JP2006226572A - 空調システムのシミュレーション方法およびシミュレーション装置 - Google Patents
空調システムのシミュレーション方法およびシミュレーション装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006226572A JP2006226572A JP2005038966A JP2005038966A JP2006226572A JP 2006226572 A JP2006226572 A JP 2006226572A JP 2005038966 A JP2005038966 A JP 2005038966A JP 2005038966 A JP2005038966 A JP 2005038966A JP 2006226572 A JP2006226572 A JP 2006226572A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- simulation
- cell group
- data
- conditioning system
- air conditioning
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title claims abstract description 128
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 14
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims abstract description 28
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 51
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 abstract description 75
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 24
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 62
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 30
- 230000006870 function Effects 0.000 description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 5
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Air Conditioning Control Device (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
【課題】 容易に所望の空調システムのシミュレーションモデルを構築し、また、必要に応じてシミュレーションモデルの構成の変更等を簡単できるようにすること。
【解決手段】 表計算ソフトのスプレッドシート上で、空調システムを構成する冷却塔、吸収式冷凍機、冷却水ポンプなどの各機器を模擬するモデル(オブジェクト)を作成する。このオブジェクトは、シート上の一塊のセル群に空調システムの構成する機器の諸元を表す属性データ、機器の特性を示す演算式などを書き込み、このセルの集合を機器を模擬するモデルとして扱うようにしたものである。上記のように作成されたオブジェクトは、オブジェクトのメニューとして表示される。これらのオブジェクトの中から、検証しようとする空調システムを構成する機器を模擬するオブジェクトを選択し、作業エリアにコピーし、これらを結合してシミュレーションモデルを構築する。
【選択図】 図1
【解決手段】 表計算ソフトのスプレッドシート上で、空調システムを構成する冷却塔、吸収式冷凍機、冷却水ポンプなどの各機器を模擬するモデル(オブジェクト)を作成する。このオブジェクトは、シート上の一塊のセル群に空調システムの構成する機器の諸元を表す属性データ、機器の特性を示す演算式などを書き込み、このセルの集合を機器を模擬するモデルとして扱うようにしたものである。上記のように作成されたオブジェクトは、オブジェクトのメニューとして表示される。これらのオブジェクトの中から、検証しようとする空調システムを構成する機器を模擬するオブジェクトを選択し、作業エリアにコピーし、これらを結合してシミュレーションモデルを構築する。
【選択図】 図1
Description
本発明は空調システムのシミュレーションを行なうための空調システムのシミュレーション方法およびシミュレーション装置に関し、特に、表計算ソフトを活用して、空調システムのシミュレーションを行なうようにした空調システムのシミュレーション方法およびシミュレーション装置に関するものである。
ビル等の空調システムは、例えば図21に示されるように、冷却塔101、冷凍機102、空調機103、ポンプ104等の複数の機器から構成され、機器相互で影響しあいながら運転される。これらの機器が有効に機能して、システム全体として最適な状態で動作するか否かを検証するには、一般に、上記機器類をモデル化してこれらを連携させた検証対象となる空調システムのシミュレーション装置を構築し、シミュレーション動作を実行させることにより、静的あるいは動的な特性などを解析している。
空調システムのシミュレーション装置としては、例えば、特許文献1に記載のものが提案されている。
空調システムのシミュレーション装置としては、例えば、特許文献1に記載のものが提案されている。
特許文献1には、表示画面上のポインタでコンポーネントパレットの所望のコンポーネントを指示して、コンポーネント格納部より対応するコンポーネントを取り出し、取り出したコンポーネントを、ポインタを操作することで全体ダイヤグラムウインドウの所望の位置に移動させ、これらのコンポーネントを接続していくことで、シミュレーションモデルを構築し、これらコンポーネントを、ブロック化、スーパーブロック化してこれらを階層構造とし、この階層化された空調設備情報を汎用空調シミュレーションプログラムに対応するように変換を行うことにより、空調システムのシミュレーションを行なうようしたものである。
特許文献1に記載のものによれば、シミュレーション対象を視覚的に構成するコンポーネントのブロック化、階層化を、それらの関係を熟知していなくても間違えなく行うことができる。
特開平8−61742号公報
特許文献1に記載のものによれば、シミュレーション対象を視覚的に構成するコンポーネントのブロック化、階層化を、それらの関係を熟知していなくても間違えなく行うことができる。
従来、シミュレーションモデルを構築するには、シミュレーション対象となる各要素の特性を把握した上で、シミュレーション対象となるシステムの構成にあわせてプログラム開発を行う必要があり、専門的な知識を有する多くの人手が必要であった。また、シミュレーション対象となるシステムの構成が変わった場合には、それに対応させて、プログラムの手直しが必要であった。
上記特許文献1に記載のものでは、シミュレーション対象となるコンポーネントを表示画面上で移動して配置し、これらを接続することでシミュレーションモデルを構築することができるが、このようなシミュレーション支援システムを構築するには、特許文献1に記載されるように、入力部、コンポーネント格納部、コンポーネント取り出し部、コンポーネント配置メモリ、コンポーネント配置編集部、コンポーネント接続部、コンポーネントブロック情報格納部、ブロック階層化部、シミュレーションデータ生成部等を作成しする必要があり、同様に多大な労力が必要であった。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであって、その目的は、極めて容易に、所望の空調システムのシミュレーションモデルを構築することができ、また、必要に応じて、シミュレーションモデルの構成の変更、属性データの変更などを極めて簡単に行うことができる空調システムのシミュレーション方法および装置を提供することである。
上記特許文献1に記載のものでは、シミュレーション対象となるコンポーネントを表示画面上で移動して配置し、これらを接続することでシミュレーションモデルを構築することができるが、このようなシミュレーション支援システムを構築するには、特許文献1に記載されるように、入力部、コンポーネント格納部、コンポーネント取り出し部、コンポーネント配置メモリ、コンポーネント配置編集部、コンポーネント接続部、コンポーネントブロック情報格納部、ブロック階層化部、シミュレーションデータ生成部等を作成しする必要があり、同様に多大な労力が必要であった。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであって、その目的は、極めて容易に、所望の空調システムのシミュレーションモデルを構築することができ、また、必要に応じて、シミュレーションモデルの構成の変更、属性データの変更などを極めて簡単に行うことができる空調システムのシミュレーション方法および装置を提供することである。
上記課題を本発明においては、次のように解決する。
スプレッドシート上に予め用意された、空調システムを構成する各装置および室内外環境を模擬するセル群から構成される模擬要素をスプレッドシート上の作業領域にコピーして空調システムのシミュレーションモデルを作成し、該シミュレーションモデルに外部条件を与えて、シミュレーションを実行させることにより、空調システムのシミュレーションを行う。
上記模擬要素は、少なくとも、他の模擬要素から与えられるデータ、もしくは当該模擬要素のセルに入力されたデータに基づき、該模擬要素からの模擬出力を求める演算式を格納した第1のセル群と、他の模擬要素から与えられたデータ、もしくは、上記演算式による演算結果を他の模擬要素に受け渡すための第2のセル群とから構成される模擬要素を含み、上記演算式は、該要素が占めるセル群に対して特定位置にある第2のセル群のデータを参照して演算を行い、上記第2のセル群は上記演算結果を参照するように構成されている。
そして、上記模擬要素をスプレッドシート上の作業領域にコピーする際、上記各模擬要素は、隣合う模擬要素の第2のセル群の内の特定のセル群が参照関係にあるように、上記スプレッドシート上の作業領域にコピーされ、上記模擬要素の内の特定の模擬要素の第2のセル群に、外部条件となる入力データを与え、繰り返し演算を実行させることにより、シミュレーション処理を実行させ、上記第2のセル群から、シミュレーション結果を得る。
スプレッドシート上に予め用意された、空調システムを構成する各装置および室内外環境を模擬するセル群から構成される模擬要素をスプレッドシート上の作業領域にコピーして空調システムのシミュレーションモデルを作成し、該シミュレーションモデルに外部条件を与えて、シミュレーションを実行させることにより、空調システムのシミュレーションを行う。
上記模擬要素は、少なくとも、他の模擬要素から与えられるデータ、もしくは当該模擬要素のセルに入力されたデータに基づき、該模擬要素からの模擬出力を求める演算式を格納した第1のセル群と、他の模擬要素から与えられたデータ、もしくは、上記演算式による演算結果を他の模擬要素に受け渡すための第2のセル群とから構成される模擬要素を含み、上記演算式は、該要素が占めるセル群に対して特定位置にある第2のセル群のデータを参照して演算を行い、上記第2のセル群は上記演算結果を参照するように構成されている。
そして、上記模擬要素をスプレッドシート上の作業領域にコピーする際、上記各模擬要素は、隣合う模擬要素の第2のセル群の内の特定のセル群が参照関係にあるように、上記スプレッドシート上の作業領域にコピーされ、上記模擬要素の内の特定の模擬要素の第2のセル群に、外部条件となる入力データを与え、繰り返し演算を実行させることにより、シミュレーション処理を実行させ、上記第2のセル群から、シミュレーション結果を得る。
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
(1)表計算における一塊のセル群により、空調システムにおける各装置を模擬する各模擬要素を構成し、これらの模擬要素を独立させ、模擬要素間でデータの受け渡しができるようにしたので、これらの模擬要素をコピーして貼り付け、結合していくことで、簡単に所望の空調システムのシミュレーションモデルを作成することができる。また、全体の構成を考慮することなく、模擬要素を結合していくだけでシミュレーションモデルを構成することができるので、大掛かりなシステムのシミュレーションモデルも容易に作成することができる。
(2)各模擬要素は独立しているので、各模擬要素における演算式の作成・変更なども、他の模擬要素との関係を考慮することなく行なうことができる。また空調システムの各装置を模擬する各模擬要素の結合関係等を容易に把握することができ理解も容易である。
このため、コンピュータに習熟していないものでも、簡単に、空調システムのシミュレーションモデルの作成、修正などを行ない空調システムの検証を行なうことができる。
(2)上記模擬要素は、他の模擬要素から与えられたデータを他の模擬要素に受け渡すための第2のセル群を有しているので、これらの模擬要素を単に結合していくことで、データの受け渡しが可能であり、模擬要素の一部で生じたデータをシミュレーションモデル全体に反映させていくことができる。
また、表計算における繰り返し演算機能を利用することで、2以上の未知数を含む模擬要素があっても、シミュレーションを実行することによりシミュレーションモデル全体で解を収束させることができ、シミュレーションモデル全体をバランスさせ、正しい解を求めることが出来る。
(1)表計算における一塊のセル群により、空調システムにおける各装置を模擬する各模擬要素を構成し、これらの模擬要素を独立させ、模擬要素間でデータの受け渡しができるようにしたので、これらの模擬要素をコピーして貼り付け、結合していくことで、簡単に所望の空調システムのシミュレーションモデルを作成することができる。また、全体の構成を考慮することなく、模擬要素を結合していくだけでシミュレーションモデルを構成することができるので、大掛かりなシステムのシミュレーションモデルも容易に作成することができる。
(2)各模擬要素は独立しているので、各模擬要素における演算式の作成・変更なども、他の模擬要素との関係を考慮することなく行なうことができる。また空調システムの各装置を模擬する各模擬要素の結合関係等を容易に把握することができ理解も容易である。
このため、コンピュータに習熟していないものでも、簡単に、空調システムのシミュレーションモデルの作成、修正などを行ない空調システムの検証を行なうことができる。
(2)上記模擬要素は、他の模擬要素から与えられたデータを他の模擬要素に受け渡すための第2のセル群を有しているので、これらの模擬要素を単に結合していくことで、データの受け渡しが可能であり、模擬要素の一部で生じたデータをシミュレーションモデル全体に反映させていくことができる。
また、表計算における繰り返し演算機能を利用することで、2以上の未知数を含む模擬要素があっても、シミュレーションを実行することによりシミュレーションモデル全体で解を収束させることができ、シミュレーションモデル全体をバランスさせ、正しい解を求めることが出来る。
図1、図2は本発明の実施例の空調システムのシミュレーション装置の概要を説明する図であり、まず、同図により、本実施例による空調システムのシミュレーションの概要について説明する。
本発明の実施例では、表計算ソフトを用いて、空調システムのシミュレーションを実現しており、以下では表計算ソフトとしてエクセル(登録商標)を用いる場合につい説明するが、同等の機能を有するその他の表計算ソフトで実現することもできる。
空調システムのシミュレーションを行うにあたり、図1(a)に示すように、表計算ソフトのスプレッドシート(以下シートという)上で、空調システムを構成する冷却塔、吸収式冷凍機、冷却水ポンプなどの各機器、室内外環境等を模擬するモデル30(以下ではオブジェクトと呼ぶ)を作成し、記憶手段に格納する。
このオブジェクト30は、シート上の一塊のセル群に空調システムの構成する上記機器等の諸元を表す属性データ、機器の特性を示す演算式などを書き込み、このセルの集合を上記空調システムを構成する機器を模擬するモデルとしたり、外気温度、室内環境等を格納したセル群を室内外環境のモデルとして扱うようにしたものである(後述する)。
利用者は、予め定められたルールに基づき、セル群に必要なデータ、演算式を書き込むことで、随時新たなオブジェクトを作成することもできるし、また、既存のオブジェクトの一部を修正して、必要とするオブジェクトを作成することができる。
本発明の実施例では、表計算ソフトを用いて、空調システムのシミュレーションを実現しており、以下では表計算ソフトとしてエクセル(登録商標)を用いる場合につい説明するが、同等の機能を有するその他の表計算ソフトで実現することもできる。
空調システムのシミュレーションを行うにあたり、図1(a)に示すように、表計算ソフトのスプレッドシート(以下シートという)上で、空調システムを構成する冷却塔、吸収式冷凍機、冷却水ポンプなどの各機器、室内外環境等を模擬するモデル30(以下ではオブジェクトと呼ぶ)を作成し、記憶手段に格納する。
このオブジェクト30は、シート上の一塊のセル群に空調システムの構成する上記機器等の諸元を表す属性データ、機器の特性を示す演算式などを書き込み、このセルの集合を上記空調システムを構成する機器を模擬するモデルとしたり、外気温度、室内環境等を格納したセル群を室内外環境のモデルとして扱うようにしたものである(後述する)。
利用者は、予め定められたルールに基づき、セル群に必要なデータ、演算式を書き込むことで、随時新たなオブジェクトを作成することもできるし、また、既存のオブジェクトの一部を修正して、必要とするオブジェクトを作成することができる。
上記のように作成されたオブジェクト30は、記憶手段に格納され、図1(b)に示すようにシート31上にオブジェクトのメニューとして表示されるので、作成したオブジェクトを再利用することができる。
上記のように、空調システムを構成する機器を模擬するオブジェクトを作成し、図1(c)に示すように、これらのオブジェクトの中から、検証しようとする空調システムを構成する機器を模擬するオブジェクトを選択し、作業エリア32にコピーし、これらを結合してシミュレーションモデルを構築する。その際、上記オブジェクトの諸元や演算式などを変更することもできる。
例えば、図2(a)に示すように機器単体のモデルを作成して、図2(b)に示すように、これらを必要に応じて組み合わせ、サブシステムモデルを作成する。なお、図2(a)のダミーは、単体モデルとの間でデータを受渡しするためのセル群であり、このダミー上に他のオブジェクトを重ねてコピーすることで、オブジェクトが結合され、オブジェクト間でデータの受渡しが可能となる。上記図2(a)あるいは(b)の段階で、外部からデータを与えて、シミュレーションを行い、単体モデル、サブシステムの検証を行ってもよい。
上記のように、空調システムを構成する機器を模擬するオブジェクトを作成し、図1(c)に示すように、これらのオブジェクトの中から、検証しようとする空調システムを構成する機器を模擬するオブジェクトを選択し、作業エリア32にコピーし、これらを結合してシミュレーションモデルを構築する。その際、上記オブジェクトの諸元や演算式などを変更することもできる。
例えば、図2(a)に示すように機器単体のモデルを作成して、図2(b)に示すように、これらを必要に応じて組み合わせ、サブシステムモデルを作成する。なお、図2(a)のダミーは、単体モデルとの間でデータを受渡しするためのセル群であり、このダミー上に他のオブジェクトを重ねてコピーすることで、オブジェクトが結合され、オブジェクト間でデータの受渡しが可能となる。上記図2(a)あるいは(b)の段階で、外部からデータを与えて、シミュレーションを行い、単体モデル、サブシステムの検証を行ってもよい。
以上のように、サブシステムモデルが作成されたら、これらを組み合わせて、図2(c)に示すように、全体モデルを作成する。
ここで、オブジェクト間のデータの受渡しは、隣同士のオブジェクト(左右、もしくは上下)間のみで行われる。また、オブジェクトとしては、上記のように隣のオブジェクトのデータを入力データとして、結果を反対側のオブジェクトに渡す機器を模擬するオブジェクト以外に、隣のオブジェクトのデータを単に中継して、反対側のオブジェクトに渡す機能を備えたオブジェクトも用意されている。
このため、オブジェクト間の受渡しタイプが合うように、オブジェクトを結合していくことで、全体の構成を考えることなく、シミュレーションモデルを作成することができ、大掛かりなシミュレーションモデルを比較的容易に作成することができる。また、シート上に、オブジェクトの結合関係が表示されるので、モデルの構成を容易に理解することができ、また、修正も容易である。
以上のようにして、検証しようとする空調システムのシミュレーションモデルが作成されたら、該モデルにデータを与えて、シミュレーションを実行し、シミュレーション結果を得る。その際、必要に応じて、オブジェクトの一部で生じた現象を全体に反映させていくため、全体を繰り返し計算させることで、正しい解を求める。
ここで、オブジェクト間のデータの受渡しは、隣同士のオブジェクト(左右、もしくは上下)間のみで行われる。また、オブジェクトとしては、上記のように隣のオブジェクトのデータを入力データとして、結果を反対側のオブジェクトに渡す機器を模擬するオブジェクト以外に、隣のオブジェクトのデータを単に中継して、反対側のオブジェクトに渡す機能を備えたオブジェクトも用意されている。
このため、オブジェクト間の受渡しタイプが合うように、オブジェクトを結合していくことで、全体の構成を考えることなく、シミュレーションモデルを作成することができ、大掛かりなシミュレーションモデルを比較的容易に作成することができる。また、シート上に、オブジェクトの結合関係が表示されるので、モデルの構成を容易に理解することができ、また、修正も容易である。
以上のようにして、検証しようとする空調システムのシミュレーションモデルが作成されたら、該モデルにデータを与えて、シミュレーションを実行し、シミュレーション結果を得る。その際、必要に応じて、オブジェクトの一部で生じた現象を全体に反映させていくため、全体を繰り返し計算させることで、正しい解を求める。
図3は、本発明を実現するためのハードウェア構成例を示す図であり、同図に示すように、本実施例は、キーボード、ポインティングデバイス等から構成される入力部1、表示部、プリンタなどから構成される出力部2、CPU3、メモリ4、ハードディスク等の外部記憶装置5、LAN、インターネットなどと接続するための通信部6を備えた通常のパソコン10等で実現することができる。上記外部記憶装置5には、エクセル(登録商標)などの表計算ソフトが格納され、該表計算ソフトを利用して、上記したように、空調システムのシミュレーションモデルを作成する。
図4は、本発明において、空調システムのシミュレーションを行う場合のデータ入力方法を説明する図である。
同図(a)に示すように、パソコン10の表計算ソフト上で、前記したようにシミュレーションモデルを作成した後、該モデルのセルに直接、キーボードからデータを入力し、シミュレーションを行うことができる。
また、同図(b)に示すように、計測データをシミュレーションモデルに入力し、空調システムのシミュレーションを行うこともできる。すなわち、空調システムの流量センサ、温度センサ等からデータを取得し、計測システム10aを介してパソコン10に計測データを与え、このデータをシミュレーションモデルのセルに直接書き込む。これによりリアルタイムに空調システムのシミュレーションを行うことが可能である。
図4は、本発明において、空調システムのシミュレーションを行う場合のデータ入力方法を説明する図である。
同図(a)に示すように、パソコン10の表計算ソフト上で、前記したようにシミュレーションモデルを作成した後、該モデルのセルに直接、キーボードからデータを入力し、シミュレーションを行うことができる。
また、同図(b)に示すように、計測データをシミュレーションモデルに入力し、空調システムのシミュレーションを行うこともできる。すなわち、空調システムの流量センサ、温度センサ等からデータを取得し、計測システム10aを介してパソコン10に計測データを与え、このデータをシミュレーションモデルのセルに直接書き込む。これによりリアルタイムに空調システムのシミュレーションを行うことが可能である。
以下、本発明の具体的な構成例について説明する。
図5は、本発明の実施例のオブジェクトの基本構成を示す図である。同図に示すように、オブジェクトは、制御部11、隣のオブジェクトとのデータの受け渡しをする通信部12、演算部13、属性データ部14から構成される。
制御部11を構成するセルには、制御データが格納され、演算部13を構成するセルには該オブジェクトが模擬する機器の運転状態を解析する演算式が格納される。また、属性データ部14を構成するセルには、機器固有の諸元である属性データが格納される。
通信部12は、隣のオブジェクト(左右、または上下のオブジェクト)のデータを参照するセル群と、上記演算部13における演算結果が格納されるセル群から構成され、演算結果が格納されるセル群、および単にデータを受け渡しするために設けられたセル群のデータは隣のオブジェクトから参照される。
演算部13は、制御部11を構成するセル群のデータ、通信部12を構成するセル群のデータ、および属性データ部14を構成するセル群のデータを参照して、演算を行い、演算結果を、通信部12を構成するセルに渡す。
なお、図5では、オブジェクトが制御部11、通信部12、演算部13、属性データ部14に分けられている場合について示したが、これは、オブジェクトの機能の理解を容易にするために示したものであり、実際のオブジェクトは、必ずしもこのように分割して構成する必要はなく、これらを一つにまとめて、全体をオブジェクトとして扱ってもよい。また、各オブジェクトには、前記図1に示したように、そのオブジェクトが空調システムのどの機器のモデルかを示す「冷却塔」、「冷却水ポンプ」などの名称が表記される。
図5は、本発明の実施例のオブジェクトの基本構成を示す図である。同図に示すように、オブジェクトは、制御部11、隣のオブジェクトとのデータの受け渡しをする通信部12、演算部13、属性データ部14から構成される。
制御部11を構成するセルには、制御データが格納され、演算部13を構成するセルには該オブジェクトが模擬する機器の運転状態を解析する演算式が格納される。また、属性データ部14を構成するセルには、機器固有の諸元である属性データが格納される。
通信部12は、隣のオブジェクト(左右、または上下のオブジェクト)のデータを参照するセル群と、上記演算部13における演算結果が格納されるセル群から構成され、演算結果が格納されるセル群、および単にデータを受け渡しするために設けられたセル群のデータは隣のオブジェクトから参照される。
演算部13は、制御部11を構成するセル群のデータ、通信部12を構成するセル群のデータ、および属性データ部14を構成するセル群のデータを参照して、演算を行い、演算結果を、通信部12を構成するセルに渡す。
なお、図5では、オブジェクトが制御部11、通信部12、演算部13、属性データ部14に分けられている場合について示したが、これは、オブジェクトの機能の理解を容易にするために示したものであり、実際のオブジェクトは、必ずしもこのように分割して構成する必要はなく、これらを一つにまとめて、全体をオブジェクトとして扱ってもよい。また、各オブジェクトには、前記図1に示したように、そのオブジェクトが空調システムのどの機器のモデルかを示す「冷却塔」、「冷却水ポンプ」などの名称が表記される。
図6により上記オブジェクトにおける制御部、通信部の機能について説明する。
同図(a)に示すように、各オブジェクトの制御部11には、自由に入力可能なセルが設けられる(以下「入力a」のセルという)。このセルには、利用者がデータを自由に入力することができ、例えば、シミュレーションを行なう際に、シミュレーションモデルに与える設定情報等を格納することができる。例えば、同図(a)に示すように、制御部11の「入力a」のセルc10にデータDDDを格納を格納すると、このデータDDDは、当該オブジェクトの演算部13で参照され、演算部13での演算に使用される。また、前記図4(b)に示した計測データをシミュレーションモデルに与える場合にも、上記制御部11を利用することができ、ここに外部データを与えることで、シミュレーションモデルに計測データを反映させることができる。
同図(a)に示すように、各オブジェクトの制御部11には、自由に入力可能なセルが設けられる(以下「入力a」のセルという)。このセルには、利用者がデータを自由に入力することができ、例えば、シミュレーションを行なう際に、シミュレーションモデルに与える設定情報等を格納することができる。例えば、同図(a)に示すように、制御部11の「入力a」のセルc10にデータDDDを格納を格納すると、このデータDDDは、当該オブジェクトの演算部13で参照され、演算部13での演算に使用される。また、前記図4(b)に示した計測データをシミュレーションモデルに与える場合にも、上記制御部11を利用することができ、ここに外部データを与えることで、シミュレーションモデルに計測データを反映させることができる。
通信部12には、左側のオブジェクトのセルを参照して、データを取得するセル(以下「入力b」のセルという)、右側のオブジェクトのセルを参照して、データを取得するセル(以下「入力c」のセルという)が設けられる。
例えば、同図(a)に示すように、「入力b」のセルC11は、左側のオブジェクトのセルC01を参照して、セルC01に格納されたデータAAAを取得する。「入力c」のセルC12は、右側のオブジェクトのセルC21を参照して、セルC21に格納されたデータBBBを取得する。
さらに、左側および/または右側のオブジェクトセルにデータを渡すためのセル(「出力」のセルという)が設けられる。例えば、同図(a)に示すように、「出力」のセルC13は、左隣および/または右隣のオブジェクトから参照され、データCCCを左隣および/または右隣のオブジェクトのセルC02および/またはC22に渡す。。
各オブジェクトの演算部13は、「入力b」、「入力c」のセル、また必要に応じて上記「入力a」のセル、属性データ部14のデータ等を参照して演算を行い、その結果を上記通信部12のセルに渡す。当該オブジェクトに隣接するオブジェクトは、通信部12を介して隣接するオブジェクトのデータを取得する。
各オブジェクトを上記構成とすることにより、各オブジェクトを独立させることができ、各オブジェクトにおける演算式の作成・変更なども、他のオブジェクトとの関係を考慮することなく行なうことができる。
例えば、同図(a)に示すように、「入力b」のセルC11は、左側のオブジェクトのセルC01を参照して、セルC01に格納されたデータAAAを取得する。「入力c」のセルC12は、右側のオブジェクトのセルC21を参照して、セルC21に格納されたデータBBBを取得する。
さらに、左側および/または右側のオブジェクトセルにデータを渡すためのセル(「出力」のセルという)が設けられる。例えば、同図(a)に示すように、「出力」のセルC13は、左隣および/または右隣のオブジェクトから参照され、データCCCを左隣および/または右隣のオブジェクトのセルC02および/またはC22に渡す。。
各オブジェクトの演算部13は、「入力b」、「入力c」のセル、また必要に応じて上記「入力a」のセル、属性データ部14のデータ等を参照して演算を行い、その結果を上記通信部12のセルに渡す。当該オブジェクトに隣接するオブジェクトは、通信部12を介して隣接するオブジェクトのデータを取得する。
各オブジェクトを上記構成とすることにより、各オブジェクトを独立させることができ、各オブジェクトにおける演算式の作成・変更なども、他のオブジェクトとの関係を考慮することなく行なうことができる。
また、上記のように構成された通信部12を設けることで、隣合うオブジェクトの上記セル群が互いに参照関係にあるように、オブジェクト同士を結合することで、オブジェクト間でデータの受け渡しが可能となる。
すなわち、上記「入力b」、「入力c」のセルと、隣接するオブジェクトにおける上記「入力b」、「入力c」のセルにより参照されるセルとの位置関係、および、上記「出力」のセルと、隣接するオブジェクトにおける上記「出力」のセルを参照するセルとの位置関係を予め設定しておき、オブジェクトに他のオブジェクトを結合する際、隣接するオブジェクトを、結合されるオブジェクトに対して所定の位置関係になるようにコピーすることで、オブジェクト同士を、データの受け渡し可能に結合することができる。
このため、これらのオブジェクトをコピーして貼り付け、結合していくことで、簡単に所望の空調システムのシミュレーションモデルを作成することができる。
すなわち、上記「入力b」、「入力c」のセルと、隣接するオブジェクトにおける上記「入力b」、「入力c」のセルにより参照されるセルとの位置関係、および、上記「出力」のセルと、隣接するオブジェクトにおける上記「出力」のセルを参照するセルとの位置関係を予め設定しておき、オブジェクトに他のオブジェクトを結合する際、隣接するオブジェクトを、結合されるオブジェクトに対して所定の位置関係になるようにコピーすることで、オブジェクト同士を、データの受け渡し可能に結合することができる。
このため、これらのオブジェクトをコピーして貼り付け、結合していくことで、簡単に所望の空調システムのシミュレーションモデルを作成することができる。
また、図6(b)に示すように、上記通信部12を介して、データを一方の側に隣接するオブジェクトから他方の側に隣接するオブジェクトに渡すこともできる。
例えば、左隣のオブジェクトから右隣のオブジェクトにデータを中継する場合には、同図に示すように「入力b」のセルC11により左側のオブジェクトの通信部12のセルC01からデータAAAを取得し、右隣のオブジェクトの「入力b」のセルC21に渡す。 これにより、右隣のオブジェクトから左隣のオブジェクトにデータを中継することができる。
上記のようにデータの中継を可能としたので、これらのオブジェクトを単に結合していくことで、特定のオブジェクトで発生したデータを、必要とする他のオブジェクトにまで伝達することができる。
例えば、左隣のオブジェクトから右隣のオブジェクトにデータを中継する場合には、同図に示すように「入力b」のセルC11により左側のオブジェクトの通信部12のセルC01からデータAAAを取得し、右隣のオブジェクトの「入力b」のセルC21に渡す。 これにより、右隣のオブジェクトから左隣のオブジェクトにデータを中継することができる。
上記のようにデータの中継を可能としたので、これらのオブジェクトを単に結合していくことで、特定のオブジェクトで発生したデータを、必要とする他のオブジェクトにまで伝達することができる。
次に上記オブジェクトの具体例について説明する。
(a)冷凍機
図7(a)に冷凍機を模擬するオブジェクトの例を示す。このオブジェクトの制御部11のセルには、冷水往温度Tc(入力a)が格納される。
通信部12には、冷却水量Vd(入力b)、冷却水往温度Td(入力b)、冷却水還温度Tdr(出力)、冷水量Vc(入力c)、冷水還温度Tcr(入力c)、ガス消費量gref(出力)を格納するセルが設けられる。演算部13のセルには演算式が格納される。また、属性データ部14のセルには、機器固有の諸元が格納される。
図7(b)は冷凍機オブジェクトの演算部13の演算式への入力データと出力データを示す図である。同図に示すように、冷凍機オブジェクトの演算部13は、例えば上記制御部11、通信部12、属性データ部14から得た冷水往温度Tc、冷水量Vc、冷却水往温度Td、冷却水量Vd、冷水還温度Tcr等に基づき、以下の(1)〜(3)式により、ガス消費量Gref、冷却水還温度Tdrを算出する。なお、入力と出力の型式を一致させていれば、演算式は自由に入れ替えが可能である。
(a)冷凍機
図7(a)に冷凍機を模擬するオブジェクトの例を示す。このオブジェクトの制御部11のセルには、冷水往温度Tc(入力a)が格納される。
通信部12には、冷却水量Vd(入力b)、冷却水往温度Td(入力b)、冷却水還温度Tdr(出力)、冷水量Vc(入力c)、冷水還温度Tcr(入力c)、ガス消費量gref(出力)を格納するセルが設けられる。演算部13のセルには演算式が格納される。また、属性データ部14のセルには、機器固有の諸元が格納される。
図7(b)は冷凍機オブジェクトの演算部13の演算式への入力データと出力データを示す図である。同図に示すように、冷凍機オブジェクトの演算部13は、例えば上記制御部11、通信部12、属性データ部14から得た冷水往温度Tc、冷水量Vc、冷却水往温度Td、冷却水量Vd、冷水還温度Tcr等に基づき、以下の(1)〜(3)式により、ガス消費量Gref、冷却水還温度Tdrを算出する。なお、入力と出力の型式を一致させていれば、演算式は自由に入れ替えが可能である。
式(1)に示すようにガス消費率(gref)を用い、これに属性データに記述された定格のガス消費量(Gref_r)を乗じることで任意の運転状態におけるガス消費量(Gref)を算出する。
Gref=gref・Gref_r…(1)
ガス消費率(gref)は式(2)に示すように、C1:負荷率qの関数、C2:冷水往温度Tcの関数、C3:冷水量Vcの関数、C4:冷却水往温度Tdの関数、C5:冷却水量Vdの関数、のパラメーターから構成され、定格仕様において各パラメーターは全て1.0となりgref=1.0である。
gref=C1・C2・C3・C4・C5…(2)
C1=f(q) :冷凍機負荷率影響係数
但し、q=f(Tc,Tcr,Vc)
C2=f(Tc) :冷水往温度影響係数
C3=f(Vc) :冷水量影響係数
C4=f(Td) :冷却水温度影響係数
C5=f(Vd) :冷却水量影響係数
なお、冷却水還温度Tdrは次の関数として表される
Tdr=f(C6・C7・Vd・Td)…(3)
C6:冷却水熱量とガス熱量の相関係数
C7:部分負荷時と定格時の冷凍機の成績係数の比
Gref=gref・Gref_r…(1)
ガス消費率(gref)は式(2)に示すように、C1:負荷率qの関数、C2:冷水往温度Tcの関数、C3:冷水量Vcの関数、C4:冷却水往温度Tdの関数、C5:冷却水量Vdの関数、のパラメーターから構成され、定格仕様において各パラメーターは全て1.0となりgref=1.0である。
gref=C1・C2・C3・C4・C5…(2)
C1=f(q) :冷凍機負荷率影響係数
但し、q=f(Tc,Tcr,Vc)
C2=f(Tc) :冷水往温度影響係数
C3=f(Vc) :冷水量影響係数
C4=f(Td) :冷却水温度影響係数
C5=f(Vd) :冷却水量影響係数
なお、冷却水還温度Tdrは次の関数として表される
Tdr=f(C6・C7・Vd・Td)…(3)
C6:冷却水熱量とガス熱量の相関係数
C7:部分負荷時と定格時の冷凍機の成績係数の比
(b)冷却塔
図8(a)に冷却塔を模擬するオブジェクトの例を示す。このオブジェクトの制御部11のセルには、冷却水往温度設定値Tdset(入力a)が格納され、通信部12には、冷却水量(入力c)Vd、冷却水還温度Tdr(入力c)、外気湿球温度WB(入力b)、冷却水往温度Td(入力b)、ファン電力PWct(出力)が格納されるセルが設けられる。演算部13のセルには、演算式が格納される。また、属性データ部14のセルには、機器固有の諸元が格納される。
図8(b)は冷却塔オブジェクトの演算部13の演算式への入力データと演算結果データの一例を示す図である。同図に示すように、冷却塔オブジェクトの演算式は、上記制御部11、通信部12、属性データ部14から得た、外気湿球温度WB、冷却水往温度設定値Tdset、冷却水還温度Tdr、冷却水量Vd等に基づき、例えば、以下の(4)(5)式により冷却水往温度Td、ファン電力PWctを演算する。
まず、式(4)の実験式より冷却水往温度Tdを求める。
Td=Tds・C2・C3 (4)
Tds=f(WB) :外気湿球温度WBの影響係数
C2=f(Tdr) :冷却水還温度Tdr影響係数
C3=f(Tdr,Vd,WB) :冷却水水量影響係数
冷却塔ファン動力PWctは、式(5)より求める。
ここに、Tdsetは冷却水往温度設定値(冷却水の設定温度)であり、散水しているところにファンで水を送って冷却しているとき、ファンを停止する冷却水の設定温度である。また、Tdはフリークーリング状態の冷却水往温度である。
pwct=f(Tdr・Tdset・Td)
これに属性データに記述された定格の冷却塔ファン消費量PWct_rを乗じることで任意の運転状態における冷却塔ファン消費量PWct(ファン電力)を算出する。
PWct=pwct・PWct_r (5)
図8(a)に冷却塔を模擬するオブジェクトの例を示す。このオブジェクトの制御部11のセルには、冷却水往温度設定値Tdset(入力a)が格納され、通信部12には、冷却水量(入力c)Vd、冷却水還温度Tdr(入力c)、外気湿球温度WB(入力b)、冷却水往温度Td(入力b)、ファン電力PWct(出力)が格納されるセルが設けられる。演算部13のセルには、演算式が格納される。また、属性データ部14のセルには、機器固有の諸元が格納される。
図8(b)は冷却塔オブジェクトの演算部13の演算式への入力データと演算結果データの一例を示す図である。同図に示すように、冷却塔オブジェクトの演算式は、上記制御部11、通信部12、属性データ部14から得た、外気湿球温度WB、冷却水往温度設定値Tdset、冷却水還温度Tdr、冷却水量Vd等に基づき、例えば、以下の(4)(5)式により冷却水往温度Td、ファン電力PWctを演算する。
まず、式(4)の実験式より冷却水往温度Tdを求める。
Td=Tds・C2・C3 (4)
Tds=f(WB) :外気湿球温度WBの影響係数
C2=f(Tdr) :冷却水還温度Tdr影響係数
C3=f(Tdr,Vd,WB) :冷却水水量影響係数
冷却塔ファン動力PWctは、式(5)より求める。
ここに、Tdsetは冷却水往温度設定値(冷却水の設定温度)であり、散水しているところにファンで水を送って冷却しているとき、ファンを停止する冷却水の設定温度である。また、Tdはフリークーリング状態の冷却水往温度である。
pwct=f(Tdr・Tdset・Td)
これに属性データに記述された定格の冷却塔ファン消費量PWct_rを乗じることで任意の運転状態における冷却塔ファン消費量PWct(ファン電力)を算出する。
PWct=pwct・PWct_r (5)
(c)空調機(ファンコイルも同じ)
図9(a)に空調機を模擬するオブジェクトの例を示す。
このオブジェクトの通信部12には、風量Qt(入力c)、冷水往温度Tc(入力b)、コイル入口空気温度DB1(入力c)、コイル入口空気エンタルピia1(入力c)、コイル出口空気温度DB2(入力c)、コイル出口空気エンタルピia2(入力c)、冷水量Vc(出力)、冷水還温度Tcr(出力)が格納されるセルが設けられる。演算部13のセルには、演算式が格納される。また、属性データ部14のセルには、機器固有の諸元が格納される。
図9(b)は空調機オブジェクトの演算部13の演算式への入力データと演算結果データの一例を示す図である。同図に示すように、空調機オブジェクトの演算部13は、上記制御部11、通信部12、属性データ部14から得た、風量Qt、冷水往温度Tc、コイル入口空気温度DB1、コイル入口空気エンタルピia1、コイル出口空気温度DB2、コイル出口空気エンタルピia2に基づき、例えば、以下の式(6)により、冷水還温度Tcrを演算する。
なお、以下の式において、冷水還温度Tcr、冷水量Vcは、未知数であり、以下の関数fにおける空気で求めた熱量と、水より求めた熱量が一致するまで、繰り返し計算を行なって収束させ、冷水量Vcと冷水還温度Tcrを求める。
Tcr=f(Qt・DB1・ia1・DB2・ia2・Tc・Tcr・Vc)…(6)
図9(a)に空調機を模擬するオブジェクトの例を示す。
このオブジェクトの通信部12には、風量Qt(入力c)、冷水往温度Tc(入力b)、コイル入口空気温度DB1(入力c)、コイル入口空気エンタルピia1(入力c)、コイル出口空気温度DB2(入力c)、コイル出口空気エンタルピia2(入力c)、冷水量Vc(出力)、冷水還温度Tcr(出力)が格納されるセルが設けられる。演算部13のセルには、演算式が格納される。また、属性データ部14のセルには、機器固有の諸元が格納される。
図9(b)は空調機オブジェクトの演算部13の演算式への入力データと演算結果データの一例を示す図である。同図に示すように、空調機オブジェクトの演算部13は、上記制御部11、通信部12、属性データ部14から得た、風量Qt、冷水往温度Tc、コイル入口空気温度DB1、コイル入口空気エンタルピia1、コイル出口空気温度DB2、コイル出口空気エンタルピia2に基づき、例えば、以下の式(6)により、冷水還温度Tcrを演算する。
なお、以下の式において、冷水還温度Tcr、冷水量Vcは、未知数であり、以下の関数fにおける空気で求めた熱量と、水より求めた熱量が一致するまで、繰り返し計算を行なって収束させ、冷水量Vcと冷水還温度Tcrを求める。
Tcr=f(Qt・DB1・ia1・DB2・ia2・Tc・Tcr・Vc)…(6)
(d)冷却水ポンプ、冷水ポンプ、送風機
図10に冷却水ポンプを模擬するオブジェクトの例を示す。
このオブジェクトの制御部11のセルには、水量Vd(入力a)が格納され、通信部12には、水量Vd(入力c)、冷却水往温度Td(入力b)、冷却水還温度Tdr(入力c)、吐出圧P(出力)、消費電力Pwp(出力)が格納されるセルが設けられる。演算部13のセルには、演算式が格納される。また、属性データ部14のセルには、機器固有の諸元が格納される。
なお、上記通信部12に格納される冷却水往温度Td、冷却水還温度Tdrは、単なる中継のためのデータである。このような、そのオブジェクト内で使用されないデータを格納するセルを設けることにより、前記したようにオブジェクト同士を単純に結合していくことで、所望のシュミレーション装置を構成することができる。
図11(a)に冷水ポンプを模擬するオブジェクトの例を示す。図10と同様、制御部11のセルには、水量Vc(入力a)が格納され、通信部12には、水量Vc(入力c)、冷却水往温度Td(入力b)、冷却水還温度Tdr(入力c)、吐出圧P(出力)、消費電力PWp(出力)が格納されるセルが設けられる。演算部13のセルには、演算式が格納される。また、属性データ部14のセルには、機器固有の諸元が格納される。
なお、上記通信部12に格納される冷水量Vc、冷水往温度Tc、冷水還温度Tcrは、単なる中継のためのデータである。
図10に冷却水ポンプを模擬するオブジェクトの例を示す。
このオブジェクトの制御部11のセルには、水量Vd(入力a)が格納され、通信部12には、水量Vd(入力c)、冷却水往温度Td(入力b)、冷却水還温度Tdr(入力c)、吐出圧P(出力)、消費電力Pwp(出力)が格納されるセルが設けられる。演算部13のセルには、演算式が格納される。また、属性データ部14のセルには、機器固有の諸元が格納される。
なお、上記通信部12に格納される冷却水往温度Td、冷却水還温度Tdrは、単なる中継のためのデータである。このような、そのオブジェクト内で使用されないデータを格納するセルを設けることにより、前記したようにオブジェクト同士を単純に結合していくことで、所望のシュミレーション装置を構成することができる。
図11(a)に冷水ポンプを模擬するオブジェクトの例を示す。図10と同様、制御部11のセルには、水量Vc(入力a)が格納され、通信部12には、水量Vc(入力c)、冷却水往温度Td(入力b)、冷却水還温度Tdr(入力c)、吐出圧P(出力)、消費電力PWp(出力)が格納されるセルが設けられる。演算部13のセルには、演算式が格納される。また、属性データ部14のセルには、機器固有の諸元が格納される。
なお、上記通信部12に格納される冷水量Vc、冷水往温度Tc、冷水還温度Tcrは、単なる中継のためのデータである。
図11(b)は、上記ポンプオブジェクトの演算部13の演算式への入力データと演算結果データの一例を示す図である。同図に示すように、上記冷却水ポンプ、冷水ポンプオブジェクトの演算部13は、上記制御部11、通信部12から得た、冷却水量または冷水水量W(=VcまたはVd)に基づき、例えば、以下の式(7)により、ポンプ動力(=消費電力)PWp、吐出圧Pを演算する。
PWp=f(W・P・η)…(7)
P=f(W)
P:揚程
η:ポンプ効率
PWp=f(W・P・η)…(7)
P=f(W)
P:揚程
η:ポンプ効率
図12(a)に送風機を模擬するオブジェクトの例を示す。
このオブジェクトの通信部12には、風量Qt(入力c)、コイル入口空気温度DB1(入力c)、コイル入口空気エンタルピia1(入力c)、コイル出口空気温度DB2(入力c)、コイル出口空気エンタルピia2(入力c)、静圧P(出力)、消費電力Pwfan(出力)が格納されるセルが設けられる。演算部13のセルには、演算式が格納される。また、属性データ部14のセルには、機器固有の諸元が格納される。
なお、上記コイル入口空気温度DB1、コイル入口空気エンタルピia1、コイル出口空気温度DB2、コイル出口空気エンタルピia2は、単なる中継のためのデータである。
図12(b)は送風機オブジェクトの演算部13の演算式への入力データと演算結果データの一例を示す図である。
同図に示すように、上記送風機オブジェクトの演算部13は、上記通信部12から得た、風量Qtに基づき、例えば、以下の式(8)により、ポンプ動力(=消費電力)Pwp、吐出静圧Pを演算する。
PWfan=f(Qt・P・η)…(8)
P=f(Qt)
P:吐出静圧
η:送風機効率
このオブジェクトの通信部12には、風量Qt(入力c)、コイル入口空気温度DB1(入力c)、コイル入口空気エンタルピia1(入力c)、コイル出口空気温度DB2(入力c)、コイル出口空気エンタルピia2(入力c)、静圧P(出力)、消費電力Pwfan(出力)が格納されるセルが設けられる。演算部13のセルには、演算式が格納される。また、属性データ部14のセルには、機器固有の諸元が格納される。
なお、上記コイル入口空気温度DB1、コイル入口空気エンタルピia1、コイル出口空気温度DB2、コイル出口空気エンタルピia2は、単なる中継のためのデータである。
図12(b)は送風機オブジェクトの演算部13の演算式への入力データと演算結果データの一例を示す図である。
同図に示すように、上記送風機オブジェクトの演算部13は、上記通信部12から得た、風量Qtに基づき、例えば、以下の式(8)により、ポンプ動力(=消費電力)Pwp、吐出静圧Pを演算する。
PWfan=f(Qt・P・η)…(8)
P=f(Qt)
P:吐出静圧
η:送風機効率
(e)ヘッダー
図13(a)にヘッダーを模擬するオブジェクトの例を示す。
このオブジェクトの通信部12には、入口水量Vc1,Vc2,…,Vcn(入力b)、入口水温Tc1,Tc2,…,Tcn(入力b)、出口水量Vca1,Vca2,…,Vcam(出力)、出口水温Tca1,Tca2,…,Tcam(出力)が格納されるセルが設けられる。演算部13のセルには、演算式が格納される。
図13(b)にヘッダーオブジェクトの演算部13の演算式への入力データと演算結果データの一例を示し、図13(c)にヘッダーにおける上記入口水量、入口水温、出口水量、出口水温を示す。図13(c)に示すように、ヘッダーは、Vc1+Vc2+,…,+Vcn=Vca1+Vca2+,…,+Vcamになるように入口水量をまとめて、複数に分岐する。
同図に示すように、上記ヘッダーオブジェクトの演算部13は、上記通信部12から得た、入口水量Vc1,Vc2,…,Vcn、入口水温Tc1,Tc2,…,Tcnに基づき、例えば、以下の式(9)により、出口水温Tcaを演算する。
Tca=f(Tc1,Vc1,Tc2,Vc2,…,Tcn,Vcn)…(9)
ここで、出口側をm通りに分岐した場合、出口側の温度は全てTcaであり(Tca=Tca1,Tca2,…,Tcam)であり、入口側の水量と出口側の水量は次のようになる。
Vc1+Vc2+,…,+Vcn=Vca1+Vca2+,…,+Vcam
図13(a)にヘッダーを模擬するオブジェクトの例を示す。
このオブジェクトの通信部12には、入口水量Vc1,Vc2,…,Vcn(入力b)、入口水温Tc1,Tc2,…,Tcn(入力b)、出口水量Vca1,Vca2,…,Vcam(出力)、出口水温Tca1,Tca2,…,Tcam(出力)が格納されるセルが設けられる。演算部13のセルには、演算式が格納される。
図13(b)にヘッダーオブジェクトの演算部13の演算式への入力データと演算結果データの一例を示し、図13(c)にヘッダーにおける上記入口水量、入口水温、出口水量、出口水温を示す。図13(c)に示すように、ヘッダーは、Vc1+Vc2+,…,+Vcn=Vca1+Vca2+,…,+Vcamになるように入口水量をまとめて、複数に分岐する。
同図に示すように、上記ヘッダーオブジェクトの演算部13は、上記通信部12から得た、入口水量Vc1,Vc2,…,Vcn、入口水温Tc1,Tc2,…,Tcnに基づき、例えば、以下の式(9)により、出口水温Tcaを演算する。
Tca=f(Tc1,Vc1,Tc2,Vc2,…,Tcn,Vcn)…(9)
ここで、出口側をm通りに分岐した場合、出口側の温度は全てTcaであり(Tca=Tca1,Tca2,…,Tcam)であり、入口側の水量と出口側の水量は次のようになる。
Vc1+Vc2+,…,+Vcn=Vca1+Vca2+,…,+Vcam
(f)外気
図14に外気を模擬する外気オブジェクトの例を示す。
外気オブジェクトの通信部12のセルには、外気湿球温度WB(出力)が格納される。(g)室内
図15に室内を模擬する室内オブジェクトの例を示す。
室内オブジェクトの通信部には、コイル入口室内温度DB1(出力)、コイル入口室内エンタルピia1(出力)、コイル出口室内温度DB2(出力)、コイル出口室内エンタルピia2(出力)、風量Qt(出力)が格納される。
図14に外気を模擬する外気オブジェクトの例を示す。
外気オブジェクトの通信部12のセルには、外気湿球温度WB(出力)が格納される。(g)室内
図15に室内を模擬する室内オブジェクトの例を示す。
室内オブジェクトの通信部には、コイル入口室内温度DB1(出力)、コイル入口室内エンタルピia1(出力)、コイル出口室内温度DB2(出力)、コイル出口室内エンタルピia2(出力)、風量Qt(出力)が格納される。
図16は上記オブジェクト等から構成されるオブジェクトのメニューの一例を示す図であり、上記メニューから検証対象となる空調システムの各機器に相当するオブジェクトを前記した作業エリアにコピーし、必要に応じて制御部にデータを設定したり、演算部の演算式を変更したり、属性データ部14に属性データを設定し、これらオブジェクトを結合することにより、所望のシミュレーションモデルを構築することができる。
図17は、上記オブジェクトを結合して、作成したシミュレーションモデルの例を示す図である。
同図に示すように、ヘッダーオブジェクトを用いて、複数のサブシステムを組み合わせることにより、大規模なシミュレーションモデルを構築することもできる。
上記のようにシミュレーションモデルが構築されたら、外気オブジェクト、室内オブジェクトなどにデータを与え、また、必要に応じて各オブジェクトに制御データを設定することで、シミュレーションを行うことができ、シミュレーション結果として、例えば、冷却塔、冷却水ポンプ、冷凍機ガス、冷水ポンプ、送風機の各消費エネルギーを求めたり、また、冷却水温度、冷凍機成績係数、冷水量などを求めることができる。
図17は、上記オブジェクトを結合して、作成したシミュレーションモデルの例を示す図である。
同図に示すように、ヘッダーオブジェクトを用いて、複数のサブシステムを組み合わせることにより、大規模なシミュレーションモデルを構築することもできる。
上記のようにシミュレーションモデルが構築されたら、外気オブジェクト、室内オブジェクトなどにデータを与え、また、必要に応じて各オブジェクトに制御データを設定することで、シミュレーションを行うことができ、シミュレーション結果として、例えば、冷却塔、冷却水ポンプ、冷凍機ガス、冷水ポンプ、送風機の各消費エネルギーを求めたり、また、冷却水温度、冷凍機成績係数、冷水量などを求めることができる。
次に上記オブジェクトを用いたシミュレーションモデルの具体例について説明する。
図18(a)は、上記外気オブジェクト21、冷却塔オブジェクト22、冷却水ポンプオブジェクト23、冷凍機オブジェクト24、冷水ポンプオブジェクト25、空調機オブジェクト26、送風機オブジェクト27、室内オブジェクト28を前記したように結合しシュミレーションモデルを作成した場合ににおける、表示画面上に示されるオブジェクトの結合関係を示す図である。また、図18(b)は、同図(a)に示すシミュレーション装置において、各オブジェクト間で受け渡されるデータ、および、冷却水、冷水、気流のの流れを示す図である。
図18において、外部データとしては、外気オブジェクト21に外気湿球温度WBが与えられ、室内オブジェクト28に、風量Qt、コイル入口室内温度DB1、コイル入口室内エンタルピia1、コイル出口室内温度DB2、コイル出口室内エンタルピia2が与えられる。また、冷却水ポンプオブジェクト23の制御部11に冷却水量Vdが与えられ、冷凍機オブジェクト24の制御部に冷水往温度Tcが与えられる。
冷却塔オブジェクト22は、冷却水往温度設定値Tdsetが与えられると、外気オブジェクト21から与えられる上記外気湿球温度WB、冷却水ポンプオブジェクト23から渡される冷却水量Vd、冷却水還温度Tdrから冷却水往温度Td、ファン電力PWctを求める。
冷却水ポンプオブジェクト25は、制御部に与えられた冷却水量Vdから吐出圧Pと、消費電力PWpを求める。また、冷却塔オブジェクト22と冷凍機オブジェクト24間で、冷却水往温度Td、冷却水還温度Tdrを中継する。
図18(a)は、上記外気オブジェクト21、冷却塔オブジェクト22、冷却水ポンプオブジェクト23、冷凍機オブジェクト24、冷水ポンプオブジェクト25、空調機オブジェクト26、送風機オブジェクト27、室内オブジェクト28を前記したように結合しシュミレーションモデルを作成した場合ににおける、表示画面上に示されるオブジェクトの結合関係を示す図である。また、図18(b)は、同図(a)に示すシミュレーション装置において、各オブジェクト間で受け渡されるデータ、および、冷却水、冷水、気流のの流れを示す図である。
図18において、外部データとしては、外気オブジェクト21に外気湿球温度WBが与えられ、室内オブジェクト28に、風量Qt、コイル入口室内温度DB1、コイル入口室内エンタルピia1、コイル出口室内温度DB2、コイル出口室内エンタルピia2が与えられる。また、冷却水ポンプオブジェクト23の制御部11に冷却水量Vdが与えられ、冷凍機オブジェクト24の制御部に冷水往温度Tcが与えられる。
冷却塔オブジェクト22は、冷却水往温度設定値Tdsetが与えられると、外気オブジェクト21から与えられる上記外気湿球温度WB、冷却水ポンプオブジェクト23から渡される冷却水量Vd、冷却水還温度Tdrから冷却水往温度Td、ファン電力PWctを求める。
冷却水ポンプオブジェクト25は、制御部に与えられた冷却水量Vdから吐出圧Pと、消費電力PWpを求める。また、冷却塔オブジェクト22と冷凍機オブジェクト24間で、冷却水往温度Td、冷却水還温度Tdrを中継する。
冷凍機オブジェクト24は、制御部11に与えられた冷水往温度Tcと、冷却水ポンプオブジェクト23から渡される冷却水量Vd、冷却水往温度Tdと、冷水ポンプオブジェクト25から渡される冷水量Vc、冷水還温度Tcrから、冷却水還温度Tdr、ガス消費量Grefを求める。冷却水還温度Tdrは、冷却水ポンプオブジェクト23を介して冷却塔オブジェクト22に渡される。
ここで、冷凍機の状態は、冷却塔から出でくる冷却水往温度Tdに影響を受け、冷却塔の状態は、冷凍機から出てくる冷却水還温度Tdrに影響を受ける。したがって、この場合は、表計算ソフトの反復計算機能を利用して、解が収束するまで繰り返し計算を行う必要がある。この例では、30〜40回の反復計算で4桁程度の充分の精度に収束させることができた。
ここで、冷凍機の状態は、冷却塔から出でくる冷却水往温度Tdに影響を受け、冷却塔の状態は、冷凍機から出てくる冷却水還温度Tdrに影響を受ける。したがって、この場合は、表計算ソフトの反復計算機能を利用して、解が収束するまで繰り返し計算を行う必要がある。この例では、30〜40回の反復計算で4桁程度の充分の精度に収束させることができた。
冷水ポンプオブジェクト25は、空調機オブジェクト26から冷水量Vcが与えられると、吐出圧Pと、消費電力PWpを求める。また、冷凍機オブジェクト24と空調機オブジェクト26間で、冷水量Vc、冷水往温度Tc、冷水還温度Tcrを中継する。
空調機オブジェクト26は、室内オブジェクト28から渡される風量Qt、コイル入口空気温度DB1、コイル入口空気エンタルピia1、コイル出口空気温度DB2、コイル出口空気エンタルピia2から冷水量Vc、冷水還温度Tcrを求める。
送風機オブジェクト27は、室内オブジェクト28から渡される風量Qtから静圧P、消費電力PWfanを求める。また、空調機オブジェクト26と、室内オブジェクト28間で、コイル入口空気温度DB1、コイル入口空気エンタルピia1、コイル出口空気温度DB2、コイル出口空気エンタルピia2を中継する。
室内オブジェクト28は、風量Qt、コイル入口空気温度DB1、コイル入口空気エンタルピia1、コイル出口空気温度DB2、コイル出口空気エンタルピia2を、送風機オブジェクト27を介して、空調機オブジェクト26に渡す。
空調機オブジェクト26は、室内オブジェクト28から渡される風量Qt、コイル入口空気温度DB1、コイル入口空気エンタルピia1、コイル出口空気温度DB2、コイル出口空気エンタルピia2から冷水量Vc、冷水還温度Tcrを求める。
送風機オブジェクト27は、室内オブジェクト28から渡される風量Qtから静圧P、消費電力PWfanを求める。また、空調機オブジェクト26と、室内オブジェクト28間で、コイル入口空気温度DB1、コイル入口空気エンタルピia1、コイル出口空気温度DB2、コイル出口空気エンタルピia2を中継する。
室内オブジェクト28は、風量Qt、コイル入口空気温度DB1、コイル入口空気エンタルピia1、コイル出口空気温度DB2、コイル出口空気エンタルピia2を、送風機オブジェクト27を介して、空調機オブジェクト26に渡す。
以上のように構成したシミュレーションモデルにより、外気湿球温度WB、送風量Qt、コイル入口空気温度DB1、コイル入口空気エンタルピia1、コイル出口空気温度DB2、コイル出口空気エンタルピia2を与えて、前記したように冷却塔、冷却水ポンプ、冷凍機ガス、冷水ポンプ、送風機の各消費エネルギーを算出し、また、冷却水温度、冷凍機成績係数、冷水量などを求めることができる。
なお、図18の例では、冷却水ポンプオブジェクト23の消費電力PWpは冷却水量Vdを与えた時点で定まり、また、送風機オブジェクト27の消費電力PWfanは、風量Qtを与えた時点で定まる。
また、図19に、上記のシミュレーションモデルによるシミュレーション結果の一例を示す。同図は、コイル入口空気温度DB1、コイル入口空気エンタルピia1、コイル出口空気温度DB2、コイル出口空気エンタルピia2を固定し、外気湿球温度WB、風量Qtを変えたときのシミュレーション結果を示す。なお、図19の冷凍機電力は、使用する冷凍機に応じて定まる値である。
なお、図18の例では、冷却水ポンプオブジェクト23の消費電力PWpは冷却水量Vdを与えた時点で定まり、また、送風機オブジェクト27の消費電力PWfanは、風量Qtを与えた時点で定まる。
また、図19に、上記のシミュレーションモデルによるシミュレーション結果の一例を示す。同図は、コイル入口空気温度DB1、コイル入口空気エンタルピia1、コイル出口空気温度DB2、コイル出口空気エンタルピia2を固定し、外気湿球温度WB、風量Qtを変えたときのシミュレーション結果を示す。なお、図19の冷凍機電力は、使用する冷凍機に応じて定まる値である。
図20に本実施例のシミュレーションモデルにおける上記反復計算の収束過程を示す。同図は、上記図18において、外気オブジェクト21、冷却塔オブジェクト22、冷却水ポンプオブジェクト23、冷凍機オブジェクト28のみからなるシミュレーションの収束過程を示したものであり、同図に示すように、冷却水往温度Td、冷却水還温度Tdr、ガス消費率Grefは、10回程度で実用上収束した。なお、シミュレーションモデルの規模が大きくなると、指数的に解が収束するまでの回数は増加し、前記したように、図18のモデルでは、収束回数は30〜40回であった。
10 パソコン
10a 計測システム
11 制御部
12 通信部
13 演算部
14 属性データ部
21 外気オブジェクト
22 冷却塔オブジェクト
23 冷却水ポンプオブジェクト
24 冷凍機オブジェクト
25 冷水ポンプオブジェクト
26 空調機オブジェクト
27 送風機オブジェクト
28 室内オブジェクト
10a 計測システム
11 制御部
12 通信部
13 演算部
14 属性データ部
21 外気オブジェクト
22 冷却塔オブジェクト
23 冷却水ポンプオブジェクト
24 冷凍機オブジェクト
25 冷水ポンプオブジェクト
26 空調機オブジェクト
27 送風機オブジェクト
28 室内オブジェクト
Claims (2)
- スプレッドシート上に予め用意された、空調システムを構成する各装置および室内外環境を模擬するセル群から構成される模擬要素をスプレッドシート上の作業領域にコピーして空調システムのシミュレーションモデルを作成し、該シミュレーションモデルに外部条件を与えて、シミュレーションを実行させることにより、空調システムのシミュレーションを行うシミュレーション方法であって、
上記模擬要素は、少なくとも、他の模擬要素から与えられるデータ、もしくは当該模擬要素のセルに入力されたデータに基づき、該模擬要素からの模擬出力を求める演算式を格納した第1のセル群と、他の模擬要素から与えられたデータ、もしくは、上記演算式による演算結果を他の模擬要素に受け渡すための第2のセル群とから構成される模擬要素を含み、
上記演算式は、該要素が占めるセル群に対して特定位置にある第2のセル群のデータを参照して演算を行い、上記第2のセル群は上記演算結果を参照するように構成され、
上記模擬要素をスプレッドシート上の作業領域にコピーする際、
隣合う模擬要素の第2のセル群の内の特定のセル群が参照関係にあるように、上記各模擬要素を作業領域にコピーし、上記模擬要素の内の特定の模擬要素の第2のセル群に、外部条件となる入力データを与え、繰り返し演算を実行させることにより、シミュレーション処理を実行させる
ことを特徴とする空調システムのシミュレーション方法。 - スプレッドシート上に予め用意された、空調システムを構成する各装置および室内外環境を模擬するセル群から構成される模擬要素をスプレッドシート上の作業領域にコピーして空調システムのシミュレーションモデルを作成し、該シミュレーションモデルに外部条件を与えて、シミュレーションを実行させることにより、空調システムのシミュレーションを行うシミュレーション装置であって、
上記模擬要素は、少なくとも、他の模擬要素から与えられるデータ、もしくは当該模擬要素のセルに入力されたデータに基づき、該模擬要素からの模擬出力を求める演算式を格納した第1のセル群と、他の模擬要素から与えられたデータ、もしくは、上記演算式による演算結果を他の模擬要素に受け渡すための第2のセル群とから構成される模擬要素を含み、
上記演算式は、該要素が占めるセル群に対して特定位置にある第2のセル群のデータを参照して演算を行い、上記第2のセル群は上記演算結果を参照するように構成され、
隣合う模擬要素の第2のセル群の内の特定のセル群が参照関係にあるように、上記各模擬要素が、上記スプレッドシート上の作業領域にコピーされ、
上記模擬要素の内の特定の模擬要素の第2のセル群に、外部条件となる入力データを与え、繰り返し演算を実行させることにより、シミュレーション処理を実行させる
ことを特徴とする空調システムのシミュレーション装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005038966A JP2006226572A (ja) | 2005-02-16 | 2005-02-16 | 空調システムのシミュレーション方法およびシミュレーション装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005038966A JP2006226572A (ja) | 2005-02-16 | 2005-02-16 | 空調システムのシミュレーション方法およびシミュレーション装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006226572A true JP2006226572A (ja) | 2006-08-31 |
Family
ID=36988098
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005038966A Pending JP2006226572A (ja) | 2005-02-16 | 2005-02-16 | 空調システムのシミュレーション方法およびシミュレーション装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006226572A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010112658A (ja) * | 2008-11-07 | 2010-05-20 | Ntt Facilities Inc | 空調機制御装置および空調機制御方法 |
CN102799762A (zh) * | 2012-06-19 | 2012-11-28 | 中国核电工程有限公司 | 一种计算冷却塔出口湿热气流形成雾羽的方法 |
US8396605B2 (en) | 2008-04-17 | 2013-03-12 | E. I. Engineering Co., Ltd. | System for simulating heat and power supply facility |
JP2015117887A (ja) * | 2013-12-18 | 2015-06-25 | 三菱重工業株式会社 | 空調システムの評価支援装置及び方法並びにプログラム |
CN105404177A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-03-16 | 贵州汇通华城股份有限公司 | 一种全空气空调仿真系统 |
CN114777295A (zh) * | 2022-04-06 | 2022-07-22 | 上海宝信数据中心有限公司 | 一种数据中心冷源群控虚拟调试系统及方法 |
-
2005
- 2005-02-16 JP JP2005038966A patent/JP2006226572A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8396605B2 (en) | 2008-04-17 | 2013-03-12 | E. I. Engineering Co., Ltd. | System for simulating heat and power supply facility |
JP2010112658A (ja) * | 2008-11-07 | 2010-05-20 | Ntt Facilities Inc | 空調機制御装置および空調機制御方法 |
CN102799762A (zh) * | 2012-06-19 | 2012-11-28 | 中国核电工程有限公司 | 一种计算冷却塔出口湿热气流形成雾羽的方法 |
JP2015117887A (ja) * | 2013-12-18 | 2015-06-25 | 三菱重工業株式会社 | 空調システムの評価支援装置及び方法並びにプログラム |
CN105404177A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-03-16 | 贵州汇通华城股份有限公司 | 一种全空气空调仿真系统 |
CN114777295A (zh) * | 2022-04-06 | 2022-07-22 | 上海宝信数据中心有限公司 | 一种数据中心冷源群控虚拟调试系统及方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zuo et al. | Coupling indoor airflow, HVAC, control and building envelope heat transfer in the Modelica Buildings library | |
Nouidui et al. | Functional mock-up unit for co-simulation import in EnergyPlus | |
Wetter et al. | Modelica buildings library | |
CN103370712B (zh) | 用于机架冷却分析的系统和方法 | |
CN104871159B (zh) | 利用增强型势流模型的流体动力学预测的系统和方法 | |
Ufuk Gökçe et al. | Integrated system platform for energy efficient building operations | |
JP2006226572A (ja) | 空調システムのシミュレーション方法およびシミュレーション装置 | |
Sphaier et al. | Parametric analysis of components effectiveness on desiccant cooling system performance | |
Johnson et al. | Performance evaluation of network airflow models for natural ventilation | |
KR101857711B1 (ko) | 건물에너지관리시스템의 도입효과 산정 시뮬레이션 장치 | |
Papakonstantinou et al. | Computational analysis of thermal comfort: the case of the archaeological museum of Athens | |
Macumber et al. | A graphical tool for cloud-based building energy simulation | |
Heibati et al. | Integrated dynamic modeling for energy optimization in the building: Part 1: The development of the model | |
Miller et al. | Automation of common building energy simulation workflows using Python | |
Jones et al. | Co-simulation of a HVAC system-integrated phase change material thermal storage unit | |
Marzullo et al. | A computational toolchain for the automatic generation of multiple Reduced-Order Models from CFD simulations | |
Ng et al. | Airflow and indoor air quality analyses capabilities of energy simulation software | |
Haltrecht et al. | Defining the methodology for the next-generation HOT2000 simulator | |
Serra et al. | ESIMPLE, a new pressure–velocity coupling algorithm for built-environment CFD simulations | |
Van Schijndel et al. | Simulation of the climate system performance of a museum in case of failure events | |
Wetter et al. | Design choices for thermofluid flow components and systems that are exported as Functional Mockup Units | |
CN106354970A (zh) | 一种热环境的分析方法及装置 | |
Behravan et al. | Composability modeling for the use case of demand-controlled ventilation and heating system | |
Vuolle et al. | An NMF based model library for building thermal simulation | |
López Mas | Parallel object-oriented algorithms for simulation of multiphysics: application to thermal systems |