Ottimizzazione del tracciato

Quando si genera un tracciato delle tubazioni con lo strumento MST (Minimum Spanning Tree, albero di copertura minimo), TESSA collega tutti gli edifici con la lunghezza totale di tubazione più breve. È rapido e produce sempre un albero connesso, ma potrebbe non essere la rete più economica da costruire o da esercire: una breve deviazione lungo un corridoio stradale esistente può talvolta valere la lunghezza aggiuntiva, e un tracciato che minimizza i costi può differire da uno che minimizza le perdite di calore.

Lo strumento Optimise layout permette di rieseguire il tracciato con una funzione obiettivo orientata ai costi.

Come funziona il tracciato MST predefinito

L'algoritmo di tracciato predefinito:

1. Prende i percorsi candidati delle tubazioni (strade o collegamenti in linea retta, a seconda delle impostazioni) e forma una matrice delle distanze tra tutti i possibili punti di connessione.
2. Calcola l'albero di copertura minimo — il sottografo connesso con il peso totale minimo degli archi (distanza).
3. Traccia le tubazioni lungo quegli archi, collegando le sottostazioni degli edifici come foglie.

Il risultato è la rete ad albero di lunghezza minima. È sempre connessa, non contiene mai anelli ed è rapida da calcolare.

L'algoritmo di ottimizzazione

Lo strumento Optimise layout applica un ciclo euristico di raffinamento sopra l'MST. Funziona perturbando in modo casuale le lunghezze degli archi nella matrice delle distanze e ricalcolando l'MST, verificando a ogni iterazione se il nuovo tracciato migliora l'obiettivo scelto.

flowchart TD
    A["Inizio: tracciato MST iniziale"] --> B["Perturbare le lunghezze degli archi<br/>nella matrice delle distanze"]
    B --> C["Ricalcolare l'MST"]
    C --> D["Valutare la funzione di costo<br/>(cost / heat_total / heat_loss)"]
    D --> E{"Migliorato?"}
    E -->|"Sì"| F["Accettare il nuovo tracciato<br/>come migliore corrente"]
    E -->|"No"| G["Scartare la perturbazione"]
    F --> H{"Convergenza o<br/>iterazioni massime?"}
    G --> H
    H -->|"No"| B
    H -->|"Sì"| I["Restituire il tracciato migliore"]

    classDef step fill:#fff3e0,stroke:#ED6000,stroke-width:1.5px,color:#bf360c
    classDef decision fill:#bbdefb,stroke:#0d47a1,stroke-width:1.5px,color:#0d47a1
    classDef terminal fill:#c8e6c9,stroke:#2e7d32,stroke-width:1.5px,color:#1b5e20

    class A,B,C,D,F,G,I step
    class E,H decision

Per ogni tracciato candidato, lo strumento esegue l'intera pipeline di dimensionamento delle tubazioni e di simulazione per calcolare l'obiettivo.

Obiettivi di ottimizzazione

L'obiettivo cost è di solito la scelta giusta. Vale la pena provare heat_loss quando la temperatura di mandata è alta e la rete si estende su un'area ampia.

Quando utilizzare l'ottimizzazione

Lo strumento di ottimizzazione richiede tempi sensibilmente più lunghi dello strumento MST — a ogni iterazione la rete viene ridimensionata e risimulata. Per un quartiere con centinaia di edifici possono occorrere diversi minuti.

Utilizzarlo quando:

• Il tracciato MST iniziale sembra seguire percorsi inutilmente lunghi.
• Sono state definite zone di esclusione e si vuole trovare il percorso a costo minimo che le aggira.
• Si vuole verificare che il tracciato MST sia vicino all'ottimo prima di finalizzare il progetto.

Per un primo progetto rapido il tracciato MST predefinito è di solito sufficiente.

Zone di esclusione

Come lo strumento MST, l'ottimizzatore rispetta le zone di esclusione — aree in cui non si possono tracciare tubazioni. Definire le zone di esclusione nell'editor dei livelli dell'area di studio prima di eseguire uno dei due strumenti.

Dove proseguire

• Generare automaticamente il tracciato — come eseguire gli strumenti MST e di ottimizzazione dall'interfaccia.
• Dimensionamento e idraulica della rete — il dimensionamento delle tubazioni eseguito a ogni iterazione di ottimizzazione.
• Simulazione della rete — il modello delle perdite di calore utilizzato nell'obiettivo heat_loss.