CFD連成シミュレーションに基づく空調システム最適化のための逆問題解析手法の開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11450214
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 加藤 信介 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (00142240)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 白石 靖幸 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (50302633) ; 伊香賀 俊治 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (30302631) ; 村上 周三 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (40013180)
• Keywords: CFD / 最適化 / 逆問題 / 連成シミュレーション

Research Abstract

本研究は、室内環境CFD(Computational Fluid Dynamics)解析シミュレーションに基づく室内温熱・空気環境の自動最適設計手法を開発することを目的とする。これは室内の環境性状を設計目標値に最大限近づけさせるための室内の物理的な境界条件を求める手法、すなわち逆問題解析による環境の自動最適化設計手法の基礎的な検討を行うものである。本研究において、平成11では以下のような成果を上げている。
(1)室内温熱環境総合評価システムの構築及び設計目標の構造解明
形成された温熱環境と環境設計目標との差を定量的に評価するシステムを構築した。空調目標は簡単にモデル化し、その優先順により階層的に整理した。
(2)環境形成要因の階層構造の解明
室内温熱環境に影響を与える環境形成要因の階層構造を作成した。これは、設計目標と同じく重要度、トレードオフ関係で整理し柔軟に変更可能なもの、最も室内温熱・空気環境に影響を与えるものからその序列を考慮して整理したものである。
(3)環境解析におけるフィードバックシステムの構築
設計目標と環境の差を環境形成要因の変更にフィードバックされる論理を作成した。
(4)フィードバックシステムを用いた逆問題数値シミュレーション
フィードバックシステムを用いた逆問題のCFD数値シミュレーションの有効を示すため、室内居住域平均温度又は人体の温冷感(作用温度、PMV等)を環境設計目標として、空調システムの最適化を行った。これは、形成された室内環境と環境設計目標との差を空調システムにフィードバックさせ、吹出温度と風量の最適空調条件を求めるものである。この解析により最も省エネルギー的で人体の温冷感にストレスがない空調条件が得られた。

Research Products

• [Publications] 加藤信介、金泰延、村上周三: "対流・放射・湿気輸送と空調システム制御の連成シミュレーションー第1報"空気調和・衛生工学会論文集. 74. 81-89 (1999)
• [Publications] S.Murakami,S.kato,and T.Kim: "Indoor climate design based on feedback control of HVAC"6^<th> International IBPSA Conference(BS'99). 17-24 (1999)
• [Publications] 金泰延、加藤信介、村上周三: "対流・放射・湿気輸送と空調システム制御の連成シミュレーション"生産研究. 5・11. 53-56 (1999)
• [Publications] 平山禎久、金泰延、加藤信介、村上周三: "対流・放射・湿気輸送と空調システム制御の連成シミュレーション(その4)"日本建築学会大会学術講演梗概集. D-1. 1012-1013 (1999)
• [Publications] 金泰延、加藤信介、村上周三: "対流・放射・湿気輸送と空調システム制御の連成シミュレーション(その5)"日本建築学会大会学術講演梗概集. D-1. 1014-1015 (1999)
• [Publications] T.Kim,S.Kato,and S.Murakami: "INDOOR CLIMATE DESIGN BASED ON CFD"ROOMVENT 2000. (2000)