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Feb 11, 2020 5:34:53 PM (16 months ago)
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suehring
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Indoor model: major bugfix in calculation of energy demand - floor-area-per-facade was wrongly calculated leading to unrealistically high energy demands and thus to unreallistically high waste-heat fluxes.

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  • palm/trunk/SOURCE/indoor_model_mod.f90

    r4346 r4402  
    2626! -----------------
    2727! $Id$
     28! Major bugfix in calculation of energy demand - floor-area-per-facade was wrongly
     29! calculated leading to unrealistically high energy demands and thus to
     30! unreallistically high waste-heat fluxes.
     31!
     32! 4346 2019-12-18 11:55:56Z motisi
    2833! Introduction of wall_flags_total_0, which currently sets bits based on static
    2934! topography information used in wall_flags_static_0
     
    133138 MODULE indoor_model_mod
    134139
     140    USE arrays_3d,                                                             &
     141        ONLY:  ddzw,                                                           &
     142               dzw,                                                            &
     143               pt
     144
    135145    USE control_parameters,                                                    &
    136146        ONLY:  initializing_actions
     
    188198                                          !< (very light), 110000 (light), 165000 (medium), 260000 (heavy), 370000 (very heavy)
    189199       REAL(wp) ::  f_c_win               !< [-] shading factor
     200       REAL(wp) ::  fapf                  !< [m2/m2] floor area per facade
    190201       REAL(wp) ::  g_value_win           !< [-] SHGC factor
    191202       REAL(wp) ::  h_es                  !< [W/(m2 K)] surface-related heat transfer coefficient between extern and surface
     
    408419 SUBROUTINE im_calc_temperatures ( i, j, k, indoor_wall_window_temperature,    &
    409420                                   near_facade_temperature, phi_hc_nd_dummy )
    410  
    411     USE arrays_3d,                                                             &
    412         ONLY:  pt
    413    
    414    
    415     IMPLICIT NONE
    416    
    417    
     421
    418422    INTEGER(iwp) ::  i
    419423    INTEGER(iwp) ::  j
     
    477481!------------------------------------------------------------------------------!
    478482 SUBROUTINE im_init
    479  
    480     USE arrays_3d,                                                             &
    481         ONLY:  dzw
    482483
    483484    USE control_parameters,                                                    &
     
    497498    USE urban_surface_mod,                                                     &
    498499        ONLY:  building_pars, building_type
    499 
    500     IMPLICIT NONE
    501500
    502501    INTEGER(iwp) ::  bt          !< local building type
     
    908907          ALLOCATE( buildings(nb)%m_v(1:buildings(nb)%num_facades_per_building_v_l) )
    909908       ENDIF
    910 !
    911 !--    Determine volume per facade element (vpf)
     909
    912910       IF ( buildings(nb)%on_pe )  THEN
    913911          ALLOCATE( buildings(nb)%vpf(buildings(nb)%kb_min:buildings(nb)%kb_max) )
    914912          buildings(nb)%vpf = 0.0_wp
    915          
    916           DO  k = buildings(nb)%kb_min, buildings(nb)%kb_max
    917 !
    918 !--          In order to avoid division by zero, check if the number of facade
    919 !--          elements is /= 0. This can e.g. happen if a building is embedded
    920 !--          in higher terrain and at a given k-level neither horizontal nor
    921 !--          vertical facade elements are located.
    922              IF ( buildings(nb)%num_facade_h(k)                                &
    923                 + buildings(nb)%num_facade_v(k) > 0 )  THEN 
    924                 buildings(nb)%vpf(k) = buildings(nb)%volume(k) /               &
    925                                 REAL( buildings(nb)%num_facade_h(k) +          &
    926                                       buildings(nb)%num_facade_v(k), KIND = wp )
    927              ENDIF
    928           ENDDO
    929        ENDIF
    930    
    931 !
    932 !--    Determine volume per total facade area (vpf). For the horizontal facade
    933 !--    area num_facades_per_building_h can be taken, multiplied with dx*dy.
    934 !--    However, due to grid stretching, vertical facade elements must be
    935 !--    summed-up vertically. Please note, if dx /= dy, an error is made!
    936        IF ( buildings(nb)%on_pe )  THEN
    937          
     913
    938914          facade_area_v = 0.0_wp         
    939915          DO  k = buildings(nb)%kb_min, buildings(nb)%kb_max
     
    941917                             * dzw(k+1) * dx
    942918          ENDDO
    943          
     919!
     920!--       Determine volume per total facade area (vpf). For the horizontal facade
     921!--       area num_facades_per_building_h can be taken, multiplied with dx*dy.
     922!--       However, due to grid stretching, vertical facade elements must be
     923!--       summed-up vertically. Please note, if dx /= dy, an error is made!
    944924          buildings(nb)%vpf = buildings(nb)%vol_tot /                          &
    945925                        ( buildings(nb)%num_facades_per_building_h * dx * dy + &
    946926                          facade_area_v )
     927!
     928!--       Determine floor-area-per-facade.
     929          buildings(nb)%fapf = buildings(nb)%num_facades_per_building_h        &
     930                             * dx * dy                                         &
     931                             / ( buildings(nb)%num_facades_per_building_h      &
     932                               * dx * dy + facade_area_v )
    947933       ENDIF
    948934    ENDDO
     
    11461132 SUBROUTINE im_main_heatcool
    11471133
    1148     USE arrays_3d,                                                             &
    1149         ONLY:  ddzw, dzw
    1150 
    11511134!     USE basic_constants_and_equations_mod,                                     &
    11521135!         ONLY:  c_p
     
    11661149        ONLY:  nzt_wall, t_wall_h, t_wall_v, t_window_h, t_window_v,           &
    11671150               building_type
    1168 
    1169 
    1170     IMPLICIT NONE
    11711151
    11721152    INTEGER(iwp) ::  i    !< index of facade-adjacent atmosphere grid point in x-direction
     
    12371217!--          Determine building height level index.
    12381218             kk = surf_usm_h%k(m) + surf_usm_h%koff
    1239 !           
     1219!
    12401220!--          Building geometries --> not time-dependent
    1241              facade_element_area          = dx * dy                                                   !< [m2] surface area per facade element   
    1242              floor_area_per_facade        = buildings(nb)%vpf(kk) * ddzw(kk+1)                        !< [m2/m2] floor area per facade area
    1243              indoor_volume_per_facade     = buildings(nb)%vpf(kk)                                     !< [m3/m2] indoor air volume per facade area
     1221             facade_element_area          = dx * dy                               !< [m2] surface area per facade element   
     1222             floor_area_per_facade        = buildings(nb)%fapf                    !< [m2/m2] floor area per facade area
     1223             indoor_volume_per_facade     = buildings(nb)%vpf(kk)                 !< [m3/m2] indoor air volume per facade area
    12441224             buildings(nb)%area_facade    = facade_element_area *                                   &
    12451225                                          ( buildings(nb)%num_facades_per_building_h +              &
     
    14471427!--          EXCEPT facade_element_area, EVERYTHING IS CALCULATED EQUALLY)
    14481428!--          Building geometries  --> not time-dependent
    1449              IF ( l == 0  .OR. l == 1 ) facade_element_area = dx * dzw(kk+1)                          !< [m2] surface area per facade element
    1450              IF ( l == 2  .OR. l == 3 ) facade_element_area = dy * dzw(kk+1)                          !< [m2] surface area per facade element
    1451              floor_area_per_facade        = buildings(nb)%vpf(kk) * ddzw(kk+1)                        !< [m2/m2] floor area per facade area
    1452              indoor_volume_per_facade     = buildings(nb)%vpf(kk)                                     !< [m3/m2] indoor air volume per facade area
     1429             IF ( l == 0  .OR. l == 1 ) facade_element_area = dx * dzw(kk+1)    !< [m2] surface area per facade element
     1430             IF ( l == 2  .OR. l == 3 ) facade_element_area = dy * dzw(kk+1)    !< [m2] surface area per facade element
     1431
     1432             floor_area_per_facade        = buildings(nb)%fapf                  !< [m2/m2] floor area per facade area
     1433             indoor_volume_per_facade     = buildings(nb)%vpf(kk)               !< [m3/m2] indoor air volume per facade area
    14531434             buildings(nb)%area_facade    = facade_element_area *                                   &
    14541435                                          ( buildings(nb)%num_facades_per_building_h +              &
    14551436                                            buildings(nb)%num_facades_per_building_v )                !< [m2] area of total facade
    1456              window_area_per_facade       = surf_usm_v(l)%frac(ind_wat_win,m)  * facade_element_area     !< [m2] window area per facade element
     1437             window_area_per_facade       = surf_usm_v(l)%frac(ind_wat_win,m)  * facade_element_area  !< [m2] window area per facade element
    14571438
    14581439             buildings(nb)%net_floor_area = buildings(nb)%vol_tot / ( buildings(nb)%height_storey )
     
    15711552                theta_air_10 = theta_air !< Note the temperature with 10 W/m2 of heating
    15721553
    1573                
    15741554                phi_hc_nd_un = phi_hc_nd_10 * ( theta_air_set - theta_air_0 )  &
    15751555                                            / ( theta_air_10  - theta_air_0 )            !< Eq. (C.13)
     
    16421622                            ) / facade_element_area !< [W/m2] , observe the directional convention in PALM!
    16431623             surf_usm_v(l)%waste_heat(m) = q_waste_heat
    1644              
    16451624          ENDDO !< Vertical surfaces loop
    1646 
    16471625       ENDIF !< buildings(nb)%on_pe
    16481626    ENDDO !< buildings loop
     
    17241702!-----------------------------------------------------------------------------!
    17251703 SUBROUTINE im_check_data_output( var, unit )
    1726        
    1727     IMPLICIT NONE
    1728    
     1704
    17291705    CHARACTER (LEN=*) ::  unit   !<
    17301706    CHARACTER (LEN=*) ::  var    !<
     
    17711747!   USE control_parameters,
    17721748!       ONLY: message_string
    1773        
    1774    IMPLICIT NONE
    17751749   
    17761750 END SUBROUTINE im_check_parameters
     
    17841758 SUBROUTINE im_define_netcdf_grid( var, found, grid_x, grid_y, grid_z )
    17851759
    1786    IMPLICIT NONE
    17871760   
    17881761   CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN)  ::  var
     
    18311804                               nzb_do, nzt_do )
    18321805
    1833    USE indices
    1834    
    1835    USE kinds
    1836          
    1837    IMPLICIT NONE
    1838    
     1806    USE indices
     1807
     1808    USE kinds
     1809
    18391810    CHARACTER (LEN=*) ::  variable !<
    18401811
     
    19711942    USE control_parameters,                                                    &
    19721943        ONLY:  indoor_model
    1973    
    1974     IMPLICIT NONE
     1944
    19751945
    19761946    CHARACTER (LEN=80) ::  line  !< string containing current line of file PARIN
Note: See TracChangeset for help on using the changeset viewer.