躯体蓄熱放射空調を対象としたスパース最適制御の提案・高度化とその社会実装

建筑框架蓄热辐射空调稀疏优化控制的提出、进展及社会实施

• 批准号: 22H01653
• 负责人: 白石 靖幸
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: The University of Kitakyushu
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01653/
• 关键词: TABS; モデル予測制御; スパースモデリング; 外乱予測; データ同化

本研究は、主に1) 最適制御手法の構築とリアルタイム性の実現、2) 不確定外乱への対応、3) 高度な大規模連成解析による提案手法の検証、4) TABSを導入した実在建物による提案手法の検証　に大きく分類される。2022年度に得られた成果は以下の通りである。研究課題の1)に関しては、従来のモデル予測制御（以下、MPC）に、不確定外乱を機会制約にて考慮する確率モデル予測制御（Stochastic MPC、以下、SMPC）を用いるTABSの最適制御手法を提案した。研究課題の2)に関しては対象建物の運用段階に応じた不確定外乱（OA機器及び照明の負荷）の予測モデルを①機械学習と②時刻別・曜日別の月平均モデルにより構築すると共に、データ同化による測定データを用いた状態値の補正・推定方法を提案した。提案手法をTABSの最適制御に組み込むことで、制御性能と省エネ性が改善されることを1スパン分のTABSを再現したCFD解析と最適制御（MPC）との連成解析にて確認した。研究課題の3)に関しては、回廊型ダブルスキンを含むTABS導入フロア全体（学校建築）を対象としたCFD解析と最適制御（SMPC）の連成解析を実施し、省エネ性や制御性の観点からその有効性を検証した。尚、大規模CFD解析モデルは計算負荷が相対的に大きくなるため、複合物理モデリングであるDymolaを用いて大規模TABSの解析モデルを構築し、最適制御（MPC等）との連成解析により制御手法全般の有効性の検証も行った。研究課題の4)に関しては、対象建物において実運用を想定した実測を行い、温熱環境の4要素に加え、BEMSデータによるTABSの運用データの測定を行い、対象TABSの基本特性の把握を行った。3)にて作成した大規模CFD解析モデルは、夏季の実測結果との比較により、十分な予測精度を有することを確認した。

The main contents of this study are as follows: 1) the realization of optimal control methods, 2) the correspondence of uncertain external chaos, 3) the verification of proposal methods for highly connected analysis, 4) the classification of proposal methods for TABS introduction into structures. 2022 - 2023 The results are as follows: The research topic 1) proposes the optimal control method for TABS in the application of Stochastic MPC, SMPC, Stochastic probability control, and uncertain uncertainty probability control. The research topic 2) is related to the prediction of uncertain external disturbance (OA equipment and lighting load) in the operation stage of image building.(1) mechanical learning.(2) monthly average of time and day.(3) construction of common structure.(4) correction of state value of measurement and assimilation.(5) estimation method. The optimal control of TABS is determined by CFD analysis, control performance and productivity. Research topic 3) related to the implementation of CFD analysis and optimal control (SMPC) analysis of the whole (school building), the implementation of the model, the efficiency of the control point, and the effectiveness of the model. Large and large scale CFD analysis, calculation of load, construction of large scale TABS analysis, optimal control (MPC, etc.) and analysis of control methods. The research topic 4) is related to the determination of the application of TABS, the determination of the application of TABS, the determination of the basic characteristics of TABS, and the determination of the application of TABS. 3) To prepare large-scale CFD analysis, compare the results of summer measurement, and confirm the accuracy of prediction.

项目成果

オフィスにおけるTABSの運用方法に関する研究 （第6報）複合物理モデリングによる大規模TABSの構築と同モデルを用いた最適制御手法の検証

研究如何在办公室运行TABS（第六次报告）利用多物理建模构建大型TABS并利用模型验证最优控制方法

• 发表时间: 2022
• 作者: 井ノ口綾音;白石靖幸
• 通讯作者: 白石靖幸

Optimal Control of Circuit type Double Skin Facade using Air Conditioning Exhaust in a Cascade Manner

空调排风串级循环式双层立面优化控制

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuko Morishige;Yasuyuki Shiraishi
• 通讯作者: Yasuyuki Shiraishi