JP3168527B2 - 空調シミュレーション支援システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、空調設備のシミュレ
ーションに用いることができる状態のデータを生成す
る、空調シミュレーション支援システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】ビルの空調におけるエネルギー管理や、
その最適化および診断を実現するためには、動的シミュ
レーションが１つの重要な技術である。そのための汎用
空調シミュレーションソフトウエアプログラムでは、ま
ず、シミュレーション対象となる建物構造および空調制
御システムを、各種コンポーネントの集合とそれらの間
の接続関係を表現することでモデル化する。そして、そ
のモデルにおける建物の熱的動特性および制御動作シミ
ュレーション計算の実行により、空調システムの性能を
検討することができる。

【０００３】空調システムを構成するコンポーネント
は、コンポーネントの種類によって、温度や制御動作な
どの変化が秒単位，分単位，時間単位のように変化する
範囲が大きく異なっている。また、あるコンポーネント
の動的変化が、他の特定のコンポーネントの動的変化に
のみ影響を及ぼし、その他のコンポーネントにはほとん
ど影響を及ぼさない場合などもある。したがって、この
ような空調システムのシミュレーション計算を行う場合
は、変化率が同じレベルのコンポーネント群および影響
を及ぼし合うコンポーネント群をまとめた単位（ブロッ
ク）別に収束計算を行うことにより、対象が大規模であ
ってもあまり時間をかけることなく、シミュレーション
を行うことが可能となる。

【０００４】汎用空調シミュレーションプログラムにお
いては、シミュレーション対象モデルを構成するコンポ
ーネントは、まず、複数のコンポーネントをブロック化
して下位収束計算を行っている。さらに、複数のブロッ
クをスーパーブロック化してこのスーパーブロック単位
での上位収束計算を上述した下位収束計算とは別個に行
うようにして、大規模なシミュレーションを可能として
いる。

【０００５】ところで、汎用空調シミュレーションプロ
グラムを用いてシミュレーション計算を行う場合、まず
シミュレーション対象をモデル化する必要がある。すな
わち、シミュレーション対象の情報を利用する汎用空調
シミュレーションプログラムで扱える形式に表現する必
要がある。このため、シミュレーション対象のモデルの
構築や修正作業を、スムーズに行えるモデリング環境が
必要である。すなわち、シミュレーション対象をコンピ
ュータ画面上でビジュアルに表現でき、この表現したも
のを自動的にシミュレーションできる形式に表現し直す
支援システムが必須である。

【０００６】この支援システムとして、シミュレーショ
ンシステムモデル構築支援システムがある。これは、シ
ミュレーション対象のモデル構築において、各コンポー
ネントの配置などを、コンピュータの表示画面上で視覚
的に行えるようにしたものである。この支援システムで
は、シミュレーション対象を構成する要素（コンポーネ
ント）を、表示画面内のダイヤグラム上で視覚的に自由
に移動して配置していき、これらを接続することで、シ
ミュレーション対象のモデルを構築する。

【０００７】そして、各コンポーネントを上述したよう
にブロック化，スーパーブロック化してこれらを階層構
造とするため、コンポーネントそれぞれを対応するブロ
ックに関連づけ（ブロック化）する。この関連づけは、
たとえば、表示画面の他のダイヤグラム内に表示されて
いる各ブロックを選択することなどにより行われる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来は以上のように構
成されていたので、コンポーネントを間違ったブロック
に関連づけしてしまうことにより、シミュレーション計
算ができなくなるという問題があった。これは、異なる
ブロックの範疇のコンポーネントでも、関連づけができ
てしまうからである。すなわち、従来では、ダイヤグラ
ム上に生成したシミュレーション対象のモデルを構成す
る各コンポーネントの階層化は、そのコンポーネントが
たとえば「建物系」であると指定するだけで行えたから
である。

【０００９】各コンポーネントがどのブロックの範疇に
入るかを熟知していれば、間違ったブロック化，階層化
をすることはない。しかし、これらの関係をあまり知ら
ない場合は、コンポーネントの間違ったブロック化，階
層化を行ってしまう場合が発生する。このように、間違
ったブロック化，階層化をしたデータでシミュレーショ
ンをしようとしても、シミュレーション計算が収束せ
ず、シミュレーションができない。

【００１０】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたものであり、空調システムをシミュレ
ーションするためにシミュレーション対象の情報をこの
シミュレータで扱える形式に表現するときに、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
間違えなく行えるようにすることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の空調シミュレ
ーション支援システムは、コンポーネント格納部に格納
されている各コンポーネントに対応するブロック情報が
格納されているコンポーネントブロック情報格納部と、
入力部から入力された指示により行うコンポーネント配
置メモリに配置され接続された各コンポーネントのブロ
ック化を、コンポーネントブロック情報格納部の情報に
基づいて行うブロック階層化部とを備える。そして、コ
ンポーネント取り出し部により取り出されて入力部から
入力された指示の位置に配置された状態で格納されてい
るコンポーネント配置メモリ内のコンポーネントを、コ
ンポーネントブロック情報格納部の情報に基づいてブロ
ック化するようにしたことを特徴とする。

【００１２】

【作用】コンポーネントのブロック化をするとき、間違
ったブロック化は行われない。

【００１３】

【実施例】以下この発明の１実施例を図を参照して説明
する。図１は、この発明の空調シミュレーション支援シ
ステム（以下支援システムと略する）の構成を示す構成
図である。同図において、１はキーボードやマウスなど
指示・操作を入力するための入力部、２は表示部、３は
表示部２の表示を制御する表示制御部、４はシミュレー
ション対象の空調システムを構成するためのコンポーネ
ントが格納されているコンポーネント格納部、５は入力
部１から入力された指示によりコンポーネント格納部４
より所望のコンポーネントを取り出すコンポーネント取
り出し部である。

【００１４】また、６はコンポーネント取り出し部５に
より取り出されたコンポーネントが入力部１から入力さ
れた指示の位置に配置された状態で格納されるコンポー
ネント配置メモリ、７は入力部１から入力された指示に
より、コンポーネント配置メモリ６に配置されたコンポ
ーネントの配置やその状態の変更などを行うコンポーネ
ント配置編集部、８は入力部から入力された指示により
コンポーネント配置メモリ６に配置されたコンポーネン
ト間を接続するコンポーネント接続部、９はコンポーネ
ント格納部４に格納されている各コンポーネントに対応
するブロック情報などが格納されているコンポーネント
ブロック情報格納部である。

【００１５】そして、１０はコンポーネント配置メモリ
６に配置され接続されたシミュレーション対象を構成す
る各コンポーネントをコンポーネントブロック情報格納
部９の情報に基づいてブロック化するブロック階層化
部、１１はコンポーネント配置メモリ６に格納されてい
る、コンポーネントが配置接続されブロック化されたシ
ミュレーション対象の空調設備の状態を、シミュレータ
に用いることができるデータとするシミュレーションデ
ータ生成部である。そして、コンポーネント配置メモリ
６の内容が、表示制御部３の制御により、表示部２の所
定領域に表示される。

【００１６】また図２は、上述した図１の支援システム
の表示部２の表示状態を示す画面構成図である。図２に
おいて、２１は図１の支援システムの表示部２に表示さ
れた表示画面、２１ａは表示画面２１内全体のメニュー
バー、２２はブロック・スーパーブロック階層図の作成
を行う階層構造を示す階層ダイヤグラムウインドウ、２
２ａは階層ダイヤグラムウインドウ２２におけるメニュ
ーバーである。階層ダイヤグラムウインドウ２２には、
階層構造として、「建物系」，「空調系」，「制御系」
のスーパーブロックと、その下につく「ゾーン」，「空
気フローネットワーク」，「水フローネットワーク」，
「制御」のブロックが示されている。

【００１７】また、２３は図１のコンポーネント配置メ
モリ６の内容を示す実際にモデル構築を行う全体ダイヤ
グラムウインドウ、２３ａは全体ダイヤグラムウインド
ウ２３におけるメニューバー、２４はコンポーネント格
納部４に格納されているモデルを構築するためのファン
やダクトなどのコンポーネントが表示されているコンポ
ーネントパレットである。そして、このコンポーネント
パレット２４内の各コンポーネントには、コンポーネン
トブロック情報格納部９に格納されている情報により、
あらかじめ自身が属するブロック情報が付加された状態
となっており、これがこの発明のポイントである。

【００１８】以下、この実施例における支援システムの
動作について説明する。図１に示した空調シミュレーシ
ョン支援システムを起動することで、図２に示した画面
構成が表示部２に表示される。この表示画面２１の中
で、全体ダイヤグラムウインドウ２３において、コンポ
ーネントを配置していく。これは、マウスなどの入力部
１からの入力指示により、コンポーネントパレット２４
から所望のコンポーネントを選択し、全体ダイヤグラム
ウインドウ２３内の所定の位置に配置することで行う。

【００１９】入力指示により表示画面２１上のポインタ
（図示せず）でコンポーネントパレット２４の所望のコ
ンポーネントを指示することで、コンポーネント取り出
し部５はコンポーネント格納部４より対応するコンポー
ネントを取り出す。そして、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２３の所望の位置に移動させることで、コンポーネ
ント配置編集部７は、そのコンポーネントを配置してこ
の状態をコンポーネント配置メモリ６内に記憶させる。

【００２０】たとえば、空調対象の部屋を示すゾーンモ
デルをコンポーネントパレット２４より選択し、これを
全体ダイヤグラムウインドウ２３内の左下に配置する。
同様にして、ダクト，ファン，冷却コイル，バルブ，Ｐ
ＩＤコントローラ，ダンパーなどを全体ダイヤグラムウ
インドウ２３内に配置する。そして、これらのことによ
り、コンポーネント配置メモリ６内には、ゾーンモデ
ル，ダクト，ファン，冷却コイル，バルブ，ＰＩＤコン
トローラ，および，ダンパーなどとその全体ダイヤグラ
ムウインドウ２３内における配置状態とが格納される。

【００２１】そして、これらのコンポーネントを接続し
ていけば、全体ダイヤグラムウインドウ２３において、
シミュレーション対象が構築できたことになる。このコ
ンポーネントの接続は、やはり入力部１からの入力指示
によりポインタを操作し、全体ダイヤグラムウインドウ
２３に配置されている所望のコンポーネントを選択する
ことで行われる。このことにより、コンポーネント接続
部８がそのコンポーネント同士を接続された状態とし、
この接続情報がコンポーネント配置メモリ６に格納され
る。

【００２２】以上のことにより、全体ダイヤグラムウイ
ンドウ２３には所望の空調設備が視覚的に構築され、こ
の情報がコンポーネント配置メモリ６に格納される。次
に、これらコンポーネントを、前述したように、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す
る。これは、階層ダイヤグラムウインドウ２２を用いる
ことで行う。まず、スーパーブロックとブロックの階層
を形成する。例えば、全体ダイヤグラムウインドウ２３
上においてはゾーンモデルが存在することから、「建物
系」スーパーブロックを生成し、その下位に「ゾーン」
ブロックを１つ生成する。

【００２３】また、全体ダイヤグラムウインドウ２３上
には、１つの空気の配管系と１つの冷却水の配管系があ
ることから、「空調系」スーパーブロックを生成し、そ
の下位に「空気フローネットワーク」ブロックと「水フ
ローネットワークブロック」とを各１個ずつ生成する。
そして、全体ダイヤグラムウインドウ２３上には制御ル
ープが１つ存在しているので、「制御系」スーパーブロ
ックを生成し、その下位に制御ブロックを１つ生成す
る。

【００２４】次に、全体ダイヤグラムウインドウ２３に
おける各コンポーネントのブロック化作業を行う。その
ためには、入力部１からの指示により、たとえば、ポイ
ンタを全体ダイヤグラムウインドウ２３内の「ＰＩＤ」
上に配置してドラッグし、そのまま階層ダイヤグラムウ
インドウ２２の「制御」の表示上にそのポインタを移動
してドロップする。

【００２５】このことにより、ブロック階層化部１０
は、コンポーネント配置メモリ６に格納されているＰＩ
Ｄコントローラに、このコンポーネントは「制御」のブ
ロックにブロック化された旨の情報が付加される。一方
で、コンポーネント配置メモリ６に格納されている各コ
ンポーネントには、コンポーネントブロック情報格納部
９に格納されている情報により、あらかじめ自身が属す
るブロック情報が付加された状態となっている。

【００２６】例えば、コンポーネントブロック情報格納
部９には図３に示すように、オブジェクトクラス構造と
なった各情報が格納されている。同図において、３１は
ブロックを示すクラスであり、３１ａは「空気フローネ
ットワーク」であることを示すためにブロック種類の属
性として「１」が与えられているサブクラス、３１ｂは
「水フローネットワーク」であることを示すために
「２」が与えられているサブクラス、３１ｃは「制御」
であることを示すために「３」が与えられているサブク
ラス、３１ｄは「ゾーン」であることをしめすために
「４」が与えられているサブクラスである。

【００２７】また、３２はコンポーネントを示すクラス
であり、３２ａはファンを示す属性と自身が所属可能な
ブロック種類リストの属性を有するサブクラス、３２ｂ
はダクトを示す属性と自身が所属可能なブロック種類リ
ストの属性を有するサブクラス、３２ｃはフロー抵抗を
示す属性と自身が所属可能なブロック種類リストの属性
を有するサブクラスである。そして、この実施例におい
ては、ブロック階層化部１０は、コンポーネントブロッ
ク情報格納部９の情報を参照することで、選択したコン
ポーネントがブロック化したブロックに適合しているか
どうかを判断する。

【００２８】例えば、上述したように、全体ダイヤグラ
ムウインドウ２３における各コンポーネントのブロック
化作業において、選択したファンを「空気フローネット
ワーク」にブロック化するとき、コンポーネントブロッ
ク情報格納部９より「空気フローネットワーク」のサブ
クラス３１ａとファンのサブクラス３２ａとから、それ
ぞれの有する情報（属性）を取り出す。そして、サブク
ラス３２ａによる所属可能なブロック種類リストのオブ
ジェクトの中にサブクラス３１ａによるブロック種類を
示す属性「１」が含まれているかどうかを判断する。

【００２９】上述の例の場合、所属可能なブロック種類
リストの中に「１」があるので、この場合は適合してお
り、上述した入力部１からの指示入力は有効であり、採
用される。一方、適合していない場合は、上述した入力
部１からの指示入力は、無効であり、無視される。

【００３０】以上のようにして、所望の空調設備を全体
ダイヤグラムウインドウ２３に視覚的に構成し、これを
構成する各コンポーネントを階層ダイヤグラムウインド
ウ２２上で階層化することで、コンポーネント配置メモ
リ６にシミュレーション対象の空調設備情報が階層化さ
れて格納された状態となる。そして、この階層化された
空調設備情報をシミュレーションデータ生成部１１によ
り、用いる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えば、生成したデータはその汎用空
調シミュレーションプログラムにおいてシミュレーショ
ンを行えるデータ形式となる。そして、この変換したデ
ータには、間違った階層化がなされていることはない。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、シミュレーション対象の空調設備を擬似的に構成す
るための各コンポーネントには、あらかじめ自身が属す
るブロック情報が付加された状態としておくようにし
た。そして、コンポーネントのブロック化，階層化のと
きには、そのブロック情報を参照するようにした。この
ため、この発明によれば、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行え
ることができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の空調シミュレーション支援システ
ムの構成を示す構成図である。

【図２】 図１の支援システムの表示部２の表示状態を
示す画面構成図である。

【図３】 図１のコンポーネントブロック情報格納部９
に格納されているオブジェクトクラス構造となった情報
の構成を示す構成図である。

【符号の説明】

１…入力部、２…表示部、３…表示制御部、４…コンポ
ーネント格納部、５…コンポーネント取り出し部、６…
コンポーネント配置メモリ、７…コンポーネント配置編
集部、８…コンポーネント接続部、９…コンポーネント
ブロック情報格納部、１０…ブロック階層化部、１１…
シミュレーションデータ生成部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 11/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 指示・操作を入力するための入力部と、 シミュレーション対象の空調システムを構成するための
   コンポーネントが格納されているコンポーネント格納部
   と、 前記入力部から入力された指示により前記コンポーネン
   ト格納部から所望のコンポーネントを取り出すコンポー
   ネント取り出し部と、 前記コンポーネント取り出し部により取り出されたコン
   ポーネントが前記入力部から入力された指示の位置に配
   置された状態で格納されるコンポーネント配置メモリ
   と、 前記入力部から入力された指示により、前記コンポーネ
   ント配置メモリへのコンポーネントの配置とその状態の
   変更などを行うコンポーネント配置編集部と、 前記入力部から入力された指示により、前記コンポーネ
   ント配置メモリに配置されたコンポーネント間を接続す
   るコンポーネント接続部と、 前記コンポーネント格納部に格納されている各コンポー
   ネントに対応するブロック情報が格納されているコンポ
   ーネントブロック情報格納部と、 前記入力部から入力された指示により行う前記コンポー
   ネント配置メモリに配置され接続された各コンポーネン
   トのブロック化を、前記コンポーネントブロック情報格
   納部の情報に基づいて行うブロック階層化部と、 前記コンポーネント配置メモリに格納されている、コン
   ポーネントが配置接続されブロック化されたシミュレー
   ション対象の空調設備の状態を、シミュレータに用いる
   ことができるデータとするシミュレーションデータ生成
   部と、 前記コンポーネントが配置接続されブロック化された状
   態などが表示される表示部と、 前記表示部の表示を制御する表示制御部とを備えたこと
   を特徴とする空調シミュレーション支援システム。