enok/src/kjor.rs

//! Kjører en fullstendig energiberegning: fra bygningsbeskrivelse til energikarakter.

use crate::data::Datakilde;
use crate::klima::{korreksjon, tmy, Vaerdata, REFERANSEKLIMA};
use crate::merking::{karakter, Energikarakter};
use crate::modell::lost::{Forutsetning, Lost};
use crate::modell::Bygning;
use crate::motor::{iso52016::Systemtilskudd, simuler, Timeserie, Varmetapsbudsjett};
use crate::systemer::{self, Effektbehov, Energibudsjett, Levert, Systemoppsett};
use crate::Result;
use serde::Serialize;

/// Alt som kommer ut av én beregning.
pub struct Resultat {
    pub bygning: Bygning,
    pub lost: Lost,
    pub vaerdata: Vaerdata,
    pub klimanavn: String,
    pub varmetap: Varmetapsbudsjett,
    pub timeserie: Timeserie,
    pub systemer: Systemoppsett,
    pub budsjett: Energibudsjett,
    pub levert: Levert,
    pub karakter: Energikarakter,
    pub effektbehov: Effektbehov,
    pub solceller: Option<crate::systemer::solcelle::Produksjon>,
    pub merknader: Vec<String>,
}

/// Kompakt, serialiserbart sammendrag for `resultat.json`.
#[derive(Serialize)]
pub struct Sammendrag<'a> {
    pub navn: &'a str,
    pub kategori: &'a str,
    pub byggeaar: i32,
    pub oppvarmet_bra: f64,
    pub klimasted: &'a str,
    pub referanseklima: &'a str,
    pub varmetapsbudsjett: &'a Varmetapsbudsjett,
    pub energibudsjett: &'a Energibudsjett,
    pub netto_spesifikk: f64,
    pub levert: &'a Levert,
    pub energikarakter: &'a Energikarakter,
    pub effektbehov: &'a Effektbehov,
    pub forutsetninger: &'a [Forutsetning],
    pub merknader: &'a [String],
    pub maanedsverdier: Maanedsverdier,
}

#[derive(Serialize)]
pub struct Maanedsverdier {
    pub maaned: [&'static str; 12],
    pub romoppvarming: [f64; 12],
    pub ventilasjonsvarme: [f64; 12],
    pub varmtvann: [f64; 12],
    pub vifter_pumper: [f64; 12],
    pub belysning: [f64; 12],
    pub utstyr: [f64; 12],
    pub kjoling: [f64; 12],
    pub utetemperatur: [f64; 12],
}

impl Resultat {
    pub fn sammendrag(&self) -> Sammendrag<'_> {
        let m = |s: &[f64]| Timeserie::maaned_kwh(s);
        let mut vifter_pumper = m(&self.timeserie.vifter);
        let pumper = m(&self.timeserie.pumper);
        let mut kjoling = m(&self.timeserie.romkjoling);
        let ventkjol = m(&self.timeserie.ventilasjonskjoling);
        for i in 0..12 {
            vifter_pumper[i] += pumper[i];
            kjoling[i] += ventkjol[i];
        }
        Sammendrag {
            navn: &self.lost.navn,
            kategori: self.lost.kategori.nokkel(),
            byggeaar: self.lost.byggeaar,
            oppvarmet_bra: self.lost.bra,
            klimasted: &self.klimanavn,
            referanseklima: REFERANSEKLIMA,
            varmetapsbudsjett: &self.varmetap,
            energibudsjett: &self.budsjett,
            netto_spesifikk: self.budsjett.netto_spesifikk(self.lost.bra),
            levert: &self.levert,
            energikarakter: &self.karakter,
            effektbehov: &self.effektbehov,
            forutsetninger: &self.lost.forutsetninger,
            merknader: &self.merknader,
            maanedsverdier: Maanedsverdier {
                maaned: crate::MAANEDER,
                romoppvarming: m(&self.timeserie.romoppvarming),
                ventilasjonsvarme: m(&self.timeserie.ventilasjonsvarme),
                varmtvann: m(&self.timeserie.varmtvann),
                vifter_pumper,
                belysning: m(&self.timeserie.belysning),
                utstyr: m(&self.timeserie.utstyr),
                kjoling,
                utetemperatur: self.vaerdata.maanedsmiddeltemperatur(),
            },
        }
    }
}

/// Henter værdata for bygningen: egen EPW-fil, oppgitt kommune, eller referanseklimaet.
pub fn hent_klima(b: &Bygning) -> Result<(Vaerdata, String, bool)> {
    if let Some(sti) = &b.klima.epw {
        let v = Vaerdata::fra_fil(sti)?;
        // Er kommunen oppgitt, gjelder den for oppslaget av klimakorrigeringsfaktoren.
        // Da er navnet uavhengig av hvordan stedsnavnet er skrevet inne i klimafilen.
        let navn = b.klima.kommune.clone().unwrap_or_else(|| v.sted.clone());
        let er_referanse = crate::data::normaliser_stedsnavn(&navn)
            == crate::data::normaliser_stedsnavn(REFERANSEKLIMA);
        return Ok((v, navn, er_referanse));
    }
    // Uten kommune, men med posisjon, velges klimastedet nærmest posisjonen.
    let sted = match (&b.klima.kommune, b.klima.posisjon) {
        (Some(k), _) => k.clone(),
        (None, Some([bredde, lengde])) => {
            tmy::naermeste_kommune(&crate::klima::geo::Posisjon { bredde, lengde })?.0
        }
        (None, None) => REFERANSEKLIMA.to_string(),
    };
    let er_referanse = crate::data::normaliser_stedsnavn(&sted)
        == crate::data::normaliser_stedsnavn(REFERANSEKLIMA);
    let v = tmy::for_kommune(&sted)?;
    Ok((v, sted, er_referanse))
}

pub fn kjor(b: &Bygning, kilde: &Datakilde) -> Result<Resultat> {
    let lost = Lost::fra(b, kilde)?;
    let (vaerdata, klimanavn, er_referanse) = hent_klima(b)?;
    kjor_med_klima(b, kilde, lost, vaerdata, klimanavn, er_referanse)
}

pub fn kjor_med_klima(
    b: &Bygning,
    kilde: &Datakilde,
    lost: Lost,
    vaerdata: Vaerdata,
    klimanavn: String,
    er_referanse: bool,
) -> Result<Resultat> {
    let varmetap = Varmetapsbudsjett::beregn(&lost);
    let systemer_oppsett = systemer::sett_opp_systemer(b, &lost, kilde)?;
    let mut merknader = systemer_oppsett.merknader.clone();
    if b.klima.kommune.is_none() && b.klima.epw.is_none() {
        if let Some([bredde, lengde]) = b.klima.posisjon {
            let bygg = crate::klima::geo::Posisjon { bredde, lengde };
            let stasjon = crate::klima::geo::Posisjon {
                bredde: vaerdata.bredde,
                lengde: vaerdata.lengde,
            };
            merknader.push(format!(
                "Klimastedet {klimanavn} er valgt ut fra posisjonen {bredde:.4}° nord, {lengde:.4}° øst, \
                 {:.0} km unna. Sett `kommune` under [klima] for å velge et annet.",
                bygg.avstand_km(&stasjon)
            ));
        }
    }
    merknader.extend(
        crate::modell::kontroll::kontroller(b)
            .into_iter()
            .map(|m| m.melding),
    );

    // Tap fra varmerør og bereder som står i en uoppvarmet sone varmer den sonen, og
    // reduserer dermed varmetapet gjennom etasjeskilleren. Andelen som avgis i den
    // oppvarmede delen teller som uregulerbart varmetilskudd der.
    let tappevannstap = systemer::tappevannstilskudd_totalt(&lost, &systemer_oppsett);
    let sone_tappevann: f64 = lost
        .soner
        .iter()
        .map(|s| s.andel_tappevannstap)
        .sum::<f64>()
        .min(1.0);
    let tilskudd = Systemtilskudd {
        tappevann: tappevannstap * systemer_oppsett.tappevann_tap_i_sone * (1.0 - sone_tappevann),
        sone_fast: lost
            .soner
            .iter()
            .map(|s| s.fast_effekt + tappevannstap * s.andel_tappevannstap)
            .collect(),
        sone_andel_romvarme: lost
            .soner
            .iter()
            .map(|s| {
                s.andel_distribusjonstap * systemer_oppsett.distribusjon_tap_ut
                    / (1.0 - systemer_oppsett.distribusjon_tap_ut).max(1e-6)
            })
            .collect(),
    };
    let timeserie = simuler(&lost, &vaerdata, tilskudd)?;
    let budsjett = systemer::energibudsjett(&timeserie, &systemer_oppsett);

    let solceller = b.solcelle.as_ref().map(|s| {
        systemer::solcelle::beregn(s, &vaerdata, &timeserie, &systemer_oppsett, lost.albedo)
    });
    let (egenbruk, eksportert) = solceller
        .as_ref()
        .map(|p| (p.egenbruk_kwh, p.eksportert_kwh))
        .unwrap_or((0.0, 0.0));

    let korrigering = if er_referanse {
        None
    } else {
        let tabell = kilde.klimakorreksjon()?;
        let klimaavhengig = systemer::klimaavhengig_spesifikk(&budsjett, lost.bra);
        let k = korreksjon::korriger(&tabell, &klimanavn, lost.kategori, klimaavhengig);
        if k.is_none() {
            merknader.push(format!(
                "Fant ingen klimakorrigeringsfaktor for «{klimanavn}». Energiytelsen er oppgitt i lokalt \
                 klima og er ikke sammenlignbar med energimerkeskalaen."
            ));
        }
        k
    };

    let vekting = kilde.vekting()?;
    let levert = systemer::levert(
        &budsjett,
        &vekting,
        lost.bra,
        korrigering,
        egenbruk,
        eksportert,
    );
    let skala = kilde.skala()?;
    let karakter = karakter(
        skala.for_kategori(lost.kategori)?,
        levert.spesifikk_vektet,
        lost.skala_areal,
    );
    let effektbehov = systemer::effektbehov(&timeserie, &systemer_oppsett);

    Ok(Resultat {
        bygning: b.clone(),
        lost,
        vaerdata,
        klimanavn,
        varmetap,
        timeserie,
        systemer: systemer_oppsett,
        budsjett,
        levert,
        karakter,
        effektbehov,
        solceller,
        merknader,
    })
}