildings(nb)%kb_max)   )
652          ALLOCATE( buildings(nb)%vol_frac(buildings(nb)%kb_min:buildings(nb)%kb_max) )
653          buildings(nb)%volume   = 0.0_wp
654          buildings(nb)%vol_frac = 0.0_wp
655         
[3759]656          IF ( ANY( building_id_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) == buildings(nb)%id ) ) &
657          THEN
[3744]658             DO  i = nxl, nxr
659                DO  j = nys, nyn
660                   DO  k = buildings(nb)%kb_min, buildings(nb)%kb_max
661                      IF ( building_id_f%var(j,i) /= building_id_f%fill )      &
[4159]662                         volume_l(k) = volume_l(k) + dx * dy * dzw(k+1)
[3744]663                   ENDDO
664                ENDDO
665             ENDDO
666          ENDIF
667       ENDIF
668!
669!--    Sum-up building volume from all subdomains
670#if defined( __parallel )
671       CALL MPI_ALLREDUCE( volume_l, volume, SIZE(volume), MPI_REAL, MPI_SUM,  &
672                           comm2d, ierr )
673#else
674       volume = volume_l
675#endif
676!
677!--    Save total building volume as well as local fraction on volume on
678!--    building data structure.
679       IF ( ALLOCATED( buildings(nb)%volume ) )  buildings(nb)%volume = volume
680!
681!--    Determine fraction of local on total building volume
682       IF ( buildings(nb)%on_pe )  buildings(nb)%vol_frac = volume_l / volume
[3759]683!
684!--    Calculate total building volume
685       IF ( ALLOCATED( buildings(nb)%volume ) )                                &
686          buildings(nb)%vol_tot = SUM( buildings(nb)%volume )
[4148]687
[3744]688       DEALLOCATE( volume   )
689       DEALLOCATE( volume_l )
690
691    ENDDO
692!
693!-- Allocate arrays for indoor temperature. 
694    DO  nb = 1, num_build
695       IF ( buildings(nb)%on_pe )  THEN
696          ALLOCATE( buildings(nb)%t_in(buildings(nb)%kb_min:buildings(nb)%kb_max)   )
697          ALLOCATE( buildings(nb)%t_in_l(buildings(nb)%kb_min:buildings(nb)%kb_max) )
698          buildings(nb)%t_in   = 0.0_wp
699          buildings(nb)%t_in_l = 0.0_wp
700       ENDIF
701    ENDDO
702!
703!-- Allocate arrays for number of facades per height level. Distinguish between
704!-- horizontal and vertical facades.
705    DO  nb = 1, num_build
706       IF ( buildings(nb)%on_pe )  THEN
707          ALLOCATE( buildings(nb)%num_facade_h(buildings(nb)%kb_min:buildings(nb)%kb_max) )
708          ALLOCATE( buildings(nb)%num_facade_v(buildings(nb)%kb_min:buildings(nb)%kb_max) )
709
710          buildings(nb)%num_facade_h = 0
711          buildings(nb)%num_facade_v = 0
712       ENDIF
713    ENDDO
714!
715!-- Determine number of facade elements per building on local subdomain.
716!-- Distinguish between horizontal and vertical facade elements.
717!
718!-- Horizontal facades
719    buildings(:)%num_facades_per_building_h_l = 0
720    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
721!
722!--    For the current facade element determine corresponding building index.
723!--    First, obtain j,j,k indices of the building. Please note the
724!--    offset between facade/surface element and building location (for
725!--    horizontal surface elements the horizontal offsets are zero).
726       i = surf_usm_h%i(m) + surf_usm_h%ioff
727       j = surf_usm_h%j(m) + surf_usm_h%joff
728       k = surf_usm_h%k(m) + surf_usm_h%koff
729!
730!--    Determine building index and check whether building is on PE
731       nb = MINLOC( ABS( buildings(:)%id - building_id_f%var(j,i) ), DIM = 1 )
[4159]732
[3744]733       IF ( buildings(nb)%on_pe )  THEN
734!
735!--       Count number of facade elements at each height level.
736          buildings(nb)%num_facade_h(k) = buildings(nb)%num_facade_h(k) + 1 
737!
738!--       Moreover, sum up number of local facade elements per building.
739          buildings(nb)%num_facades_per_building_h_l =                         &
740                                buildings(nb)%num_facades_per_building_h_l + 1
741       ENDIF
742    ENDDO
743!
[4148]744!-- Vertical facades!
[3744]745    buildings(:)%num_facades_per_building_v_l = 0
746    DO  l = 0, 3
747       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
748!
749!--       For the current facade element determine corresponding building index.
750!--       First, obtain j,j,k indices of the building. Please note the
751!--       offset between facade/surface element and building location (for
752!--       vertical surface elements the vertical offsets are zero).
753          i = surf_usm_v(l)%i(m) + surf_usm_v(l)%ioff
754          j = surf_usm_v(l)%j(m) + surf_usm_v(l)%joff
755          k = surf_usm_v(l)%k(m) + surf_usm_v(l)%koff
756
757          nb = MINLOC( ABS( buildings(:)%id - building_id_f%var(j,i) ),        &
758                       DIM = 1 )
759          IF ( buildings(nb)%on_pe )  THEN
760             buildings(nb)%num_facade_v(k) = buildings(nb)%num_facade_v(k) + 1 
761             buildings(nb)%num_facades_per_building_v_l =                      &
762                                buildings(nb)%num_facades_per_building_v_l + 1
763          ENDIF
764       ENDDO
765    ENDDO
766!
767!-- Determine total number of facade elements per building and assign number to
768!-- building data type.
769    DO  nb = 1, num_build
770!
771!--    Allocate dummy array used for summing-up facade elements.
772!--    Please note, dummy arguments are necessary as building-date type
773!--    arrays are not necessarily allocated on all PEs.
774       ALLOCATE( num_facades_h(buildings(nb)%kb_min:buildings(nb)%kb_max) )
775       ALLOCATE( num_facades_v(buildings(nb)%kb_min:buildings(nb)%kb_max) )
776       ALLOCATE( receive_dum_h(buildings(nb)%kb_min:buildings(nb)%kb_max) )
777       ALLOCATE( receive_dum_v(buildings(nb)%kb_min:buildings(nb)%kb_max) )
778       num_facades_h = 0
779       num_facades_v = 0
780       receive_dum_h = 0
781       receive_dum_v = 0
782
783       IF ( buildings(nb)%on_pe )  THEN
784          num_facades_h = buildings(nb)%num_facade_h
785          num_facades_v = buildings(nb)%num_facade_v
786       ENDIF
787
788#if defined( __parallel )
789       CALL MPI_ALLREDUCE( num_facades_h,                                      &
790                           receive_dum_h,                                      &
791                           buildings(nb)%kb_max - buildings(nb)%kb_min + 1,    &
792                           MPI_INTEGER,                                        &
793                           MPI_SUM,                                            &
794                           comm2d,                                             &
795                           ierr )
796
797       CALL MPI_ALLREDUCE( num_facades_v,                                      &
798                           receive_dum_v,                                      &
799                           buildings(nb)%kb_max - buildings(nb)%kb_min + 1,    &
800                           MPI_INTEGER,                                        &
801                           MPI_SUM,                                            &
802                           comm2d,                                             &
803                           ierr )
[4148]804       IF ( ALLOCATED( buildings(nb)%num_facade_h ) )                          &
[3744]805           buildings(nb)%num_facade_h = receive_dum_h
806       IF ( ALLOCATED( buildings(nb)%num_facade_v ) )                          &
807           buildings(nb)%num_facade_v = receive_dum_v
808#else
809       buildings(nb)%num_facade_h = num_facades_h
810       buildings(nb)%num_facade_v = num_facades_v
811#endif
[4148]812
[3744]813!
814!--    Deallocate dummy arrays
815       DEALLOCATE( num_facades_h )
816       DEALLOCATE( num_facades_v )
817       DEALLOCATE( receive_dum_h )
818       DEALLOCATE( receive_dum_v )
819!
820!--    Allocate index arrays which link facade elements with surface-data type.
821!--    Please note, no height levels are considered here (information is stored
822!--    in surface-data type itself).
823       IF ( buildings(nb)%on_pe )  THEN
824!
825!--       Determine number of facade elements per building.
826          buildings(nb)%num_facades_per_building_h = SUM( buildings(nb)%num_facade_h )
827          buildings(nb)%num_facades_per_building_v = SUM( buildings(nb)%num_facade_v )
828!
829!--       Allocate arrays which link the building with the horizontal and vertical
830!--       urban-type surfaces. Please note, linking arrays are allocated over all
831!--       facade elements, which is required in case a building is located at the
832!--       subdomain boundaries, where the building and the corresponding surface
833!--       elements are located on different subdomains.
834          ALLOCATE( buildings(nb)%m_h(1:buildings(nb)%num_facades_per_building_h_l) )
835
836          ALLOCATE( buildings(nb)%l_v(1:buildings(nb)%num_facades_per_building_v_l) )
837          ALLOCATE( buildings(nb)%m_v(1:buildings(nb)%num_facades_per_building_v_l) )
838       ENDIF
839!
[4148]840! --    Determine volume per facade element (vpf)
[3744]841       IF ( buildings(nb)%on_pe )  THEN
842          ALLOCATE( buildings(nb)%vpf(buildings(nb)%kb_min:buildings(nb)%kb_max) )
843         
844          DO  k = buildings(nb)%kb_min, buildings(nb)%kb_max
845             buildings(nb)%vpf(k) = buildings(nb)%volume(k) /                  &
[4148]846                                REAL( buildings(nb)%num_facade_h(k) +          &
847                                      buildings(nb)%num_facade_v(k), KIND = wp )
[3744]848          ENDDO
849       ENDIF
[4148]850   
851!
852!--    Determine volume per total facade area (vpf). For the horizontal facade
853!--    area num_facades_per_building_h can be taken, multiplied with dx*dy.
854!--    However, due to grid stretching, vertical facade elements must be
855!--    summed-up vertically. Please note, if dx /= dy, an error is made!
856       IF ( buildings(nb)%on_pe )  THEN
857         
[4159]858          facade_area_v = 0.0_wp         
859          DO  k = buildings(nb)%kb_min, buildings(nb)%kb_max
860             facade_area_v = facade_area_v + buildings(nb)%num_facade_v(k)     &
861                             * dzw(k+1) * dx
862          ENDDO
863         
[4148]864          buildings(nb)%vpf = buildings(nb)%vol_tot /                          &
[4159]865                        ( buildings(nb)%num_facades_per_building_h * dx * dy + &
866                          facade_area_v )
[4148]867       ENDIF
[3744]868    ENDDO
869!
870!-- Link facade elements with surface data type.
871!-- Allocate array for counting.
872    ALLOCATE( n_fa(1:num_build) )
873    n_fa = 1
874
875    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
876       i = surf_usm_h%i(m) + surf_usm_h%ioff
877       j = surf_usm_h%j(m) + surf_usm_h%joff
878
879       nb = MINLOC( ABS( buildings(:)%id - building_id_f%var(j,i) ), DIM = 1 )
880
[3759]881       IF ( buildings(nb)%on_pe )  THEN
882          buildings(nb)%m_h(n_fa(nb)) = m
883          n_fa(nb) = n_fa(nb) + 1 
884       ENDIF
[3744]885    ENDDO
886
887    n_fa = 1
888    DO  l = 0, 3
889       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
890          i = surf_usm_v(l)%i(m) + surf_usm_v(l)%ioff
891          j = surf_usm_v(l)%j(m) + surf_usm_v(l)%joff
892
893          nb = MINLOC( ABS( buildings(:)%id - building_id_f%var(j,i) ), DIM = 1 )
894
[3759]895          IF ( buildings(nb)%on_pe )  THEN
896             buildings(nb)%l_v(n_fa(nb)) = l
897             buildings(nb)%m_v(n_fa(nb)) = m
898             n_fa(nb) = n_fa(nb) + 1   
899          ENDIF
[3744]900       ENDDO
901    ENDDO
902    DEALLOCATE( n_fa )
903!
904!-- Initialize building parameters, first by mean building type. Note,
905!-- in this case all buildings have the same type.
906!-- In a second step initialize with building tpyes from static input file,
907!-- where building types can be individual for each building.
[4148]908    buildings(:)%lambda_layer3       = building_pars(63,building_type)
909    buildings(:)%s_layer3            = building_pars(57,building_type)
910    buildings(:)%f_c_win             = building_pars(119,building_type)
911    buildings(:)%g_value_win         = building_pars(120,building_type)   
912    buildings(:)%u_value_win         = building_pars(121,building_type)   
913    buildings(:)%air_change_low      = building_pars(122,building_type)   
914    buildings(:)%air_change_high     = building_pars(123,building_type)   
915    buildings(:)%eta_ve              = building_pars(124,building_type)   
916    buildings(:)%factor_a            = building_pars(125,building_type)   
917    buildings(:)%factor_c            = building_pars(126,building_type)
918    buildings(:)%lambda_at           = building_pars(127,building_type)   
919    buildings(:)%theta_int_h_set     = building_pars(118,building_type)   
920    buildings(:)%theta_int_c_set     = building_pars(117,building_type)
921    buildings(:)%q_h_max             = building_pars(128,building_type)   
922    buildings(:)%q_c_max             = building_pars(129,building_type)         
923    buildings(:)%qint_high           = building_pars(130,building_type)
924    buildings(:)%qint_low            = building_pars(131,building_type)
925    buildings(:)%height_storey       = building_pars(132,building_type)
926    buildings(:)%height_cei_con      = building_pars(133,building_type)
927    buildings(:)%params_waste_heat_h = building_pars(134,building_type)
928    buildings(:)%params_waste_heat_c = building_pars(135,building_type)
[3744]929!
930!-- Initialize ventilaation load. Please note, building types > 7 are actually
931!-- not allowed (check already in urban_surface_mod and netcdf_data_input_mod.
932!-- However, the building data base may be later extended.
933    IF ( building_type ==  1  .OR.  building_type ==  2  .OR.                  &
934         building_type ==  3  .OR.  building_type == 10  .OR.                  &
935         building_type == 11  .OR.  building_type == 12 )  THEN
936       buildings(nb)%ventilation_int_loads = 1
937!
938!-- Office, building with large windows
939    ELSEIF ( building_type ==  4  .OR.  building_type ==  5  .OR.              &
940             building_type ==  6  .OR.  building_type ==  7  .OR.              &
941             building_type ==  8  .OR.  building_type ==  9)  THEN
942       buildings(nb)%ventilation_int_loads = 2
943!
944!-- Industry, hospitals
945    ELSEIF ( building_type == 13  .OR.  building_type == 14  .OR.              &
946             building_type == 15  .OR.  building_type == 16  .OR.              &
947             building_type == 17  .OR.  building_type == 18 )  THEN
948       buildings(nb)%ventilation_int_loads = 3
949    ENDIF
950!
951!-- Initialization of building parameters - level 2
952    IF ( building_type_f%from_file )  THEN
953       DO  i = nxl, nxr
954          DO  j = nys, nyn
955              IF ( building_id_f%var(j,i) /= building_id_f%fill )  THEN
[4148]956                 nb = MINLOC( ABS( buildings(:)%id - building_id_f%var(j,i) ), &
[3744]957                              DIM = 1 )
958                 bt = building_type_f%var(j,i)
959                 
[4148]960                 buildings(nb)%lambda_layer3       = building_pars(63,bt)
961                 buildings(nb)%s_layer3            = building_pars(57,bt)
962                 buildings(nb)%f_c_win             = building_pars(119,bt)
963                 buildings(nb)%g_value_win         = building_pars(120,bt)   
964                 buildings(nb)%u_value_win         = building_pars(121,bt)   
965                 buildings(nb)%air_change_low      = building_pars(122,bt)   
966                 buildings(nb)%air_change_high     = building_pars(123,bt)   
967                 buildings(nb)%eta_ve              = building_pars(124,bt)   
968                 buildings(nb)%factor_a            = building_pars(125,bt)   
969                 buildings(nb)%factor_c            = building_pars(126,bt)
970                 buildings(nb)%lambda_at           = building_pars(127,bt)   
971                 buildings(nb)%theta_int_h_set     = building_pars(118,bt)   
972                 buildings(nb)%theta_int_c_set     = building_pars(117,bt)
973                 buildings(nb)%q_h_max             = building_pars(128,bt)   
974                 buildings(nb)%q_c_max             = building_pars(129,bt)         
975                 buildings(nb)%qint_high           = building_pars(130,bt)
976                 buildings(nb)%qint_low            = building_pars(131,bt)
977                 buildings(nb)%height_storey       = building_pars(132,bt)
978                 buildings(nb)%height_cei_con      = building_pars(133,bt) 
979                 buildings(nb)%params_waste_heat_h = building_pars(134,bt)
980                 buildings(nb)%params_waste_heat_c = building_pars(135,bt)
[3744]981!
982!--              Initialize ventilaation load. Please note, building types > 7
983!--              are actually not allowed (check already in urban_surface_mod 
984!--              and netcdf_data_input_mod. However, the building data base may
985!--              be later extended.
986                 IF ( bt ==  1  .OR.  bt ==  2  .OR.                           &
987                      bt ==  3  .OR.  bt == 10  .OR.                           &
988                      bt == 11  .OR.  bt == 12 )  THEN
989                    buildings(nb)%ventilation_int_loads = 1
990!                   
991!--              Office, building with large windows
992                 ELSEIF ( bt ==  4  .OR.  bt ==  5  .OR.                       &
993                          bt ==  6  .OR.  bt ==  7  .OR.                       &
994                          bt ==  8  .OR.  bt ==  9)  THEN
995                    buildings(nb)%ventilation_int_loads = 2
996!
997!--              Industry, hospitals
998                 ELSEIF ( bt == 13  .OR.  bt == 14  .OR.                       &
999                          bt == 15  .OR.  bt == 16  .OR.                       &
1000                          bt == 17  .OR.  bt == 18 )  THEN
1001                    buildings(nb)%ventilation_int_loads = 3
1002                 ENDIF
1003              ENDIF
1004           ENDDO
1005        ENDDO
1006    ENDIF
1007!
[4148]1008!-- Calculation of surface-related heat transfer coeffiecient
1009!-- out of standard u-values from building database
1010!-- only amount of extern and surface is used
1011!-- otherwise amount between air and surface taken account twice
1012    DO nb = 1, num_build
1013       IF ( buildings(nb)%on_pe ) THEN   
1014          du_win_tmp = 1.0_wp / buildings(nb)%u_value_win
1015          u_tmp = buildings(nb)%u_value_win * ( du_win_tmp / ( du_win_tmp -    &
1016                  0.125_wp + ( 1.0_wp / h_is ) ) )
1017                 
1018          du_tmp = 1.0_wp / u_tmp
1019         
1020          buildings(nb)%h_es = ( du_tmp / ( du_tmp - ( 1.0_wp / h_is ) ) ) *   &
1021                                 u_tmp   
1022       ENDIF
1023    ENDDO
1024!
[3744]1025!-- Initial room temperature [K]
1026!-- (after first loop, use theta_m_t as theta_m_t_prev)
1027    theta_m_t_prev = initial_indoor_temperature
1028!
1029!-- Initialize indoor temperature. Actually only for output at initial state.
1030    DO  nb = 1, num_build
[4209]1031       IF ( buildings(nb)%on_pe )                                              &
1032          buildings(nb)%t_in(:) = initial_indoor_temperature
[3744]1033    ENDDO
1034
[4148]1035    CALL location_message( 'finished', .TRUE. )
[3744]1036
1037 END SUBROUTINE im_init
1038
1039
1040!------------------------------------------------------------------------------!
1041! Description:
1042! ------------
1043!> Main part of the indoor model.
1044!> Calculation of .... (kanani: Please describe)
1045!------------------------------------------------------------------------------!
1046 SUBROUTINE im_main_heatcool
1047
1048    USE arrays_3d,                                                             &
1049        ONLY:  ddzw, dzw
1050
[4148]1051!     USE basic_constants_and_equations_mod,                                     &
1052!         ONLY:  c_p
1053
1054!     USE control_parameters,                                                    &
1055!         ONLY:  rho_surface
1056
[3744]1057    USE date_and_time_mod,                                                     &
1058        ONLY:  time_utc
1059
1060    USE grid_variables,                                                        &
1061        ONLY:  dx, dy
1062
1063    USE pegrid
1064   
1065    USE surface_mod,                                                           &
1066        ONLY:  ind_veg_wall, ind_wat_win, surf_usm_h, surf_usm_v
1067
1068    USE urban_surface_mod,                                                     &
1069        ONLY:  nzt_wall, t_wall_h, t_wall_v, t_window_h, t_window_v,           &
1070               building_type
1071
1072
1073    IMPLICIT NONE
1074
1075    INTEGER(iwp) ::  i    !< index of facade-adjacent atmosphere grid point in x-direction
1076    INTEGER(iwp) ::  j    !< index of facade-adjacent atmosphere grid point in y-direction
1077    INTEGER(iwp) ::  k    !< index of facade-adjacent atmosphere grid point in z-direction
1078    INTEGER(iwp) ::  kk   !< vertical index of indoor grid point adjacent to facade
1079    INTEGER(iwp) ::  l    !< running index for surface-element orientation
1080    INTEGER(iwp) ::  m    !< running index surface elements
1081    INTEGER(iwp) ::  nb   !< running index for buildings
1082    INTEGER(iwp) ::  fa   !< running index for facade elements of each building
1083
1084    REAL(wp) ::  indoor_wall_window_temperature   !< weighted temperature of innermost wall/window layer
1085    REAL(wp) ::  near_facade_temperature          !< outside air temperature 10cm away from facade
1086    REAL(wp) ::  time_utc_hour                    !< time of day (hour UTC)
1087
1088    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  t_in_l_send   !< dummy send buffer used for summing-up indoor temperature per kk-level
1089    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  t_in_recv     !< dummy recv buffer used for summing-up indoor temperature per kk-level
1090!
1091!-- Determine time of day in hours.
1092    time_utc_hour = time_utc / 3600.0_wp
1093!
1094!-- Following calculations must be done for each facade element.
1095    DO  nb = 1, num_build
1096!
1097!--    First, check whether building is present on local subdomain.
1098       IF ( buildings(nb)%on_pe )  THEN
1099!
1100!--       Determine daily schedule. 08:00-18:00 = 1, other hours = 0.
1101!--       Residental Building, panel WBS 70   
1102          IF ( buildings(nb)%ventilation_int_loads == 1 )  THEN
1103             IF ( time_utc_hour >= 6.0_wp  .AND.  time_utc_hour <= 8.0_wp )  THEN
1104                schedule_d = 1
1105             ELSEIF ( time_utc_hour >= 18.0_wp  .AND.  time_utc_hour <= 23.0_wp )  THEN
1106                schedule_d = 1
1107             ELSE
1108                schedule_d = 0
1109             ENDIF
1110          ENDIF
1111!
1112!--       Office, building with large windows
1113          IF ( buildings(nb)%ventilation_int_loads == 2 )  THEN
1114             IF ( time_utc_hour >= 8.0_wp  .AND.  time_utc_hour <= 18.0_wp )  THEN
1115                schedule_d = 1
1116             ELSE
1117                schedule_d = 0
1118             ENDIF
1119          ENDIF
1120!       
1121!--       Industry, hospitals
1122          IF ( buildings(nb)%ventilation_int_loads == 3 )  THEN
1123             IF ( time_utc_hour >= 6.0_wp  .AND.  time_utc_hour <= 22.0_wp )  THEN
1124                schedule_d = 1
1125             ELSE
1126                schedule_d = 0
1127             ENDIF
1128          ENDIF
1129!
1130!--       Initialize/reset indoor temperature
1131          buildings(nb)%t_in_l = 0.0_wp 
1132!
1133!--       Horizontal surfaces
1134          DO  fa = 1, buildings(nb)%num_facades_per_building_h_l
1135!
1136!--          Determine index where corresponding surface-type information
1137!--          is stored.
1138             m = buildings(nb)%m_h(fa)
1139!
1140!--          Determine building height level index.
1141             kk = surf_usm_h%k(m) + surf_usm_h%koff
1142!           
1143!--          Building geometries --> not time-dependent
[4148]1144             facade_element_area          = dx * dy                                                   !< [m2] surface area per facade element   
[4159]1145             floor_area_per_facade        = buildings(nb)%vpf(kk) * ddzw(kk+1)                        !< [m2/m2] floor area per facade area
[4148]1146             indoor_volume_per_facade     = buildings(nb)%vpf(kk)                                     !< [m3/m2] indoor air volume per facade area
1147             buildings(nb)%area_facade    = facade_element_area *                                   &
1148                                          ( buildings(nb)%num_facades_per_building_h +              &
1149                                            buildings(nb)%num_facades_per_building_v )                !< [m2] area of total facade
1150             window_area_per_facade       = surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)  * facade_element_area     !< [m2] window area per facade element
[3744]1151
[4148]1152             buildings(nb)%net_floor_area = buildings(nb)%vol_tot / ( buildings(nb)%height_storey )
1153             total_area                   = buildings(nb)%net_floor_area                              !< [m2] area of all surfaces pointing to zone  Eq. (9) according to section 7.2.2.2
1154             a_m                          = buildings(nb)%factor_a * total_area *                   &
1155                                          ( facade_element_area / buildings(nb)%area_facade ) *     &
1156                                            buildings(nb)%lambda_at                                   !< [m2] standard values according to Table 12 section 12.3.1.2  (calculate over Eq. (65) according to section 12.3.1.2)
1157             c_m                          = buildings(nb)%factor_c * total_area *                   &
1158                                          ( facade_element_area / buildings(nb)%area_facade )         !< [J/K] standard values according to table 12 section 12.3.1.2 (calculate over Eq. (66) according to section 12.3.1.2)             
1159!
1160!--          Calculation of heat transfer coefficient for transmission --> not time-dependent
1161             h_t_es   = window_area_per_facade * buildings(nb)%h_es                                   !< [W/K] only for windows
[3744]1162
[4148]1163             h_t_is  = buildings(nb)%area_facade  * h_is                                                             !< [W/K] with h_is = 3.45 W / (m2 K) between surface and air, Eq. (9)
1164             h_t_ms  = a_m * h_ms                                                                     !< [W/K] with h_ms = 9.10 W / (m2 K) between component and surface, Eq. (64)
1165             h_t_wall  = 1.0_wp / ( 1.0_wp / ( ( facade_element_area - window_area_per_facade )     & !< [W/K]
1166                                    * buildings(nb)%lambda_layer3 / buildings(nb)%s_layer3 * 0.5_wp &
1167                                             ) + 1.0_wp / h_t_ms )                                    !< [W/K] opaque components
1168             h_t_wm  = 1.0_wp / ( 1.0_wp / h_t_wall - 1.0_wp / h_t_ms )                               !< [W/K] emmision Eq. (63), Section 12.2.2
[3744]1169!
1170!--          internal air loads dependent on the occupacy of the room
1171!--          basical internal heat gains (qint_low) with additional internal heat gains by occupancy (qint_high) (0,5*phi_int)
[4148]1172             phi_ia = 0.5_wp * ( ( buildings(nb)%qint_high * schedule_d + buildings(nb)%qint_low )  &
1173                              * floor_area_per_facade ) 
1174             q_int = phi_ia / total_area
[3744]1175!
1176!--          Airflow dependent on the occupacy of the room
1177!--          basical airflow (air_change_low) with additional airflow gains by occupancy (air_change_high)
1178             air_change = ( buildings(nb)%air_change_high * schedule_d + buildings(nb)%air_change_low )  !< [1/h]?
1179!
1180!--          Heat transfer of ventilation
1181!--          not less than 0.01 W/K to provide division by 0 in further calculations
1182!--          with heat capacity of air 0.33 Wh/m2K
[4148]1183             h_v   = MAX( 0.01_wp , ( air_change * indoor_volume_per_facade *      &
[3744]1184                                    0.33_wp * (1.0_wp - buildings(nb)%eta_ve ) ) )    !< [W/K] from ISO 13789 Eq.(10)
1185
1186!--          Heat transfer coefficient auxiliary variables
[4148]1187             h_t_1 = 1.0_wp / ( ( 1.0_wp / h_v )   + ( 1.0_wp / h_t_is ) )  !< [W/K] Eq. (C.6)
1188             h_t_2 = h_t_1 + h_t_es                                         !< [W/K] Eq. (C.7)
1189             h_t_3 = 1.0_wp / ( ( 1.0_wp / h_t_2 ) + ( 1.0_wp / h_t_ms ) )  !< [W/K] Eq. (C.8)
[3744]1190!
1191!--          Net short-wave radiation through window area (was i_global)
1192             net_sw_in = surf_usm_h%rad_sw_in(m) - surf_usm_h%rad_sw_out(m)
1193!
1194!--          Quantities needed for im_calc_temperatures
1195             i = surf_usm_h%i(m)
1196             j = surf_usm_h%j(m)
1197             k = surf_usm_h%k(m)
1198             near_facade_temperature = surf_usm_h%pt_10cm(m)
1199             indoor_wall_window_temperature =                                  &
1200                  surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m) * t_wall_h(nzt_wall,m)       &
1201                + surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)  * t_window_h(nzt_wall,m)
1202!
1203!--          Solar thermal gains. If net_sw_in larger than sun-protection
1204!--          threshold parameter (params_solar_protection), sun protection will
1205!--          be activated
1206             IF ( net_sw_in <= params_solar_protection )  THEN
1207                solar_protection_off = 1
[4148]1208                solar_protection_on  = 0
[3744]1209             ELSE
1210                solar_protection_off = 0
[4148]1211                solar_protection_on  = 1
[3744]1212             ENDIF
1213!
1214!--          Calculation of total heat gains from net_sw_in through windows [W] in respect on automatic sun protection
1215!--          DIN 4108 - 2 chap.8
[4148]1216             phi_sol = (   window_area_per_facade * net_sw_in * solar_protection_off                           &
1217                         + window_area_per_facade * net_sw_in * buildings(nb)%f_c_win * solar_protection_on )  &
1218                       * buildings(nb)%g_value_win * ( 1.0_wp - params_f_f ) * params_f_w
1219             q_sol = phi_sol           
[3744]1220!
1221!--          Calculation of the mass specific thermal load for internal and external heatsources of the inner node
[4148]1222             phi_m   = (a_m / total_area) * ( phi_ia + phi_sol )                                    !< [W] Eq. (C.2) with phi_ia=0,5*phi_int
1223             q_c_m = phi_m
[3744]1224!
1225!--          Calculation mass specific thermal load implied non thermal mass
[4148]1226             phi_st  =   ( 1.0_wp - ( a_m / total_area ) - ( h_t_es / ( 9.1_wp * total_area ) ) ) &
1227                       * ( phi_ia + phi_sol )                                                       !< [W] Eq. (C.3) with phi_ia=0,5*phi_int
1228             q_c_st = phi_st           
[3744]1229!
1230!--          Calculations for deriving indoor temperature and heat flux into the wall
1231!--          Step 1: Indoor temperature without heating and cooling
1232!--          section C.4.1 Picture C.2 zone 3)
1233             phi_hc_nd = 0.0_wp
1234             
1235             CALL im_calc_temperatures ( i, j, k, indoor_wall_window_temperature, &
1236                                         near_facade_temperature, phi_hc_nd )
1237!
1238!--          If air temperature between border temperatures of heating and cooling, assign output variable, then ready   
1239             IF ( buildings(nb)%theta_int_h_set <= theta_air  .AND.  theta_air <= buildings(nb)%theta_int_c_set )  THEN
1240                phi_hc_nd_ac = 0.0_wp
[4148]1241                phi_hc_nd    = phi_hc_nd_ac           
[3744]1242                theta_air_ac = theta_air
1243!
1244!--          Step 2: Else, apply 10 W/m2 heating/cooling power and calculate indoor temperature
1245!--          again.
1246             ELSE
1247!
1248!--             Temperature not correct, calculation method according to section C4.2
[4148]1249                theta_air_0 = theta_air                                                  !< temperature without heating/cooling 
1250!
[3744]1251!--             Heating or cooling?
[4148]1252                IF ( theta_air_0 > buildings(nb)%theta_int_c_set )  THEN
[3744]1253                   theta_air_set = buildings(nb)%theta_int_c_set
1254                ELSE
1255                   theta_air_set = buildings(nb)%theta_int_h_set
1256                ENDIF
[4148]1257!
[3744]1258!--             Calculate the temperature with phi_hc_nd_10
1259                phi_hc_nd_10 = 10.0_wp * floor_area_per_facade
1260                phi_hc_nd    = phi_hc_nd_10
[4148]1261               
[3744]1262                CALL im_calc_temperatures ( i, j, k, indoor_wall_window_temperature, &
1263                                            near_facade_temperature, phi_hc_nd )
[4148]1264                theta_air_10 = theta_air                                                !< temperature with 10 W/m2 of heating
1265                phi_hc_nd_un = phi_hc_nd_10 * (theta_air_set - theta_air_0)          &
1266                                            / (theta_air_10  - theta_air_0)             !< Eq. (C.13)
[3744]1267!
1268!--             Step 3: With temperature ratio to determine the heating or cooling capacity   
1269!--             If necessary, limit the power to maximum power
1270!--             section C.4.1 Picture C.2 zone 2) and 4)
[4148]1271                buildings(nb)%phi_c_max = buildings(nb)%q_c_max * floor_area_per_facade             
1272                buildings(nb)%phi_h_max = buildings(nb)%q_h_max * floor_area_per_facade
[3744]1273                IF ( buildings(nb)%phi_c_max < phi_hc_nd_un  .AND.  phi_hc_nd_un < buildings(nb)%phi_h_max )  THEN
1274                   phi_hc_nd_ac = phi_hc_nd_un
[4148]1275                   phi_hc_nd = phi_hc_nd_un 
[3744]1276                ELSE
[4148]1277!
[3744]1278!--             Step 4: Inner temperature with maximum heating (phi_hc_nd_un positive) or cooling (phi_hc_nd_un negative)
1279!--             section C.4.1 Picture C.2 zone 1) and 5)
1280                   IF ( phi_hc_nd_un > 0.0_wp )  THEN
[4148]1281                      phi_hc_nd_ac = buildings(nb)%phi_h_max                            !< Limit heating
[3744]1282                   ELSE
[4148]1283                      phi_hc_nd_ac = buildings(nb)%phi_c_max                            !< Limit cooling
[3744]1284                   ENDIF
1285                ENDIF
1286                phi_hc_nd = phi_hc_nd_ac   
1287!
1288!--             Calculate the temperature with phi_hc_nd_ac (new)
1289                CALL im_calc_temperatures ( i, j, k, indoor_wall_window_temperature, &
1290                                            near_facade_temperature, phi_hc_nd )
1291                theta_air_ac = theta_air
1292             ENDIF
1293!
1294!--          Update theta_m_t_prev
1295             theta_m_t_prev = theta_m_t
[4148]1296             
1297             q_vent = h_v * ( theta_air - near_facade_temperature )
[3744]1298!
1299!--          Calculate the operating temperature with weighted mean temperature of air and mean solar temperature
1300!--          Will be used for thermal comfort calculations
1301             theta_op     = 0.3_wp * theta_air_ac + 0.7_wp * theta_s          !< [degree_C] operative Temperature Eq. (C.12)
[4148]1302!              surf_usm_h%t_indoor(m) = theta_op                               !< not integrated now
[3744]1303!
1304!--          Heat flux into the wall. Value needed in urban_surface_mod to
1305!--          calculate heat transfer through wall layers towards the facade
1306!--          (use c_p * rho_surface to convert [W/m2] into [K m/s])
[4148]1307             q_wall_win = h_t_ms * ( theta_s - theta_m )                       &
[3744]1308                                    / (   facade_element_area                  &
1309                                        - window_area_per_facade )
[4148]1310             q_trans = q_wall_win * facade_element_area                                       
[3744]1311!
1312!--          Transfer q_wall_win back to USM (innermost wall/window layer)
1313             surf_usm_h%iwghf_eb(m)        = q_wall_win
1314             surf_usm_h%iwghf_eb_window(m) = q_wall_win
1315!
1316!--          Sum up operational indoor temperature per kk-level. Further below,
1317!--          this temperature is reduced by MPI to one temperature per kk-level
1318!--          and building (processor overlapping)
1319             buildings(nb)%t_in_l(kk) = buildings(nb)%t_in_l(kk) + theta_op
1320!
1321!--          Calculation of waste heat
1322!--          Anthropogenic heat output
1323             IF ( phi_hc_nd_ac > 0.0_wp )  THEN
1324                heating_on = 1
1325                cooling_on = 0
1326             ELSE
1327                heating_on = 0
[4148]1328                cooling_on = -1
[3744]1329             ENDIF
1330
[4148]1331             q_waste_heat = ( phi_hc_nd * (                                    &
1332                              buildings(nb)%params_waste_heat_h * heating_on + &
1333                              buildings(nb)%params_waste_heat_c * cooling_on ) &
1334                            ) / facade_element_area                                               !< [W/m2] , observe the directional convention in PALM!
[3744]1335             surf_usm_h%waste_heat(m) = q_waste_heat
1336          ENDDO !< Horizontal surfaces loop
1337!
1338!--       Vertical surfaces
1339          DO  fa = 1, buildings(nb)%num_facades_per_building_v_l
1340!
1341!--          Determine indices where corresponding surface-type information
1342!--          is stored.
1343             l = buildings(nb)%l_v(fa)
1344             m = buildings(nb)%m_v(fa)
1345!
1346!--          Determine building height level index.
1347             kk = surf_usm_v(l)%k(m) + surf_usm_v(l)%koff
1348!
1349!--          (SOME OF THE FOLLOWING (not time-dependent COULD PROBABLY GO INTO A FUNCTION
1350!--          EXCEPT facade_element_area, EVERYTHING IS CALCULATED EQUALLY)
1351!--          Building geometries  --> not time-dependent
[4159]1352             IF ( l == 0  .OR. l == 1 ) facade_element_area = dx * dzw(kk+1)                          !< [m2] surface area per facade element
1353             IF ( l == 2  .OR. l == 3 ) facade_element_area = dy * dzw(kk+1)                          !< [m2] surface area per facade element
1354             floor_area_per_facade        = buildings(nb)%vpf(kk) * ddzw(kk+1)                        !< [m2/m2] floor area per facade area
[4148]1355             indoor_volume_per_facade     = buildings(nb)%vpf(kk)                                     !< [m3/m2] indoor air volume per facade area
1356             buildings(nb)%area_facade    = facade_element_area *                                   &
1357                                          ( buildings(nb)%num_facades_per_building_h +              &
1358                                            buildings(nb)%num_facades_per_building_v )                !< [m2] area of total facade
1359             window_area_per_facade       = surf_usm_v(l)%frac(ind_wat_win,m)  * facade_element_area     !< [m2] window area per facade element
[3759]1360
[4148]1361             buildings(nb)%net_floor_area = buildings(nb)%vol_tot / ( buildings(nb)%height_storey )
1362             total_area                   = buildings(nb)%net_floor_area                              !< [m2] area of all surfaces pointing to zone  Eq. (9) according to section 7.2.2.2
1363             a_m                          = buildings(nb)%factor_a * total_area *                   &
1364                                          ( facade_element_area / buildings(nb)%area_facade ) *     &
1365                                            buildings(nb)%lambda_at                                   !< [m2] standard values according to Table 12 section 12.3.1.2  (calculate over Eq. (65) according to section 12.3.1.2)
1366             c_m                          = buildings(nb)%factor_c * total_area *                   &
1367                                          ( facade_element_area / buildings(nb)%area_facade )         !< [J/K] standard values according to table 12 section 12.3.1.2 (calculate over Eq. (66) according to section 12.3.1.2)
[3744]1368!
1369!--          Calculation of heat transfer coefficient for transmission --> not time-dependent
[4148]1370             h_t_es   = window_area_per_facade * buildings(nb)%h_es                                   !< [W/K] only for windows
1371
1372             h_t_is  = buildings(nb)%area_facade  * h_is                                                             !< [W/K] with h_is = 3.45 W / (m2 K) between surface and air, Eq. (9)
1373             h_t_ms  = a_m * h_ms                                                                     !< [W/K] with h_ms = 9.10 W / (m2 K) between component and surface, Eq. (64)
1374             h_t_wall  = 1.0_wp / ( 1.0_wp / ( ( facade_element_area - window_area_per_facade )     & !< [W/K]
1375                                    * buildings(nb)%lambda_layer3 / buildings(nb)%s_layer3 * 0.5_wp &
1376                                             ) + 1.0_wp / h_t_ms )                                    !< [W/K] opaque components
1377             h_t_wm  = 1.0_wp / ( 1.0_wp / h_t_wall - 1.0_wp / h_t_ms )                               !< [W/K] emmision Eq. (63), Section 12.2.2
[3744]1378!
1379!--          internal air loads dependent on the occupacy of the room
1380!--          basical internal heat gains (qint_low) with additional internal heat gains by occupancy (qint_high) (0,5*phi_int)
[4148]1381             phi_ia = 0.5_wp * ( ( buildings(nb)%qint_high * schedule_d + buildings(nb)%qint_low )  &
1382                              * floor_area_per_facade )
1383             q_int = phi_ia
1384
[3744]1385!
1386!--          Airflow dependent on the occupacy of the room
1387!--          basical airflow (air_change_low) with additional airflow gains by occupancy (air_change_high)
1388             air_change = ( buildings(nb)%air_change_high * schedule_d + buildings(nb)%air_change_low ) 
1389!
1390!--          Heat transfer of ventilation
1391!--          not less than 0.01 W/K to provide division by 0 in further calculations
1392!--          with heat capacity of air 0.33 Wh/m2K
[4148]1393             h_v   = MAX( 0.01_wp , ( air_change * indoor_volume_per_facade *                       &
1394                                    0.33_wp * (1.0_wp - buildings(nb)%eta_ve ) ) )                    !< [W/K] from ISO 13789 Eq.(10)
[3744]1395                                   
1396!--          Heat transfer coefficient auxiliary variables
[4148]1397             h_t_1 = 1.0_wp / ( ( 1.0_wp / h_v )   + ( 1.0_wp / h_t_is ) )                            !< [W/K] Eq. (C.6)
1398             h_t_2 = h_t_1 + h_t_es                                                                   !< [W/K] Eq. (C.7)
1399             h_t_3 = 1.0_wp / ( ( 1.0_wp / h_t_2 ) + ( 1.0_wp / h_t_ms ) )                            !< [W/K] Eq. (C.8)
[3744]1400!
1401!--          Net short-wave radiation through window area (was i_global)
1402             net_sw_in = surf_usm_v(l)%rad_sw_in(m) - surf_usm_v(l)%rad_sw_out(m)
1403!
1404!--          Quantities needed for im_calc_temperatures
1405             i = surf_usm_v(l)%i(m)
[4148]1406             j = surf_usm_v(l)%j(m)   
[3744]1407             k = surf_usm_v(l)%k(m)
1408             near_facade_temperature = surf_usm_v(l)%pt_10cm(m)
[4148]1409             indoor_wall_window_temperature =                                                       &
1410                  surf_usm_v(l)%frac(ind_veg_wall,m) * t_wall_v(l)%t(nzt_wall,m)                    &
[3744]1411                + surf_usm_v(l)%frac(ind_wat_win,m)  * t_window_v(l)%t(nzt_wall,m)
1412!
1413!--          Solar thermal gains. If net_sw_in larger than sun-protection
1414!--          threshold parameter (params_solar_protection), sun protection will
1415!--          be activated
1416             IF ( net_sw_in <= params_solar_protection )  THEN
1417                solar_protection_off = 1
1418                solar_protection_on  = 0 
1419             ELSE
1420                solar_protection_off = 0
1421                solar_protection_on  = 1 
1422             ENDIF
1423!
1424!--          Calculation of total heat gains from net_sw_in through windows [W] in respect on automatic sun protection
1425!--          DIN 4108 - 2 chap.8
[4148]1426             phi_sol = (   window_area_per_facade * net_sw_in * solar_protection_off                             &
[3744]1427                         + window_area_per_facade * net_sw_in * buildings(nb)%f_c_win * solar_protection_on )    &
1428                       * buildings(nb)%g_value_win * ( 1.0_wp - params_f_f ) * params_f_w
[4148]1429             q_sol = phi_sol
[3744]1430!
1431!--          Calculation of the mass specific thermal load for internal and external heatsources
[4148]1432             phi_m   = (a_m / total_area) * ( phi_ia + phi_sol )          !< [W] Eq. (C.2) with phi_ia=0,5*phi_int
1433             q_c_m = phi_m
[3744]1434!
1435!--          Calculation mass specific thermal load implied non thermal mass
[4148]1436             phi_st  =   ( 1.0_wp - ( a_m / total_area ) - ( h_t_es / ( 9.1_wp * total_area ) ) )                &
1437                       * ( phi_ia + phi_sol )                                                                       !< [W] Eq. (C.3) with phi_ia=0,5*phi_int
1438             q_c_st = phi_st
[3744]1439!
1440!--          Calculations for deriving indoor temperature and heat flux into the wall
1441!--          Step 1: Indoor temperature without heating and cooling
1442!--          section C.4.1 Picture C.2 zone 3)
1443             phi_hc_nd = 0.0_wp
1444             CALL im_calc_temperatures ( i, j, k, indoor_wall_window_temperature, &
1445                                         near_facade_temperature, phi_hc_nd )
1446!
1447!--          If air temperature between border temperatures of heating and cooling, assign output variable, then ready 
1448             IF ( buildings(nb)%theta_int_h_set <= theta_air  .AND.  theta_air <= buildings(nb)%theta_int_c_set )  THEN
1449                phi_hc_nd_ac = 0.0_wp
1450                phi_hc_nd    = phi_hc_nd_ac
1451                theta_air_ac = theta_air
1452!
1453!--          Step 2: Else, apply 10 W/m2 heating/cooling power and calculate indoor temperature
1454!--          again.
1455             ELSE
1456!
1457!--             Temperature not correct, calculation method according to section C4.2
1458                theta_air_0 = theta_air !< Note temperature without heating/cooling
[4148]1459!
[3744]1460!--             Heating or cooling?
[4148]1461                IF ( theta_air_0 > buildings(nb)%theta_int_c_set )  THEN
[3744]1462                   theta_air_set = buildings(nb)%theta_int_c_set
1463                ELSE
1464                   theta_air_set = buildings(nb)%theta_int_h_set
1465                ENDIF
1466
1467!--             Calculate the temperature with phi_hc_nd_10
1468                phi_hc_nd_10 = 10.0_wp * floor_area_per_facade
1469                phi_hc_nd    = phi_hc_nd_10
1470       
1471                CALL im_calc_temperatures ( i, j, k, indoor_wall_window_temperature, &
1472                                            near_facade_temperature, phi_hc_nd )
1473
1474                theta_air_10 = theta_air !< Note the temperature with 10 W/m2 of heating
1475
1476               
[4148]1477                phi_hc_nd_un = phi_hc_nd_10 * ( theta_air_set - theta_air_0 )  &
1478                                            / ( theta_air_10  - theta_air_0 )            !< Eq. (C.13)
1479!
[3744]1480!--             Step 3: With temperature ratio to determine the heating or cooling capacity   
1481!--             If necessary, limit the power to maximum power
1482!--             section C.4.1 Picture C.2 zone 2) and 4)
[4148]1483                buildings(nb)%phi_c_max = buildings(nb)%q_c_max * floor_area_per_facade
1484                buildings(nb)%phi_h_max = buildings(nb)%q_h_max * floor_area_per_facade
[3744]1485                IF ( buildings(nb)%phi_c_max < phi_hc_nd_un  .AND.  phi_hc_nd_un < buildings(nb)%phi_h_max )  THEN
1486                   phi_hc_nd_ac = phi_hc_nd_un
1487                   phi_hc_nd = phi_hc_nd_un
1488                ELSE
[4148]1489!
[3744]1490!--             Step 4: Inner temperature with maximum heating (phi_hc_nd_un positive) or cooling (phi_hc_nd_un negative)
1491!--             section C.4.1 Picture C.2 zone 1) and 5)
1492                   IF ( phi_hc_nd_un > 0.0_wp )  THEN
1493                      phi_hc_nd_ac = buildings(nb)%phi_h_max                                         !< Limit heating
1494                   ELSE
1495                      phi_hc_nd_ac = buildings(nb)%phi_c_max                                         !< Limit cooling
1496                   ENDIF
1497                ENDIF
[4148]1498                phi_hc_nd = phi_hc_nd_ac 
[3744]1499!
1500!--             Calculate the temperature with phi_hc_nd_ac (new)
1501                CALL im_calc_temperatures ( i, j, k, indoor_wall_window_temperature, &
1502                                            near_facade_temperature, phi_hc_nd )
1503                theta_air_ac = theta_air
1504             ENDIF
1505!
1506!--          Update theta_m_t_prev
1507             theta_m_t_prev = theta_m_t
[4148]1508             
1509             q_vent = h_v * ( theta_air - near_facade_temperature )
[3744]1510!
1511!--          Calculate the operating temperature with weighted mean of temperature of air and mean
1512!--          Will be used for thermal comfort calculations
1513             theta_op     = 0.3_wp * theta_air_ac + 0.7_wp * theta_s
[4148]1514!              surf_usm_v(l)%t_indoor(m) = theta_op                  !< not integrated yet
[3744]1515!
1516!--          Heat flux into the wall. Value needed in urban_surface_mod to
1517!--          calculate heat transfer through wall layers towards the facade
[4148]1518             q_wall_win = h_t_ms * ( theta_s - theta_m )                       &
[3744]1519                                    / (   facade_element_area                  &
1520                                        - window_area_per_facade )
[4148]1521             q_trans = q_wall_win * facade_element_area
[3744]1522!
1523!--          Transfer q_wall_win back to USM (innermost wall/window layer)
1524             surf_usm_v(l)%iwghf_eb(m)        = q_wall_win
1525             surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window(m) = q_wall_win
1526!
1527!--          Sum up operational indoor temperature per kk-level. Further below,
1528!--          this temperature is reduced by MPI to one temperature per kk-level
1529!--          and building (processor overlapping)
1530             buildings(nb)%t_in_l(kk) = buildings(nb)%t_in_l(kk) + theta_op
1531!
1532!--          Calculation of waste heat
1533!--          Anthropogenic heat output
1534             IF ( phi_hc_nd_ac > 0.0_wp )  THEN
1535                heating_on = 1
1536                cooling_on = 0
1537             ELSE
1538                heating_on = 0
[4148]1539                cooling_on = -1
[3744]1540             ENDIF
1541
[4148]1542             q_waste_heat = ( phi_hc_nd * (                                    &
1543                    buildings(nb)%params_waste_heat_h * heating_on +           &
1544                    buildings(nb)%params_waste_heat_c * cooling_on )           &
1545                            ) / facade_element_area !< [W/m2] , observe the directional convention in PALM!
[3744]1546             surf_usm_v(l)%waste_heat(m) = q_waste_heat
[4148]1547             
[3744]1548          ENDDO !< Vertical surfaces loop
1549
1550       ENDIF !< buildings(nb)%on_pe
1551    ENDDO !< buildings loop
1552
1553!
1554!-- Determine the mean building temperature.
1555    DO  nb = 1, num_build
1556!
1557!--    Allocate dummy array used for summing-up facade elements.
1558!--    Please note, dummy arguments are necessary as building-date type
1559!--    arrays are not necessarily allocated on all PEs.
1560       ALLOCATE( t_in_l_send(buildings(nb)%kb_min:buildings(nb)%kb_max) )
1561       ALLOCATE( t_in_recv(buildings(nb)%kb_min:buildings(nb)%kb_max) )
1562       t_in_l_send = 0.0_wp
1563       t_in_recv   = 0.0_wp
1564
1565       IF ( buildings(nb)%on_pe )  THEN
1566          t_in_l_send = buildings(nb)%t_in_l
1567       ENDIF
1568
[4148]1569
[3744]1570#if defined( __parallel )
1571       CALL MPI_ALLREDUCE( t_in_l_send,                                        &
1572                           t_in_recv,                                          &
1573                           buildings(nb)%kb_max - buildings(nb)%kb_min + 1,    &
1574                           MPI_REAL,                                           &
1575                           MPI_SUM,                                            &
1576                           comm2d,                                             &
1577                           ierr )
1578
1579       IF ( ALLOCATED( buildings(nb)%t_in ) )                                  &
1580           buildings(nb)%t_in = t_in_recv
1581#else
[3759]1582       IF ( ALLOCATED( buildings(nb)%t_in ) )                                  &
1583          buildings(nb)%t_in = buildings(nb)%t_in_l
[3744]1584#endif
[4148]1585
1586       IF ( ALLOCATED( buildings(nb)%t_in ) )  THEN
[3744]1587!
[4148]1588!--       Average indoor temperature. Note, in case a building is completely
1589!--       surrounded by higher buildings, it may have no facade elements
1590!--       at some height levels, will will lead to a divide by zero. If this
1591!--       is the case, indoor temperature will be set to -1.0.
1592          DO  k = buildings(nb)%kb_min, buildings(nb)%kb_max
1593             IF ( buildings(nb)%num_facade_h(k) +                              &
1594                  buildings(nb)%num_facade_v(k) > 0 )  THEN
1595                buildings(nb)%t_in(k) = buildings(nb)%t_in(k) /                &
1596                               REAL( buildings(nb)%num_facade_h(k) +           &
1597                                     buildings(nb)%num_facade_v(k), KIND = wp )
1598             ELSE
1599                buildings(nb)%t_in(k) = -1.0_wp
1600             ENDIF
1601          ENDDO
1602       ENDIF
1603       
1604
1605!
[3744]1606!--    Deallocate dummy arrays
1607       DEALLOCATE( t_in_l_send )
1608       DEALLOCATE( t_in_recv )
1609
1610    ENDDO
[4148]1611   
[3744]1612 END SUBROUTINE im_main_heatcool
1613
1614!-----------------------------------------------------------------------------!
1615! Description:
1616!-------------
1617!> Check data output for plant canopy model
1618!-----------------------------------------------------------------------------!
1619 SUBROUTINE im_check_data_output( var, unit )
1620       
1621    IMPLICIT NONE
1622   
1623    CHARACTER (LEN=*) ::  unit   !<
1624    CHARACTER (LEN=*) ::  var    !<
1625       
1626    SELECT CASE ( TRIM( var ) )
1627   
1628   
1629        CASE ( 'im_hf_roof')
1630           unit = 'W m-2'
1631       
1632        CASE ( 'im_hf_wall_win' )
1633           unit = 'W m-2'
1634           
1635        CASE ( 'im_hf_wall_win_waste' )
1636           unit = 'W m-2'
1637           
1638        CASE ( 'im_hf_roof_waste' )
1639           unit = 'W m-2'
1640       
[4148]1641        CASE ( 'im_t_indoor_mean' )
[3744]1642           unit = 'K'
[4148]1643           
1644        CASE ( 'im_t_indoor_roof' )
1645           unit = 'K'
1646           
1647        CASE ( 'im_t_indoor_wall_win' )
1648           unit = 'K'
[3744]1649       
1650        CASE DEFAULT
1651           unit = 'illegal'
1652           
1653    END SELECT
1654   
1655 END SUBROUTINE
1656
1657
1658!-----------------------------------------------------------------------------!
1659! Description:
1660!-------------
1661!> Check parameters routine for plant canopy model
1662!-----------------------------------------------------------------------------!
1663 SUBROUTINE im_check_parameters
1664
[4148]1665!   USE control_parameters,
1666!       ONLY: message_string
[3744]1667       
1668   IMPLICIT NONE
1669   
1670 END SUBROUTINE im_check_parameters
1671
1672!-----------------------------------------------------------------------------!
1673! Description:
1674!-------------
1675!> Subroutine defining appropriate grid for netcdf variables.
1676!> It is called from subroutine netcdf.
1677!-----------------------------------------------------------------------------!
1678 SUBROUTINE im_define_netcdf_grid( var, found, grid_x, grid_y, grid_z )
1679
1680   IMPLICIT NONE
1681   
1682   CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN)  ::  var
1683   LOGICAL, INTENT(OUT)           ::  found
1684   CHARACTER (LEN=*), INTENT(OUT) ::  grid_x
1685   CHARACTER (LEN=*), INTENT(OUT) ::  grid_y
1686   CHARACTER (LEN=*), INTENT(OUT) ::  grid_z
1687   
1688   found   = .TRUE.
1689   
1690!
1691!-- Check for the grid
1692    SELECT CASE ( TRIM( var ) )
1693
1694       CASE ( 'im_hf_roof', 'im_hf_roof_waste' )
1695          grid_x = 'x'
1696          grid_y = 'y'
1697          grid_z = 'zw'
1698!
1699!--    Heat fluxes at vertical walls are actually defined on stagged grid, i.e. xu, yv.
1700       CASE ( 'im_hf_wall_win', 'im_hf_wall_win_waste' )
1701          grid_x = 'x'
1702          grid_y = 'y'
1703          grid_z = 'zu'
[4148]1704
1705       CASE ( 'im_t_indoor_mean', 'im_t_indoor_roof', 'im_t_indoor_wall_win')
[3744]1706          grid_x = 'x'
1707          grid_y = 'y'
1708          grid_z = 'zw'
1709         
1710       CASE DEFAULT
1711          found  = .FALSE.
1712          grid_x = 'none'
1713          grid_y = 'none'
1714          grid_z = 'none'
1715    END SELECT
1716   
1717 END SUBROUTINE im_define_netcdf_grid
1718
1719!------------------------------------------------------------------------------!
1720! Description:
1721! ------------
1722!> Subroutine defining 3D output variables
1723!------------------------------------------------------------------------------!
1724 SUBROUTINE im_data_output_3d( av, variable, found, local_pf, fill_value,      &
1725                               nzb_do, nzt_do )
1726
1727   USE indices
1728   
1729   USE kinds
1730         
1731   IMPLICIT NONE
1732   
1733    CHARACTER (LEN=*) ::  variable !<
1734
1735    INTEGER(iwp) ::  av    !<
1736    INTEGER(iwp) ::  i     !<
1737    INTEGER(iwp) ::  j     !<
1738    INTEGER(iwp) ::  k     !<
1739    INTEGER(iwp) ::  l     !<
1740    INTEGER(iwp) ::  m     !<
1741    INTEGER(iwp) ::  nb    !< index of the building in the building data structure
1742    INTEGER(iwp) ::  nzb_do !< lower limit of the data output (usually 0)
1743    INTEGER(iwp) ::  nzt_do !< vertical upper limit of the data output (usually nz_do3d)
1744   
1745    LOGICAL      ::  found !<
1746
1747    REAL(wp), INTENT(IN) ::  fill_value !< value for the _FillValue attribute
1748
1749    REAL(sp), DIMENSION(nxl:nxr,nys:nyn,nzb_do:nzt_do) ::  local_pf !<
1750   
1751    local_pf = fill_value
1752   
1753    found = .TRUE.
1754   
1755    SELECT CASE ( TRIM( variable ) )
1756!
1757!--     Output of indoor temperature. All grid points within the building are
1758!--     filled with values, while atmospheric grid points are set to _FillValues.
[4148]1759        CASE ( 'im_t_indoor_mean' )
[3744]1760           IF ( av == 0 ) THEN
1761              DO  i = nxl, nxr
1762                 DO  j = nys, nyn
1763                    IF ( building_id_f%var(j,i) /= building_id_f%fill )  THEN
1764!
1765!--                    Determine index of the building within the building data structure.
1766                       nb = MINLOC( ABS( buildings(:)%id - building_id_f%var(j,i) ),   &
1767                                    DIM = 1 )
[3759]1768                       IF ( buildings(nb)%on_pe )  THEN
[3744]1769!
[3759]1770!--                       Write mean building temperature onto output array. Please note,
1771!--                       in contrast to many other loops in the output, the vertical
1772!--                       bounds are determined by the lowest and hightest vertical index
1773!--                       occupied by the building.
1774                          DO  k = buildings(nb)%kb_min, buildings(nb)%kb_max
1775                             local_pf(i,j,k) = buildings(nb)%t_in(k)
1776                          ENDDO
1777                       ENDIF
[3744]1778                    ENDIF
1779                 ENDDO
1780              ENDDO
1781           ENDIF 
1782
1783        CASE ( 'im_hf_roof' )
1784           IF ( av == 0 ) THEN
1785              DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1786                  i = surf_usm_h%i(m) !+ surf_usm_h%ioff
1787                  j = surf_usm_h%j(m) !+ surf_usm_h%joff
1788                  k = surf_usm_h%k(m) !+ surf_usm_h%koff
1789                  local_pf(i,j,k) = surf_usm_h%iwghf_eb(m)
1790              ENDDO
1791           ENDIF
[4148]1792
[3744]1793        CASE ( 'im_hf_roof_waste' )
1794           IF ( av == 0 ) THEN
1795              DO m = 1, surf_usm_h%ns
1796                 i = surf_usm_h%i(m) !+ surf_usm_h%ioff
1797                 j = surf_usm_h%j(m) !+ surf_usm_h%joff
1798                 k = surf_usm_h%k(m) !+ surf_usm_h%koff
1799                 local_pf(i,j,k) = surf_usm_h%waste_heat(m)
1800              ENDDO
[4148]1801           ENDIF
1802
[3744]1803       CASE ( 'im_hf_wall_win' )
1804           IF ( av == 0 ) THEN
1805              DO l = 0, 3
1806                 DO m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1807                    i = surf_usm_v(l)%i(m) !+ surf_usm_v(l)%ioff
1808                    j = surf_usm_v(l)%j(m) !+ surf_usm_v(l)%joff
1809                    k = surf_usm_v(l)%k(m) !+ surf_usm_v(l)%koff
1810                    local_pf(i,j,k) = surf_usm_v(l)%iwghf_eb(m)
1811                 ENDDO
1812              ENDDO
1813           ENDIF
[4148]1814
[3744]1815        CASE ( 'im_hf_wall_win_waste' )
1816           IF ( av == 0 ) THEN
1817              DO l = 0, 3
1818                 DO m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1819                    i = surf_usm_v(l)%i(m) !+ surf_usm_v(l)%ioff
1820                    j = surf_usm_v(l)%j(m) !+ surf_usm_v(l)%joff
1821                    k = surf_usm_v(l)%k(m) !+ surf_usm_v(l)%koff
1822                    local_pf(i,j,k) =  surf_usm_v(l)%waste_heat(m) 
1823                 ENDDO
1824              ENDDO
[4148]1825           ENDIF
1826
1827!
1828!< NOTE im_t_indoor_roof and im_t_indoor_wall_win not work yet
1829
1830!         CASE ( 'im_t_indoor_roof' )
1831!            IF ( av == 0 ) THEN
1832!               DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1833!                   i = surf_usm_h%i(m) !+ surf_usm_h%ioff
1834!                   j = surf_usm_h%j(m) !+ surf_usm_h%joff
1835!                   k = surf_usm_h%k(m) !+ surf_usm_h%koff
1836!                   local_pf(i,j,k) = surf_usm_h%t_indoor(m)
1837!               ENDDO
1838!            ENDIF
1839!
1840!         CASE ( 'im_t_indoor_wall_win' )
1841!            IF ( av == 0 ) THEN           
1842!               DO l = 0, 3
1843!                  DO m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1844!                     i = surf_usm_v(l)%i(m) !+ surf_usm_v(l)%ioff
1845!                     j = surf_usm_v(l)%j(m) !+ surf_usm_v(l)%joff
1846!                     k = surf_usm_v(l)%k(m) !+ surf_usm_v(l)%koff
1847!                     local_pf(i,j,k) = surf_usm_v(l)%t_indoor(m)
1848!                  ENDDO
1849!               ENDDO
1850!            ENDIF
1851
[3744]1852        CASE DEFAULT
1853           found = .FALSE.
1854           
1855    END SELECT   
1856
1857 END SUBROUTINE im_data_output_3d         
1858!------------------------------------------------------------------------------!
1859! Description:
1860! ------------
1861!> Parin for &indoor_parameters for indoor model
1862!------------------------------------------------------------------------------!
1863 SUBROUTINE im_parin
1864   
1865    USE control_parameters,                                                    &
1866        ONLY:  indoor_model
1867   
1868    IMPLICIT NONE
1869
1870    CHARACTER (LEN=80) ::  line  !< string containing current line of file PARIN
1871
1872    NAMELIST /indoor_parameters/  dt_indoor, initial_indoor_temperature
1873
1874!
1875!-- Try to find indoor model package
1876    REWIND ( 11 )
1877    line = ' '
1878    DO   WHILE ( INDEX( line, '&indoor_parameters' ) == 0 )
1879       READ ( 11, '(A)', END=10 )  line
1880    ENDDO
1881    BACKSPACE ( 11 )
1882
1883!
1884!-- Read user-defined namelist
1885    READ ( 11, indoor_parameters )
1886!
1887!-- Set flag that indicates that the indoor model is switched on
1888    indoor_model = .TRUE.
1889
1890!
1891!--    Activate spinup (maybe later
1892!        IF ( spinup_time > 0.0_wp )  THEN
1893!           coupling_start_time = spinup_time
1894!           end_time = end_time + spinup_time
1895!           IF ( spinup_pt_mean == 9999999.9_wp )  THEN
1896!              spinup_pt_mean = pt_surface
1897!           ENDIF
1898!           spinup = .TRUE.
1899!        ENDIF
1900
1901 10 CONTINUE
1902   
1903 END SUBROUTINE im_parin
1904
1905
1906END MODULE indoor_model_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.