当日のプレゼン資料

2016年9月23日 BELCA
「オフィスビル等の省エネに関する新技術説明会」
室内環境連携型
動的空調システムシミュレーション
ACE-Vids
(Air Conditioning ＆ Environment
nvironment--Vi
Visual
sual Dynamic Simulator)
技術開発研究所
中村 元
0
目次
●会社紹介と開発経緯
●ACE
ACE--Vids 概要
▶計算デモ
●シミュレーション事例➀ 人工気象室の空調制御の最適化
▶解析結果の動画
●シミュレーション事例➁ アクティブスウィング制御の適用範囲の検討
▶解析結果の動画
●シミュレーション事例➂ 送風温度リセット制御の効果
●まとめ
●参考文献
1
会社紹介と開発経緯
建築設備の設計・施工
（主に空調分野）
1993年
技術研究所開設
（長野県茅野市）
Willis Carｒier
（1876-1950）
1914米国キヤリア社設立
1930年
東洋キヤリア工業設立
2015年11月
ACE-Vids発表
2004年～
LCEM開発
2009年ACE-Vids
開発スタート
1969年(工事部門独立)
新日本空調（株）設立
2
ACE--Vids 概要 開発の背景
ACE
ZEB化要素技術
ZEB
化要素技術
室内環境の快適性向上と
省エネルギーを両立する
空調システムと制御技術
室内環境と省エネルギー
を同時に評価するソフト
がないため、正当な評価
ができない
タスク・アンビエント空調
アクティブスウィング制御
3
ACE--Vids 概要 ソフト連携イメージ
ACE
これまで個別に存在していた
室内環境とエネルギーの評価ソフトを・・・
気流解析ソフト（CFD）
空調システムシミュレーション
室内環境評価
エネルギー評価
室内環境連携型動的
室内環境連携型
動的空調シミュレーション
空調シミュレーション
ACE--Vids（Air Conditioning & EnvironmentACE
Environment-Visual Dynamic Simulator）
4
ACE--Vids 概要 ソフト連携イメージ
ACE
汎用流体解析(CFD)
汎用流体解析
(CFD)
FlowDesigner
室内温湿度
動的空調
動的
空調システムシミュレーション（
システムシミュレーション（自社開発
自社開発）
）
MATLAB/Simulink
MATLAB/
Simulink
T
調節計
給気風量・
温湿度
室内環境
温熱感
【快適性
快適性】
】
空調システム
空調
システム
同時同列での
同時同列での
評価が可能
消費エネルギー量
【省エネルギー性
省エネルギー性】】
5
ACE--Vids 概要 ソフト連携イメージ
ACE
コントロールファイル
を読み込み、計算
センサー情報を出力
センサー情報を
（室内温湿度など）
外部連携機能
を使用
センサーファイル
（sensor.dat)
センサーファイルを
センサーファイルを
読み込み、計算
コントロールファイル
（control.dat
control.dat））
システムシミュレーション
から境界条件を出力
から境界条件を
出力
（給気風量・温湿度など）
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シミュレーション事例➀
シミュレーション事例
➀ 人工気象室の空調制御の最適化
ダクトモデル
-K-
air_out
m32kg1
air_in
ダクトモデル
9500
Constant1
RA
Ga,tcao,xscao
Tsa_co
Terminator3
室内マルチセンサモデル
DPT_co
HR_co
Terminator13
xsco
air_out
air_in
Tswco
Terminator2
air_in
duct_delay1
CFD_ROOM
Out1
In1
kasituki
HRco
室内モデル
加熱コイルモデル
xsco
Ta_multi_sensor
air_out
air_in
Water_in
wet
Constant2
Ga,tcai,xscai
air_in
DPTco
Ga,tcao,xscao
water_out
Water_out
drain
cooling coil
9500
Tsaco
Ga,tcao,xscao
water_out
water_In
air_out
Terminator9
冷却・減湿コイルモデル
air_out
SA
duct_delay2
water_In
Terminator7
drain
heating coil
Tw_sensor1
Water_out
[G]
Tswco
Goto6
Water_in
Gw,tcwo
Tw_sensor
Terminator4
Terminator8
Terminator15
106
Gwh2
50
water_in water_out_A
ci
Gwh1
water_out_B
tcwi_c
加熱コイル三方弁モデル
water_in water_out_A
ci
MV3_simple
4.3
water_out_B
MV3_simple1
50
water_in1
water_in
water_out
Terminator1
[G]
冷却減湿コイル
三方弁モデル
室内温度調節計モデル
室内相対湿度調節計モデル
Terminator10
From6
water_out
Gwh3
tcwi
Tank2
pipe_mix1_3
Terminator12
HC_MV
CC_MV
water_out_A water_in
Terminator5
冷水境界
条件
max
MinMax
Water_out
Water_in
water_out_B
Tswco
ci
Out1
In1
Out2
SP
ROOM_PID
Out1
In
Out2
SP
50
RH_PID
MV3_simple2
Tw_sensor2
28
ROOM_SP
RH_SP
water_in1
送水温度制御
三方弁モデル
ハンチング
PID最適化
PID
最適化
water_out
tcwi
pipe_mix1_1
In1 Out1
boiler
Terminator6
温水発生器モデル
Out1
In1
Out2
SP
tcwi_h_PID
50
tcwi_h_SP
送水温度調節計モデル
7
事例➁
事例
➁ アクティブスウィング制御（当社開発の空調制御手法）
冷房時に，室温を「快適モード」
冷房時に，室温を「快適モード
」(26
(26℃
℃)と
「省エネモード
省エネモード」
」(28
(28℃
℃)の2段階に変化させる
温度スィング
湿度スィング
環境変動
温冷感
快適性
「快」運転
「適」運転
省エネモード
「快」運転
「適」運転
「快」運転
室温が下がる際に、
室温が下がる際に、
｢温冷感のオーバーシュート
温冷感のオーバーシュート｣｣
が生じ，実際の温度変化以上
が生じ，
実際の温度変化以上
に快適に感じる
に快適に
感じる
省エネモード
平均室温を上昇させ、コイル負荷を削減し、
温熱快適性と省エネ性を両立
8
ACE--Vids
ACE
Vids解析結果（送風温度
解析結果（送風温度18
18℃
℃, VAV最小風量
VAV最小風量50%
50%）
）
室内顕熱負荷：5
室内顕熱負荷：
50W/m2
室内顕熱負荷：40W/m
室内顕熱負荷：
40W/m2
省エネモード時の
室温が27.5℃以上
温度が26.5～
温度が26.5
～27.5
27.5℃
℃を
またげば制御成立と判定
快適モード時の
室温が26.5℃以下
アクティブスウィング制御・成立
アクティブスウィング制御・不成立
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ACE--Vids
ACE
Vids解析結果のまとめ
解析結果のまとめ
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実測時
VAV最小風量50％
[
送
風 18
設
定
温
度 14
℃
]
VAV最小風量25％
10
30
35
40
45
50
55
60
65
室内顕熱負荷 [W/㎡]
アクティブスウィング制御が成立する室内顕熱負荷の範囲
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事例➂
事例
➂ 送風温度
送風温度リセット
リセット制御
制御
SA=16℃
送風初期温度14
送風初期温度
14℃
℃
INV>L+10%
負荷が小さいと
0.5℃
℃
NO ＋0.5
負荷が大きいと
－0.5
0.5℃
℃
YES
INV<90%
：温度センサ PID ：PID調節計
T
INV ：インバータ装置
：自動弁
YES
SaRS
：送風温度リセット制御
天井内
NO
SA=SA-0.5
SA=SA+0.5
上限22
上限
22℃
℃
送風温度リセット制御付き送風温度制御
SA<22℃
NO
SaRS
PID
YES
OA
T
EA
SA>14℃
YES
下限14
下限
14℃
℃
NO
SA=14℃
SA=22℃
INV
冷水
天井隠蔽型FCU
可変風量制御
空調ゾーン
PID
SA：送風温度設定値
INV：インバータ出力値
T
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送風温度
送風
温度リセット制御の効果
リセット制御の効果（
（4時間後の室内温湿度
時間後の室内温湿度分布）
分布）
温度分布
相対湿度分布
上昇
送風温度14
送風温度
14℃
℃
送風温度リセット制御
（VAV
VAV最小風量
最小風量50
50％）
％）
（VAV
VAV最小風量
最小風量50
50％）
％）
14
送風温度
送風
温度リセット制御の効果（消費電力）
リセット制御の効果（消費電力）
リセット制御時の消費電力合計値は、
14・16・18℃固定の最小値に近い
40
35
35
30
30
[kW]
消費電力[kW]
消費電力
40
熱源システム
消費電力は減少
25
20
15
10
25
20 送風機
熱源システム
15
合計
10
5
5
0
0
14℃
固定
16℃
固定
18℃ リセット
固定 制御
送風機消費
最小風量50
最小風量
50％
％
電力が増加
14℃
固定
16℃
固定
送風機
熱源システム
合計
18℃ リセット
固定 制御
最小風量25
最小風量
25％
％
リセット制御によって、室内環境の均一性（≒快適性）を維持
リセット制御によって、室内環境の均一性（≒
しながら、消費エネルギーを抑制することができる
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まとめ
■まとめ
室内環境とエネルギー評価を行うソフトを一体化した室内環境
室内環境とエネルギー評価を行うソフトを一体化
した室内環境
連携型動的空調シミュレーション（（ACE
連携型動的空調シミュレーション
ACE--Vids）を開発し、その効果
を示した。
➀室内環境の快適性とシステムの省エネ性を同時同列に評価
②制御における過渡的な変動を考慮した動的な解析
③システム構成の拡張性や柔軟性
（室内環境～二次側空調システム～一次側熱源システム）
④評価方法の多様性
（三次元空間分布、非定常現象の瞬時値・積算値）
ZEB化達成のための要素技術や実物件の解析評価
ツールとして大きな意義がある
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今後の展開と参考文献
■今後の展開
・高度な空調制御を伴うシステムの導入支援ツールとして活用する
・システム側パーツ開発により、活用範囲の拡大を図る。
・現段階では社内の研究開発・設計検討用のツールとして利用する
■空気調和・衛生工学会論文集
「室内気流連成型動的空調システムシミュレーションに関する研究」
（第１報）冷却減湿コイルの潜熱処理動的特性と人工気象室を対象とした
（第１報）冷却減湿コイルの潜熱処理動的特性と人工気象室
を対象とした
計算精度検証 [2012
[2012年
年9月]
アクティブスウィング制御
（第２報）非定常温度環境下での温冷感を利用した空調の冷房運転
（第２報）非定常温度環境下での温冷感を利用した空調
の冷房運転 における
運用条件の検証 [2015
[2015年
年6月]
（第３報）非定常温度環境下での温冷感を利用した空調の冷房運転
（第３報）非定常温度環境下での温冷感を利用した空調
の冷房運転 における
送風温度リセット制御とデマンド抑制制御が与え
送風温度リセット制御
とデマンド抑制制御が与え る影響 [2016
[2016年
年1月]
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御清聴ありがとうございました
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