Detailed HVAC simulation programming and hi-resolution control optimization

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K22442
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0304:Architecture, building engineering, and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Miyata Shohei 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (20885595)
• Project Period (FY): 2020-09-11 – 2022-03-31
• Keywords: 空調システム / シミュレーション / VAVシステム / 制御パラメータ / デマンドレスポンス / 統合システムシミュレーション / 最適制御

Outline of Final Research Achievements

A detailed integrated system simulation of the HVAC system and building envelope was constructed to investigate the detailed control logic. Conventional HVAC simulations are not suitable for investigating control logics because they are energy simulations for sizing equipment capacity. The integrated system simulation was constructed by modeling the central air-conditioning system, which consists of a cooling plant and an AHU-VAV system, physically as much as possible, and by modeling the building envelope in a transient manner. Using this simulation, the effects of detailed control parameters such as supply air temperature control and each PI control were calculated and analyzed. In addition, the effect of demand response and changes in the indoor environment due to control changes such as temperature setpoint relaxation and water supply temperature adjustment were also quantitatively evaluated.

Free Research Field

空調システムの高度運用

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

省エネルギーや脱炭素の重要性が高まっているが、オフィスビルといった業務用建築物の空調システムを適切に設計・運用するためには高度なシミュレーションが不可欠である。従来のシミュレーションでは、詳細な制御を検討できないため設計や運用への活用が限定的であるという課題が残されていたが、本研究で構築したシミュレーションにより、詳細な制御の効果が評価可能になったと考えられる。本シミュレーションを活用することでより省エネルギーな空調システムの設計や、空調システムのより脱炭素な運用手法の開発ができるようになることが期待される。