(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内の温熱気流分布を考慮しつつ空調システムを解析する方法であって、
室内のモデルと空調設備のモデルとを用意するとともに、前記空調設備から前記室内への給気温度、室内温度、及び前記室内から前記空調設備への還気温度を保存可能な温度保存用ファイルを用意し、
そして、前記温度保存用ファイルから最新の前記給気温度を読み出し、その読み出された給気温度及び前記室内のモデルを用いて前記室内の温熱気流分布を解析処理し、前記還気温度及び室内温度が一定値に収束するか、或いは、前記解析処理の時間が所定時間に達するまで計算を繰り返し、その計算された還気温度及び室内温度を前記温度保存用ファイルに保存する還気温度計算処理と、
前記温度保存用ファイルから最新の前記還気温度及び室内温度を読み出し、その読み出された室内温度と設定目標温度とに基づいて給気温度の操作量を決定し、該決定された操作量に基づいて前記空調設備のモデルを用いて前記給気温度が一定値に収束するか、或いは、前記解析処理の時間が所定時間に達するまで計算を繰り返し、その計算された給気温度を前記温度保存用ファイルに保存する給気温度計算処理と、
を直接的に交互に繰り返すことを特徴とする空調システム解析方法。
【請求項２】
室内の温熱気流分布を考慮しつつ空調システムを解析する方法であって、
室内のモデルと空調設備のモデルとを用意するとともに、前記空調設備から前記室内への給気風量、室内温度、及び前記室内から前記空調設備への還気風量を保存可能な風量保存用ファイルを用意し、
そして、前記風量保存用ファイルから最新の前記給気風量を読み出し、その読み出された給気風量及び前記室内のモデルを用いて前記室内の温熱気流分布を解析処理し、前記還気風量及び室内温度が一定値に収束するか、或いは、前記解析処理の時間が所定時間に達するまで計算を繰り返し、その計算された還気風量及び室内温度を前記風量保存用ファイルに保存する還気風量計算処理と、
前記風量保存用ファイルから最新の前記還気風量及び室内温度を読み出し、その読み出された室内温度と設定目標温度とに基づいて給気風量の操作量を決定し、該決定された操作量に基づいて前記空調設備のモデルを用いて給気風量が一定値に収束するか、或いは、前記解析処理の時間が所定時間に達するまで計算を繰り返し、その計算された給気風量を前記風量保存用ファイルに保存する給気風量計算処理と、
を直接的に交互に繰り返すことを特徴とする空調システム解析方法。
【請求項３】
前記室内のモデル、前記空調設備のモデル及び前記温度又は風量保存用ファイルを電子計算機内に用意するとともに、前記還気温度又は還気風量計算処理及び前記給気温度又は還気風量計算処理を、前記電子計算機内で実行する請求項１乃至請求項２のいずれかに記載された空調システム解析方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、室内の温熱気流分布を考慮しつつ空調システムを解析する方法に関し、特に、電子計算機内に用意した室内のモデルと空調設備のモデルとを用いた解析方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】
ある室内の温熱気流分布を解析する従来の方法としては、実際の実験室を用いて行う方法が主流であった。つまり、空調実験室としての部屋を用意し、その部屋内に必要な温度センサ等を適宜配置する一方、その室内の例えばインテリアゾーン用の空調設備やペリメータゾーン用の空調設備をセンサ出力値に応じて制御することにより、空調実験室内の温熱気流を実際に変化させてそれをセンサ等によって検出するというものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように実際の実験室を利用する方法では、設備上の制約から対象としての実験室や空調設備が限定されてしまい、多種多様な解析を行うことは極めて困難であった。
電子計算機を利用した従来の解析方法にあっては、主として空調設備のモデルのみを利用して計算が行われていたため、実際の実験室と比べて遜色ない高精度の解析を行うことが困難であった。
【０００４】
本発明は、このような従来の未解決の課題に着目してなされたものであって、室内のモデルと空調設備のモデルとの両方を用いることにより室内の温熱気流分布を考慮した空調システムの解析方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、室内の温熱気流分布を考慮しつつ空調システムを解析する方法であって、室内のモデルと空調設備のモデルとを用意するとともに、前記空調設備から前記室内への給気温度、室内温度、及び前記室内から前記空調設備への還気温度を保存可能な温度保存用ファイルを用意し、そして、前記温度保存用ファイルから最新の前記給気温度を読み出し、その読み出された給気温度及び前記室内のモデルを用いて前記室内の温熱気流分布を解析処理し、前記還気温度及び室内温度が一定値に収束するか、或いは、前記解析処理の時間が所定時間に達するまで計算を繰り返し、その計算された還気温度及び室内温度を前記温度保存用ファイルに保存する還気温度計算処理と、前記温度保存用ファイルから最新の前記還気温度及び室内温度を読み出し、その読み出された室内温度と設定目標温度とに基づいて給気温度の操作量を決定し、該決定された操作量に基づいて前記空調設備のモデルを用いて前記給気温度が一定値に収束するか、或いは、前記解析処理の時間が所定時間に達するまで計算を繰り返し、その計算された給気温度を前記温度保存用ファイルに保存する給気温度計算処理と、を直接的に交互に繰り返すようにした。
【０００６】
また、請求項２に係る発明は、室内の温熱気流分布を考慮しつつ空調システムを解析する方法であって、室内のモデルと空調設備のモデルとを用意するとともに、前記空調設備から前記室内への給気風量、室内温度、及び前記室内から前記空調設備への還気風量を保存可能な風量保存用ファイルを用意し、そして、前記風量保存用ファイルから最新の前記給気風量を読み出し、その読み出された給気風量及び前記室内のモデルを用いて前記室内の温熱気流分布を解析処理し、前記還気風量及び室内温度が一定値に収束するか、或いは、前記解析処理の時間が所定時間に達するまで計算を繰り返し、その計算された還気風量及び室内温度を前記風量保存用ファイルに保存する還気風量計算処理と、前記風量保存用ファイルから最新の前記還気風量及び室内温度を読み出し、その読み出された室内温度と設定目標温度とに基づいて給気風量の操作量を決定し、該決定された操作量に基づいて前記空調設備のモデルを用いて給気風量が一定値に収束するか、或いは、前記解析処理の時間が所定時間に達するまで計算を繰り返し、その計算された給気風量を前記風量保存用ファイルに保存する給気風量計算処理と、を直接的に交互に繰り返すようにした。
そして、請求項３に係る発明は、前記請求項１乃至請求項２のいずれかに記載された発明である空調システム解析方法において、前記室内のモデル、前記空調設備のモデル及び前記温度又は風量保存用ファイルを電子計算機内に用意するとともに、前記還気温度又は還気風量計算処理及び前記給気温度又は給気風量計算処理を、前記電子計算機内で実行するようにした。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２は本発明の一実施の形態を示す図であって、図１は、電子計算機の記憶装置内にソフト的に用意された解析用モデルの概念図である。
即ち、この解析用モデルは、解析対象である室内のモデル１０と、その室内に付設されたインテリアゾーン用空調設備のモデル２０と、同じく室内に付設されたペリメータゾーン用空調設備のモデル３０と、から構成されている。
【０００８】
室内のモデル１０には、インテリアゾーン１０Ａ及びペリメータゾーン１０Ｂが想定されていて、インテリアゾーン１０Ａの天井位置には、給気口１１及び還気口１２が設定され、ペリメータゾーン１０Ｂのインテリアゾーン１０Ａから最も遠い床位置には、モデル３０の一部を構成するファンコイルユニット３１が設定されている。また、インテリアゾーン１０Ａの所定位置には、モデル２０用の温度センサ１３が設定され、ペリメータゾーン１０Ｂの所定位置には、モデル３０用の温度センサ１４が設定されている。
【０００９】
モデル２０には、外気ファン２１と、排気ファン２２と、エアハンドリングユニット２３と、コントローラ２４とが設定されている。
これらのうち、外気ファン２１の吸い込み側は、ダンパ２１ａを介して屋外に通じ、外気ファン２１の吐き出し側は、エアハンドリングユニット２３の冷水コイル２３ａの空気通路の一方の口に接続され、その空気通路の他方の口はファン２３ｂの吸い込み側に接続され、そのファン２３ｂの吐き出し側が、モデル１０の給気口１１に接続された設定となっている。
【００１０】
これに対し、排気ファン２２の吐き出し側は、屋外に通じ、排気ファン２２の吸い込み側は、ダンパ２２ａを介して、モデル１０の還気口１２に接続された設定となっている。さらに、外気ファン２１及び冷水コイル２３ａを接続するダクトと、モデル１０の還気口１２及び排気ファン２２を接続するダクトのダンパ２２ａよりも還気口１２側の位置との間に、ダンパ２５ａを有するバイパス路２５が設けられた設定となっている。
【００１１】
そして、モデル２０のエアハンドリングユニット２３は、冷水コイル２３ａに冷水を供給するための配管２３ｃを備え、その配管２３ｃには、ポンプ２３ｄ及び流量調整バルブ２３ｅが設けられた設定となっている。流量調整バルブ２３ｅは、コントローラ２４からの制御信号に応じて配管２３ｃを循環する冷水の流量を制御するためのバルブであり、コントローラ２４には、温度センサ１３の出力信号と、インテリアゾーン１０Ａ内の設定目標温度ＳＰ1 とが入力される設定となっている。
【００１２】
一方、モデル３０は、温水コイル３０ａ及びファン３０ｂを備えたファンコイルユニット３１と、温水コイル３０ｂに温水を供給するための配管３０ｃと、コントローラ３２とを備え、配管３０ｃには、ポンプ３０ｄ及び流量調整バルブ３０ｅが設けられた設定となっている。流量調整バルブ３０ｅは、コントローラ３２からの制御信号に応じて配管３０ｃを循環する温水の流量を制御するためのバルブであり、コントローラ３２には、温度センサ１４の出力信号と、ペリメータゾーン１０Ｂ内の設定目標温度ＳＰ2 とが入力される設定となっている。
【００１３】
図２は、図１の解析用モデルを用いた解析処理の概要を示すフローチャートであり、以下、図２に従って処理の流れを説明する。但し、本実施の形態では、図１に示したように、一つの室内のモデル１０に、二つの空調設備のモデル２０、３０を設けた構成となっているが、モデル２０、３０のそれぞれは独立の系であり、モデル１０及びモデル２０の関係と、モデル１０及びモデル３０の関係は実質的に同一であるため、以下の説明は、モデル１０及びモデル２０の処理についてのみ行い、モデル３０については省略する。
【００１４】
即ち、図２の解析処理が開始されると、先ず、そのステップ１０１において、カウンタｔをクリアするとともに、ステップ１０２に移行し、給気口１１から室内に供給される空気の温度（給気温度）の初期値を設定し、その給気温度の初期値を、電子計算機の所定記憶領域に設定されている温度保存用ファイルに書き込む。この給気温度の初期値は、任意であり、例えば、解析したい時期の外気温度の平均値が設定される。
【００１５】
そして、ステップ１０３に移行し、カウンタｔをインクリメントし、計算サイクルをスタートさせ、ステップ１０４に移行し、ｔサイクルにおける給気温度を温度保存用ファイルから読み込む。ｔ＝１の場合には、ステップ１０２で設定した初期値が読み込まれることになる。
次いで、ステップ１０５に移行し、ステップ１０４で読み込んだｔサイクルにおける給気温度等を境界条件とするとともに、モデル１０に設定されている室内のその他の条件（寸法等）に従って、室内の温熱気流分布を例えばＮＳ（Ｎａｖｉｅｒ  Ｓｔｏｋｅｓ）方程式を利用して解析する。解析結果には、少なくとも、還気口１２から外気ファン２２側に流れる空気の温度（還気温度）と、センサ１３位置における室内温度（センサ温度）とが含まれる。
【００１６】
そして、ステップ１０６に移行し、ステップ１０５における演算が収束したか否かを判定する。ここでの判定は、例えば、計算された還気温度や室内温度（センサ温度）の値が実質的に一定値に収束したか否かで行ってもよいし、或いは、ステップ１０５の処理を一定のサイクル時間（例えば、１秒間）連続して行ったか否かによって行ってもよい。
【００１７】
ステップ１０６の判定が「ＮＯ」の場合には、ステップ１０５に戻って上述した処理を繰り返し実行するが、ステップ１０６の判定が「ＹＥＳ」となったら、ステップ１０７に移行し、計算された還気温度を温度保存用ファイルに保存するとともに、ステップ１０８に移行し、計算された室内温度（センサ温度）を同じく温度保存用ファイルに保存する。
【００１８】
ここで、ステップ１０４〜１０８の一連の処理によって、還気温度計算処理が構成されている。そして、ｔサイクルの還気温度計算処理が終了したら、今度は、ステップ１０９に移行し、温度保存用ファイルに保存されているｔサイクルの還気温度及び室内温度（センサ温度）を読み込む。
【００１９】
次いで、ステップ１１０に移行し、ステップ１０９で読み込んだ室内温度（センサ温度）と設定目標温度ＳＰ1 とに基づき、給気温度の操作量を決定し、そして、ステップ１１１に移行し、ステップ１０９で読み込んだ還気温度とステップ１１０で決定された操作量を用いて、給気温度を解析する。ここでの解析手法には、例えば、ＨＶＡＣＳＩＭ＋（米国商務省のＮＢＳ（現在のＮＩＳＴ）で開発された空調シミュレーションプログラム）を用いて行うことができる。
【００２０】
次いで、ステップ１１２に移行し、ステップ１０５における演算が収束したか否かを判定する。ここでの判定は、例えば、計算された給気温度の値が実質的に一定値に収束したか否かで行ってもよいし、或いは、ステップ１１１の処理を一定のサイクル時間（例えば、１秒間）連続して行ったか否かによって行ってもよい。
【００２１】
ステップ１１２の判定が「ＮＯ」の場合には、ステップ１１１に戻って上述した処理を繰り返し実行するが、ステップ１１２の判定が「ＹＥＳ」となったら、ステップ１１３に移行して、計算された給気温度を温度保存用ファイルに保存する。
ここで、ステップ１０９〜１１３の一連の処理によって、給気温度計算処理が構成されている。
【００２２】
そして、ステップ１１４に移行し、計算が終了したか否かを判定する。ここでの終了判定は、例えば、カウンタｔの値が設定値（例えば、１００）に達したか否かによって行うことができる。ステップ１１４の判定が「ＮＯ」の場合には、ステップ１０３に戻って上述した処理を繰り返し実行するが、判定が「ＹＥＳ」の場合にはこれで今回の図２の解析処理を終了する。
【００２３】
図２の処理を実行する結果、還気温度計算処理（ステップ１０４〜１０８）と給気温度計算処理（ステップ１０９〜１１３）とが、交互に繰り返される。例えば、ステップ１０６、１１２における収束の判断を、上記のようにサイクル時間を用いて行えば、図２の処理を実行すると、還気温度計算処理と給気温度計算処理とが設定されたサイクル時間（例えば、１秒間）間隔で交互に繰り返し実行されることになる。
【００２４】
このため、温度保存用ファイルに保存される還気温度、室内温度及び給気温度とが、交互に更新されていき、遂には、モデル１０で表された室内の温熱気流の状態を高精度に把握することができるのである。つまり、本実施の形態では、空調設備のモデル２０、３０の他に、室内のモデル１０を設け、そのモデル１０とモデル２０、３０との間で、温度保存用ファイルを利用して還気温度、室内温度及び給気温度の更新・読出を交互に行うようにしたため、空調モデル２０、３０だけで解析を行う場合に比較して、モデル１０で表された室内の温熱気流の状態について高精度の解析を行えるのである。
【００２５】
特に、本実施の形態では、モデル１０内に温度センサ１３、１４を配設し、それら温度センサ１３、１４が検出する室内温度（センサ温度）を還気温度とは別に計算し、その計算された室内温度（センサ温度）をも温度保存用ファイルを利用してモデル２０、３０に受け渡すようにしているため、特に高精度の温熱気流解析を行うことができるという利点がある。
【００２６】
なお、上記実施の形態では、温度保存用ファイルを利用して、還気温度計算処理と給気温度計算処理との間で還気温度及び給気温度を受け渡すようにしているが、空調システムとしては、温度に代えて風量（還気風量、給気風量）を制御するような空調システムであっても、上記実施の形態と同様の考え方を適用して解析を行うことができる。つまり、風量保存用ファイルを用意しておき、モデル１０に関して還気風量を計算する処理と、モデル２０、３０に関して給気風量を計算する処理とを、交互に繰り返し演算することとし、還気風量を計算する処理では風量保存用ファイルから最新の給気風量を読み込んで計算を行って、得られた還気風量を風量保存用ファイルに保存し、給気風量を計算する処理では風量保存用ファイルから最新の還気風量を読み込んで計算を行って、得られた給気風量を風量保存用ファイルに保存する、という構成にすればよい。ただし、風量を用いて解析を行う場合には、温度の場合とは異なり、室内の総空気量をも考慮して還気風量を演算する必要がある。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、室内のモデルと空調設備のモデルとを用意するとともに、温度又は風量保存用ファイルを用意し、そして、還気温度又は風量計算処理と給気温度又は風量計算処理とを、交互に繰り返すようにしたため、室内の温熱気流分布を考慮した空調システムの解析を行えるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における解析モデルの概念図である。
【図２】解析処理の概要を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０        室内のモデル
１１        給気口
１２        還気口
１３、１４  温度センサ
２０、３０  空調設備のモデル
【図１】
0004390164.tif 000002
【図２】
0004390164.tif 000003