Microsoft PowerPoint _BELCA新技術説明会_ACE-Vids_新日本空調_02

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さみてっちがわら
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1 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-Visual Dynamic Simulator) 技術開発研究所中村元 0

2 目次会社紹介と開発経緯 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

3 会社紹介と開発経緯建築設備の設計施工 ( 主に空調分野 ) Willis Carrier ( ) 1914 米国キヤリア社設立 1993 年技術研究所開設 ( 長野県茅野市 ) 2004 年 ~ LCEM 開発 2015 年 11 月 ACE-Vids 発表 2009 年 ACE-Vids 開発スタート 1930 年東洋キヤリア工業設立 1969 年 ( 工事部門独立 ) 新日本空調 ( 株 ) 設立 2

4 ACE-Vids 概要 ZEB 化要素技術開発の背景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

5 ACE-Vids 概要ソフト連携イメージ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動的空調シミュレーション ACE-Vids Vids(Air Conditioning & Environment-Visual Dynamic Simulator) 4

6 ACE-Vids 概要ソフト連携イメージ汎用流体解析 (CFD) FlowDesigner 室内温湿度動的空調空調システムシミュレーション ( 自社開発 ) MATLAB/Simulink T 調節計給気風量温湿度室内環境空調システム温熱感快適性快適性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

7 ACE-Vids 概要ソフト連携イメージコントロールファイルを読み込み計算コントロールファイル (control.dat) センサー情報を出力 ( 室内温湿度など ) 外部連携機能を使用システムシミュレーションから境界条件を出力 ( 給気風量温湿度など ) センサーファイル (sensor.dat) センサーファイルを読み込み計算 6

8 シミュレーション事例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人工気象室の空調制御の最適化シミュレーション事例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人工気象室の空調制御の最適化 -Km32kg1 In1 Out1 kasituki air_in air_out duct_delay2 air_in air_out duct_delay1 air_in water_in air_out water_out drain cooling coil Water_in Water_out Tswco Tw_sensor1 Water_in Water_out Tswco Tw_sensor Terminator9 Terminator8 Terminator7 Terminator4 Terminator3 Terminator2 Terminator13 air_in air_out Tsaco DPTco HRco xsco Ta_multi_sensor [G] Goto Constant Constant1 SA wet RA CFD_ROOM air_in water_in air_out water_out drain heating coil Tsa_co Ga,tcai,xscai Ga,tcao,xscao DPT_co Ga,tcao,xscao Gw,tcwo xsco Ga,tcao,xscao HR_co 冷却減湿コイルモデル室内モデルダクトモデルダクトモデル加熱コイルモデル室内温度調節計モデル室内マルチセンサモデル 7 50 tcwi_h_sp In1 SP Out1 Out2 tcwi_h_pid 4.3 tcwi_c water_in1 tcwi water_out pipe_mix1_3 water_in1 tcwi water_out pipe_mix1_1 In1 Out1 boiler Water_in Water_out Tswco Tw_sensor2 Terminator8 Terminator6 Terminator5 Terminator15 Terminator12 Terminator10 Terminator1 water_in water_out Tank2 28 ROOM_SP In1 SP Out1 Out2 ROOM_PID 50 RH_SP In SP Out1 Out2 RH_PID max MinMax water_in ci water_out_a water_out_b MV3_simple2 water_in ci water_out_a water_out_b MV3_simple1 water_in ci water_out_a water_out_b MV3_simple 50 Gwh3 106 Gwh2 50 Gwh1 [G] From6 CC_MV HC_MV 冷水境界条件冷却減湿コイル三方弁モデル加熱コイル三方弁モデル温水発生器モデル送水温度制御三方弁モデル送水温度調節計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ハンチングハンチング PID PID 最適化最適化

9 事例 ➁ アクティブスウィング制御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 (26 ) と省エネモード (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快運転適運転快運転省エネモード省エネモード室温が下がる際に温冷感のオーバーシュートが生じ, 実際の温度変化以上に快適に感じる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

10 ACE-Vids 解析結果 ( 送風温度 18, VAV 最小風量 50%) 室内顕熱負荷 :50W/m 2 省エネモード時の室温が 27.5 以上室内顕熱負荷 :40W/m 2 温度が 26.5~27.5 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 10

11 度 [ ACE-Vids 解析結果のまとめ送風設定温度実測時 VAV 最小風量 50% ] 10 VAV 最小風量 25% 室内顕熱負荷 [W/ m2 ] 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 12

12 事例 ➂ 送風温度リセットリセット制御 SA=16 送風初期温度 14 OA EA T : 温度センサ PID :PID 調節計 INV : インバータ装置 : 自動弁 SaRS : 送風温度リセット制御天井内送風温度リセット制御付き送風温度制御 SaRS PID T INV INV>L+10% YES INV<90% YES SA<22 YES SA>14 YES NO NO 負荷が小さいと +0.5 負荷が大きいと -0.5 SA=SA-0.5 SA=SA+0.5 上限 22 NO 下限 14 NO SA=14 SA=22 冷水天井隠蔽型 FCU 可変風量制御 PID SA: 送風温度設定値 INV: インバータ出力値空調ゾーン T 13

13 送風温度温度リセット制御の効果 (4 時間後の室内温湿度分布 ) 温度分布相対湿度分布上昇送風温度 14 (VAV 最小風量 50%) 送風温度リセット制御 (VAV 最小風量 50%) 14

14 送風温度温度リセット制御の効果 ( 消費電力 ) 熱源システム消費電力は減少リセット制御時の消費電力合計値は固定の最小値に近い消費電力 [kw] [kw] 送風機熱源システム 15 合計 10 送風機熱源システム合計固定送風機消費電力が増加 16 固定 18 固定リセット制御 0 14 固定 16 固定 18 固定最小風量 50% 最小風量 25% リセット制御リセット制御によって室内環境の均一性 ( 快適性 ) を維持しながら消費エネルギーを抑制することができる 16

15 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-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 17

16 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人工気象室を対象とした計算精度検証 [2012 年 9 月 ] ( 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の冷房運転における運用条件の検証 [2015 年 6 月 ] アクティブスウィング制御 ( 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る影響 [2016 年 1 月 ] 18

17 御清聴ありがとうございました 19

三建設備工業つくばみらい技術センター汎用機器を用いた潜熱処理システムの運転実績

三建設備工業つくばみらい技術センター汎用機器を用いた潜熱処理システムの運転実績三建設備工業技術本部技術研究所佐藤英樹キーワード / ZEB 潜熱処理システム汎用機器 1. はじめに三建設備工業つくばみらい技術センターでは, ゼロエネルギービル (ZEB) をめざして, 地中熱利用の天井放射空調システムを中心とした改修工事を行い 1),2010 年 1 月より運用を開始した 2011 年度は,