(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】2021004680
(43)【公開日】20210114
(54)【発明の名称】解析装置および解析方法
(51)【国際特許分類】
   F24F 11/46 20180101AFI20201211BHJP
   F24F 11/64 20180101ALI20201211BHJP
【FI】
   !F24F11/46
   !F24F11/64
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】OL
【全頁数】15
(21)【出願番号】2019117116
(22)【出願日】20190625
(71)【出願人】
【識別番号】000006666
【氏名又は名称】アズビル株式会社
【住所又は居所】東京都千代田区丸の内2丁目7番3号
(74)【代理人】
【識別番号】100098394
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 茂樹
(74)【代理人】
【識別番号】100064621
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 政樹
(72)【発明者】
【氏名】斎数 由香子
【住所又は居所】東京都千代田区丸の内2丁目7番3号 アズビル株式会社内
(72)【発明者】
【氏名】黒崎 淳
【住所又は居所】東京都千代田区丸の内2丁目7番3号 アズビル株式会社内
(72)【発明者】
【氏名】近田 智洋
【住所又は居所】東京都千代田区丸の内2丁目7番3号 アズビル株式会社内
【テーマコード(参考)】
3L260
【Fターム(参考)】
3L260BA75
3L260CA01
3L260EA02
3L260EA04
3L260EA21
(57)【要約】
【課題】正確な室内空間の環境評価を行うことができる解析技術を提供することを目的とする。
【解決手段】
解析装置1は、人の存在を検知するセンサ2で検知された人の存在に関する情報を収集する収集部10と、収集された人の存在に関する情報から、解析対象のエリア内での人の位置を示す、エリアを分割した分割エリアを特定する特定部11と、特定された分割エリアで生じた発熱量を算出する発熱量算出部12と、分割エリアの空気に関する状態をモデル化したCFDモデルを記憶する記憶部13と、発熱量、および分割エリアで計測された空調に関する情報をCFDモデルの入力条件として数値解析を行い、分割エリアの環境情報の3次元分布を算出するCFD解析部14とを備える。
【選択図】 図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
人の存在を検知するセンサで検知された人の存在に関する情報を収集するように構成された収集部と、
収集された前記人の存在に関する情報から、解析対象の空間内での前記人が存在している位置を示す、前記空間を分割した分割空間を特定するように構成された特定部と、
特定された前記分割空間で生じた発熱量を算出するように構成された算出部と、
前記分割空間の空気に関する状態をモデル化した数値流体力学モデルを記憶するように構成された記憶部と、
前記発熱量、および前記解析対象の空間内で計測された空調に関する情報を前記数値流体力学モデルの入力条件として数値解析を行い、前記分割空間の環境情報の3次元分布を算出するように構成された解析部と
を備える解析装置。
【請求項2】
請求項1に記載の解析装置において、
前記解析部によって算出された前記分割空間の前記環境情報の3次元分布に基づいて、設定された基準から、前記分割空間の環境を評価するように構成された評価部をさらに備える
ことを特徴とする解析装置。
【請求項3】
請求項2に記載の解析装置において、
前記分割空間の前記環境情報の3次元分布は、快適指標分布を含む
ことを特徴とする解析装置。
【請求項4】
請求項3に記載の解析装置において、
前記評価部は、前記特定部によって特定された、前記分割空間に存在する人の数と、前記解析部によって出力された前記分割空間の快適指標分布とを用いて、前記空間において、前記快適指標分布の値が一定範囲内となる快適域に存在する人の数を求める
ことを特徴とする解析装置。
【請求項5】
請求項1から4のいずれか1項に記載の解析装置において、
前記解析部は、前記発熱量の時系列データ、および前記解析対象の空間内で計測された空調に関する情報の時系列データを前記数値流体力学モデルの入力条件として数値解析を行い、前記分割空間の前記環境情報の3次元分布を時系列に算出する
ことを特徴とする解析装置。
【請求項6】
請求項1から5のいずれか1項に記載の解析装置において、
前記特定部は、前記分割空間に存在する人の数を特定し、
前記算出部は、前記人の数に基づいて、前記分割空間で生じた前記発熱量を算出する
ことを特徴とする解析装置。
【請求項7】
請求項1から6のいずれか1項に記載の解析装置において、
前記分割空間の前記環境情報の3次元分布は、温度分布を含む
ことを特徴とする解析装置。
【請求項8】
請求項1から7のいずれか1項に記載の解析装置において、
前記分割空間の前記環境情報の3次元分布は、風速分布を含む
ことを特徴とする解析装置。
【請求項9】
請求項1から8のいずれか1項に記載の解析装置において、
前記分割空間の前記環境情報の3次元分布は、湿度分布を含む
ことを特徴とする解析装置。
【請求項10】
人の存在を検知するセンサで検知された人の存在に関する情報を収集する第1ステップと、
第1ステップで収集された前記人の存在に関する情報から、解析対象の空間内での前記人が存在している位置を示す、前記空間を分割した分割空間を特定する第2ステップと、
前記第2ステップで特定された前記分割空間で生じた発熱量を算出する第3ステップと、
前記第3ステップで算出された前記発熱量、および前記解析対象の空間内で計測された空調に関する情報を記憶部に記憶されている前記分割空間の空気に関する状態をモデル化した数値流体力学モデルの入力条件として数値解析を行い、前記分割空間の環境情報の3次元分布を算出する第4ステップと
を備える解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、解析装置および解析方法に関し、特に室内の環境を解析する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、オフィスにおいて、快適性と省エネ性を両立するため、室内に意図的に温度分布を作り、人の居住域を快適にし、それ以外の場所では省エネを優先するような空調制御方式が提案されている。
【0003】
このような空調制御を実現するためには、温度センサなどが設置されていない室内の場所における環境を詳細に予測し、かつ、空調制御を行う対象の空間に存在する人の位置を特定して、人がいる空間の環境を評価する必要がある。
【0004】
従来の数値流体力学(Computational Fluid Dynamics:CFD)解析により、温度センサなどが設置されていない空間の環境を予測することは可能である。しかし、より確信性の高い予測結果を得るためには、CFDモデルに対して実環境変化を反映させた入力条件を与えてCFD解析を行う必要がある。
【0005】
従来から、給気温度や風量などの空調に関する情報の実測データを外部から受け付けて、空調に関する物理的要素の状態変化が反映された室内空間の環境解析を行う技術が知られている。例えば、特許文献1は、室内の風量や温度の実測データを入力データとして用いて室内の環境シミュレーションを実施し、室内の温度などの3次元空間分布をモニタリングする技術を開示している。
【0006】
また、特許文献2は、室内の気流の分布を求めるシミュレーションを行うために、温度などの実測データからシミュレーションモデルの入力条件を設定する技術を開示している。また、特許文献3は、室内において、温度センサが設置されていない場所の温度を推定し、推定された温度に基づいて、室内の空調を制御する技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特許第5674193号公報
【特許文献2】特許第6234129号公報
【特許文献3】特開2015−148410号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかし、従来の技術では、室内に存在する人の発熱要素が室内の温熱環境に大きく影響するにもかかわらず、人は室内の固定された位置に存在し、予め設定された発熱量が生ずると仮定されているので、人の移動などに伴う発熱量の状態変化は反映されていない。そのため、従来の技術では、正確な室内空間の環境評価を行うことが困難であった。
【0009】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、正確な室内空間の環境評価を行うことができる解析技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上述した課題を解決するために、本発明に係る解析装置は、人の存在を検知するセンサで検知された人の存在に関する情報を収集するように構成された収集部と、収集された前記人の存在に関する情報から、解析対象の空間内での前記人が存在している位置を示す、前記空間を分割した分割空間を特定するように構成された特定部と、特定された前記分割空間で生じた発熱量を算出するように構成された算出部と、前記分割空間の空気に関する状態をモデル化した数値流体力学モデルを記憶するように構成された記憶部と、前記発熱量、および前記解析対象の空間内で計測された空調に関する情報を前記数値流体力学モデルの入力条件として数値解析を行い、前記分割空間の環境情報の3次元分布を算出するように構成された解析部とを備える。
【0011】
また、本発明に係る解析装置において、前記解析部によって算出された前記分割空間の前記環境情報の3次元分布に基づいて、設定された基準から、前記分割空間の環境を評価するように構成された評価部をさらに備えていてもよい。
【0012】
また、本発明に係る解析装置において、前記分割空間の前記環境情報の3次元分布は、快適指標分布を含んでいてもよい。
【0013】
また、本発明に係る解析装置において、前記評価部は、前記特定部によって特定された、前記分割空間に存在する人の数と、前記解析部によって出力された前記分割空間の快適指標分布とを用いて、前記空間において、前記快適指標分布の値が一定範囲内となる快適域に存在する人の数を求めてもよい。
【0014】
また、本発明に係る解析装置において、前記解析部は、前記発熱量の時系列データ、および前記解析対象の空間内で計測された空調に関する情報の時系列データを前記数値流体力学モデルの入力条件として数値解析を行い、前記分割空間の前記環境情報の3次元分布を時系列に算出してもよい。
【0015】
また、本発明に係る解析装置において、前記特定部は、前記分割空間に存在する人の数を特定し、前記算出部は、前記人の数に基づいて、前記分割空間で生じた前記発熱量を算出してもよい。
【0016】
また、本発明に係る解析装置において、前記分割空間の前記環境情報の3次元分布は、温度分布を含んでいてもよい。
【0017】
また、本発明に係る解析装置において、前記分割空間の前記環境情報の3次元分布は、風速分布を含んでいてもよい。
【0018】
また、本発明に係る解析装置において、前記分割空間の前記環境情報の3次元分布は、湿度分布を含んでいてもよい。
【0019】
上述した課題を解決するために、本発明に係る解析方法は、人の存在を検知するセンサで検知された人の存在に関する情報を収集する第1ステップと、第1ステップで収集された前記人の存在に関する情報から、解析対象の空間内での前記人が存在している位置を示す、前記空間を分割した分割空間を特定する第2ステップと、前記第2ステップで特定された前記分割空間で生じた発熱量を算出する第3ステップと、前記第3ステップで算出された前記発熱量、および前記解析対象の空間内で計測された空調に関する情報を記憶部に記憶されている前記分割空間の空気に関する状態をモデル化した数値流体力学モデルの入力条件として数値解析を行い、前記分割空間の環境情報の3次元分布を算出する第4ステップとを備える。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、センサで検知された人の存在に関する情報から特定された空間内での人の位置を示す分割空間で生じた発熱量、および解析対象の空間内で計測された空調に関する情報を分割空間の空気の流れと熱伝達とをモデル化した数値流体力学モデルの入力条件として数値解析を行い、分割空間の環境情報の3次元分布を算出するので、正確な室内空間の環境評価を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】図1は、本発明の実施の形態に係る解析装置の構成を示すブロック図である。
【図2】図2は、本実施の形態に係る解析装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図3】図3は、本実施の形態に係る解析方法を説明するフローチャートである。
【図4】図4は、本実施の形態に係る特定部を説明するための図である。
【図5A】図5Aは、本実施の形態に係る評価部による環境評価の一例を示す図である。
【図5B】図5Bは、本実施の形態に係る評価部による環境評価の一例を示す図である。
【図5C】図5Cは、本実施の形態に係る評価部による環境評価の一例を示す図である。
【図6】図6は、本実施の形態に係る評価部による環境評価の一例を示す図である。
【図7】図7は、本実施の形態に係る評価部による環境評価の一例を示す図である。
【図8】図8は、本実施の形態に係る評価部による環境評価の一例を示す図である。
【図9】図9は、本実施の形態に係る評価部による環境評価の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図1から図9を参照して詳細に説明する。
【0023】
[発明の概要]
まず、本発明の実施の形態に係る解析装置1の概要について説明する。
解析装置1は、オフィスなどの室内における人の位置を特定して、室内の環境を評価する。オフィスなどの室内では、人の発熱要素が室内の温熱環境に与える影響が大きい。解析装置1は、室内の人の発熱要素を含む実環境変化を反映した物理的要素を入力条件としたCFD解析によって室内の温度、風速、湿度、および快適指標として平均予想温冷感申告(Predicted Mean Vote:PMV)などの室内環境の3次元分布を求める。
【0024】
人間1人当たりの発熱量の基準値は既知であることから、解析装置1は、室内の人の位置、および人数を特定して人の発熱量を算出し、CFD解析の入力条件として与える。また、本実施の形態に係る解析装置1は、CFD解析で求めた室内環境の3次元分布により、室内に人がいる場所の環境の評価を行う。人の発熱要素が反映された室内の環境の評価は、解析対象である室内の空調制御が実施される際に用いることができる。
【0025】
[解析装置の機能ブロック]
図1に示すように、解析装置1は、収集部10、特定部11、発熱量算出部12、記憶部13、CFD解析部(解析部)14、評価部15、および出力部16を備える。解析装置1は、人感センサなど人の存在を検知するセンサ2、および解析対象の空間である室内の空調に関する情報を計測するセンサ3と通信可能に接続されている。以下において、解析対象の室内の空間を、「エリア」ということがある。エリアは、室内を平面視した部分空間である。
【0026】
収集部10は、人感センサなどで構成されるセンサ2で検知された人の存在に関する情報を収集する。例えば、室内には複数のセンサ2が予め設定された位置に配置されており、それぞれが一定の室内の範囲をカバーする。収集部10は、複数のセンサ2のそれぞれが検知した人の存在を示す情報を、通信ネットワークNWを介して収集する。収集部10によって収集されたエリア内の人の検知情報は記憶部13に蓄積される。なお、人の検知情報は、検知された時刻、およびセンサ2の識別情報と互いに対応付けられて記憶部13に記憶される。
【0027】
また、本実施の形態では、エリア内の空調に関する情報、例えば、エリア内に設置された空調機の給気温度、および風量がセンサ3によって計測される。収集部10は、センサ3によって実測された空調に関する情報を、通信ネットワークNWを介して収集する。収集部10が収集した給気温度、および風量は、記憶部13に蓄積される。
【0028】
特定部11は、収集部10によって収集されたエリア内で検知された人の存在に関する情報から、検知された人がエリア内のどの位置にいるかを特定する。より詳細には、エリア内で検知された人の位置は、解析対象のエリアを分割した分割エリアで特定される。
【0029】
図4に示すように、解析対象のエリアAはXY平面で表され、m×n個の格子状に連続する複数の小エリアに分割されている。この小エリアを分割エリアと呼ぶ。また、各分割エリアは、例えば、同一の間隔で分割されている。図4の例では、特定部11は、XY平面上の座標(m,n)の分割エリアa1を、エリアA内の人の位置として特定している。なお、説明の簡単のため、人を検知するセンサ2は、分割エリアごとに配置されているものとする。
【0030】
すなわち、仮に人の存在を検知するのみのセンサであれば、分割エリアごとに配置し、分割エリア毎に人の存在を確認する手順になる。したがって、分割エリアはなるべく小さな範囲になるようにして、1つの分割エリアには1人のみ存在すると特定するような前提を置けばよい。ただし、例えば解析対象のエリア内を撮像し、人の画像を認識して人の位置や数を特定する方法なども可能であり、このようなセンサを採用するのであれば、分割エリアごとに配置する必要もないし、特殊な前提を置く必要もない。
【0031】
また、特定部11は、センサ2によって検知された人の位置を特定するとともに、その位置に存在する人の数を特定する。人の存在を検知するのみのセンサであれば、例えば前提に応じて1人と特定する。特定部11によって特定されたエリア内の人の位置を示す分割エリアの情報、およびその分割エリアに存在する人の数は、記憶部13に記憶される。なお、分割エリアの面積あるいは体積は、後述のCFD解析部14が解析を実行するメッシュサイズとして任意に設定されることができる。
【0032】
発熱量算出部12は、特定部11によって特定された分割エリアの位置で生じた発熱量を算出する。より詳細には、発熱量算出部12は、図4に示すように、人が存在する分割エリアa1の座標(m,n)、および分割エリアa1に存在する人の数n[人]、および1人当たりの発熱量q[W]を用いて、分割エリアa1における総発熱量Q(m,n)を次式(1)から算出する。1人当たりの発熱量qは、基準値として予め設定されている値である。
Q(m,n)=q[W]×n[人] ・・・(1)
【0033】
発熱量算出部12によって算出された各分割エリアで生じた発熱量は記憶部13に記憶される。
【0034】
記憶部13は、分割エリアの空間における空気に関する状態がモデル化されたCFDモデルを記憶する。CFDモデルは、解析対象のエリア内に設置された空調機の給気口や排気口などCFD解析に必要な要素を含む形状モデルとして予め構築されている。また、CFDモデルは、発熱要素の形状モデルとして構築され、センサ2で実測されたエリア内の人の位置や人数から算出した発熱量が入力条件あるいは境界条件として設定されている。
【0035】
また、記憶部13は、解析対象のエリアに関する情報を記憶している。具体的には、特定部11が人の位置を特定する際に用いるエリアの座標情報が格納されている。
【0036】
CFD解析部14は、発熱量算出部12によって算出された分割エリアでの発熱量、およびセンサ3で計測された解析対象のエリア内における給気温度、風量などの空調に関する情報を予め構築されたCFDモデルの入力条件として数値解析を行い、分割エリアの環境情報の3次元分布を算出する。算出される分割エリアの環境情報の具体例としては、分割エリアの温度分布、湿度分布、風速分布、PMV分布などが挙げられる。なお、空調に関する情報の他にも、解析対象の分割エリアにおける人以外の物体の発熱量や、室内の壁の材質に応じた比熱など、数値解析に必要な条件を初期条件として用いることができる。
【0037】
また、CFD解析部14は、分割エリアで生じた発熱量の時系列データ、および空調に関する情報の時系列データを入力としてCFD解析を行い、分割エリアの環境情報の3次元分布を時系列に算出することができる。例えば、記憶部13に記憶されているCFDモデルの入力条件は、予めCSVファイルなどに記述された条件が、一定の周期でCFD解析部14によって読み込まれて設定される構成とすることができる。
【0038】
CFD解析部14は、分割エリアの人が発する熱量を入力条件として与えながら、周りの分割エリアの要素による影響を考慮しつつ時間的発展的なそれぞれの分割エリアにおける温度分布、湿度分布、風速分布、PMV分布などの3次元分布を算出する。
【0039】
なお、CFD解析による室内の温度分布などを計算する手法としては、例えば「原山和也他,“分布系シミュレーションを用いた室内任意空間の温熱環境制御技術の開発”,空気調和・衛生工学会大会学術講演論文集,2010年9月1日〜3日」、「斎数由香子他,“局所空調制御運用時における省エネ性および快適性に関する研究(第1報)空調設備と空調空間の非定常連成シミュレータの開発”,空気調和・衛生工学会大会学術講演論文集,2011年9月14日〜16日」、「斎数由香子他,“セントラル空調を利用した局所空調システムの可能性検証”,空気調和・衛生工学会大会学術講演論文集,2012年9月5日〜7日」などに開示されている周知の計算手法を用いることができる。
【0040】
評価部15は、CFD解析部14によって算出された分割エリアの温度分布や風速分布などの室内空間の環境情報の3次元分布に基づいて、設定された基準から、分割エリアの環境を評価する。
【0041】
具体的には、評価部15は、分割エリアの環境情報に関するCFD解析結果における評価指標の抽出、CFD解析結果の可視化処理、グラフ生成などを行う。評価部15は、CFD解析の結果のコンター表示、等値面表示、ベクトル表示、点群データ抽出などを行って、可視化処理を行うことができる。
【0042】
また、評価部15は、分割エリアの環境情報に関するCFD解析の結果の時系列データについて、評価指標の抽出および可視化処理を行うことができる。
【0043】
また、評価部15は、CFD解析部14が算出した、分割エリアのPMV分布および特定部11によって特定された分割エリアの人の数に基づいて、分割エリアごとにPMV値が一定の範囲内となる快適域の人の数を集計することができる。ただし、快適域を規定するための快適指標はPMV値が好適であるが、これに限られるものではない。例えば温度分布であっても、夏季や冬季の区別をすれば快適温度の目安などは一般的に知られており、温度に基づいて一定の範囲の快適域を規定することは可能である。
【0044】
人の位置および人数を特定した上でCFD解析によりPMV分布を算出し、快適域の人の数を集計するということは、快適域にいない人の数も集計することになるので、人のための空調としての有効性を、より精度よく評価することに繋がる。例えば、室内に固定的に設置されている温度センサで計測されている温度が妥当な温度域になくても、解析対象のエリア内に存在する大半の人が快適な状態にあるというような評価も可能になる。逆に、温度センサで計測されている温度が妥当な温度域にあっても、大半の人が快適な状態にないというような評価も可能になる。
【0045】
出力部16は、評価部15による分割エリアの環境の評価を出力する。例えば、出力部16は、後述の表示装置108の表示画面に可視化処理されたCFD解析の結果についての評価を表示させることができる。
【0046】
[解析装置のハードウェア構成]
次に、上述した機能構成を有する解析装置1のハードウェア構成の一例について図2のブロック図を参照して説明する。
【0047】
図2に示すように、解析装置1は、例えば、バス101を介して接続されるプロセッサ102、主記憶装置103、通信インターフェース104、補助記憶装置105、入出力I/O106、入力装置107、および表示装置108を備えるコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。プロセッサ102は、CPUやGPUなどによって構成される。
【0048】
主記憶装置103には、プロセッサ102が各種制御や演算を行うためのプログラムが予め格納されている。プロセッサ102と主記憶装置103とによって、図1に示した特定部11、発熱量算出部12、CFD解析部14、評価部15など、解析装置1の各機能が実現される。
【0049】
通信インターフェース104は、解析装置1と各種外部電子機器との間をネットワーク接続するためのインターフェース回路である。例えば、評価部15によるCFD解析の評価を通信インターフェース104から通信ネットワークNWを介して外部の図示されない端末装置などに送信することができる。
【0050】
補助記憶装置105は、読み書き可能な記憶媒体と、その記憶媒体に対してプログラムやデータなどの各種情報を読み書きするための駆動装置とで構成されている。補助記憶装置105には、記憶媒体としてハードディスクやフラッシュメモリなどの半導体メモリを使用することができる。
【0051】
補助記憶装置105は、解析装置1がCFD解析処理を実行するためのプログラムを格納するプログラム格納領域を有する。また、補助記憶装置105は、評価部15が用いる評価基準、評価処理を行うためのプログラムを格納する領域を有する。また、補助記憶装置105は、発熱量算出部12によって用いられる発熱量を求める関数を格納する領域を有する。
【0052】
補助記憶装置105によって、図1で説明した記憶部13が実現される。さらには、例えば、上述したデータやプログラムやなどをバックアップするためのバックアップ領域などを有していてもよい。
【0053】
入出力I/O106は、外部機器からの信号を入力したり、外部機器へ信号を出力したりするI/O端子により構成される。
【0054】
入力装置107は、物理キーやタッチパネルなどで構成され、外部からの操作入力に応じた信号を出力する。
【0055】
表示装置108は、液晶ディスプレイなどによって構成される。表示装置108は、図1で説明した出力部16を実現する。
【0056】
センサ2は、人感センサなどで構成され、バス101を介して解析装置1と接続されている。センサ2は、赤外線、超音波、可視光などの変化を検知して電気信号に変換する。また、センサ2は、画像型あるいはサーモパイル型の人感センサで構成され、画像による人の数あるいは高温領域数のカウントにより、センサ2の感知領域に所在する人の検知を示す信号、および人数を示す信号を出力する。
【0057】
センサ3は、風量センサ、温度センサなどのセンサ群で構成され、バス101を介して解析装置1と接続されている。センサ3は、解析対象の室内に設置された図示されない空調機の風量および給気温度などの計測値を電気信号に変換する。
【0058】
なお、センサ2、3は、解析装置1との無線通信により計測データを送信してもよい。
【0059】
[解析方法]
次に、上述した構成を有する解析装置1の動作について、図3のフローチャートを用いて説明する。以下において、CFD解析に用いられるCFDモデルは予め構築されて、記憶部13に格納されているものとする。また、解析対象の室内などのエリアには、予め適切な間隔を有する連続的な格子状の分割エリアが設定されて、解析対象に関する設定情報として記憶部13に格納されている。また、センサ2、3は、解析対象の室内の所定の位置に配置されているものとする。
【0060】
まず、収集部10は、センサ2が検知した人の存在に関する情報を収集する(ステップS1)。収集された情報は記憶部13に蓄積される。次に、特定部11は、センサ2から収集された、室内における人の存在に関する情報から、人の位置およびその位置に存在する人の数を特定する(ステップS2)。
【0061】
より詳細には、特定部11は、記憶部13に記憶されている解析対象のエリアの座標情報を参照して、検知された人の解析対象のエリアにおける位置に相当する分割エリアを特定する。また、特定部11は、センサ2からの情報に基づいて、その分割エリアに存在する人の数を特定する。
【0062】
次に、発熱量算出部12は、特定部11が特定したエリア内の人の位置で生じた発熱量を算出する(ステップS3)。具体的には、発熱量算出部12は、上式(1)を用いて、分割エリアに存在する人の数に応じた総発熱量を算出する。
【0063】
次に、CFD解析部14は、記憶部13に記憶されているCFD解析モデルを読み出して、予め構築されたCFDモデルにステップS3で算出された発熱量を入力条件として与え、さらに、センサ3で計測された分割エリアにおける給気温度、および風量などの空調に関する情報を入力し、CFD解析を実行する(ステップS4)。例えば、CFD解析部14は、発熱量の時系列データおよび給気温度および風量の時系列データに基づいてCFD解析を行い、分割エリアの環境情報の3次元分布を時系列に算出する。
【0064】
次に、評価部15は、ステップS4で実行されたCFD解析の結果に基づいて、分割エリアの環境を評価する(ステップS5)。より詳細には、評価部15は、CFD解析部14によって算出された分割エリアの環境情報の3次元分布から、温度分布、湿度分布、風速分布、およびPMV分布などを抽出し、可視化処理を行う。
【0065】
その後、出力部16は、評価部15による解析対象の分割エリアの環境の評価を表示装置108に表示させる(ステップS6)。
【0066】
図5Aから図5Cは、評価部15によって評価されたCFD解析の結果が出力部16によって表示装置108に表示された例を示している。なお、図5Aから図5Cは同一の分割エリアについての評価結果を示してる。
【0067】
図5Aは、解析対象の分割エリアにおける温度の時系列変化を示している。図5Bは、解析対象の分割エリアにおける風速の時系列変化を示している。また、図5Cは、解析対象の分割エリアにおけるPMVの時系列変化を示している。
【0068】
このように、解析装置1は、解析対象の分割エリアにおける人の移動や、給気温度など空調に関する情報の状態変化を考慮したCFD解析を行い、分割エリアの環境を評価する。
【0069】
図6から図9は、評価部15が評価した分割エリアの環境についての別の例を示している。図6の例では、解析対象の室内は、2つのエリアA1、A2を有し、エリアA1およびエリアA2のそれぞれに格子状に分割された分割エリアが設定されている。図6に示すエリアA1、A2のそれぞれの分割エリアa1〜a6は、特定部11によって特定された人の位置を表している。
【0070】
図7は、図6の例において各分割エリアのCFD解析の結果に基づいて、評価部15が抽出したエリアA1、A2ごと、すなわち分割エリアa1〜a6それぞれのPMV値を示している。評価部15は、例えば、PMV値の評価尺度として、ISO規格による「7段階評価尺度」を用いることができる。図7に示す「温冷感」は、「7段階評価尺度」に対応する温冷感、すなわち人が感じる快適性の度合いである。
【0071】
図7の例では、エリアA1については、人が存在する分割エリアa1〜a5では、「快適」であると評価されているが、分割エリアa6については、「やや暑い」と評価されている。また、エリアA2については、分割エリアa1では、「快適」であると評価されているが、他の分割エリアa2〜a5では「やや暑い」と評価されている。
【0072】
図8は、図7に示すように抽出した各分割エリアのPMVおよび対応する快適性である温冷感が、エリアA1、A2ごとに評価部15により集計された結果の表示例を示している。図8の例において、「温冷感」として、ISO規格の7段階の温冷感、「かなり暑い」、「暑い」、「やや暑い」、「中立(快適)」、「やや寒い」、「寒い」、「かなり寒い」ごとの人数が集計されている。ただし、図8は1つの分割エリアに1人のみ存在する前提としている。
【0073】
図8によれば、エリアA1全体では、合計6人中5人が「中立(快適)」と感じていることが示されている。また、エリアA2全体では、合計5人中4人が「やや暑い」と感じ、1人が「中立(快適)」と感じていることが示されている。このように、評価部15は、温冷感が「中立(快適)」となる分割エリア、すなわち快適域にいる人の数を抽出することができる。
【0074】
図9は、評価部15が、図8の例に示す温冷感の各エリアごとの人数の集計結果に基づいて生成した棒グラフを示している。図9に示すように、2つのエリアA1、A2で構成される室内は、温冷感に偏りが生じていることがユーザに直感的に把握可能となるように表示装置108に表示される。したがって、エリアA1では大半の人が快適な状態にあると評価でき、エリアA2では大半の人が快適な状態にないと評価できるようになる。
【0075】
以上説明したように、本実施の形態に係る解析装置1によれば、センサ2によって検知された人の存在に関する情報を収集し、解析対象の空間などのエリアにおける人の位置および人数を特定する。解析装置1は、特定された人の位置において生じた発熱量を算出し、人による発熱量を入力条件として、予め構築されたCFDモデルを用いてCFD解析を行う。そのため、人の移動などに伴う発熱量の状態変化が反映されたCFD解析が行われ、正確な室内空間の環境評価を行うことができる。
【0076】
また、本実施の形態に係る解析装置1によれば、空調を制御する対象の室内において、温度センサなどのセンサ3が設置されていない空間についても環境の評価を行うことができる。
【0077】
なお、説明した実施の形態では、収集部10が、温度センサや風量センサなどで実現されるセンサ3で計測された、解析対象の分割エリアにおける給気温度および風量を収集する場合について説明した。しかし、センサ3で計測された空調に関する実測データは、外部のコンピュータなどにおいて収集され、解析装置1の記憶部13にロードされてもよい。
【0078】
また、説明した実施の形態では、CFD解析部14が、解析対象の分割エリアのPMV分布を算出する場合について説明した。しかし、PMVは、CFD解析部14による解析結果に基づいて、評価部15が算出してもよい。例えば、評価部15は、分割エリアの気温Ta[℃]、放射温度Tr[℃]、風速Vel[m/s]、相対湿度RH[%]、着衣量CLO[clo]、作業量MET[met]の6つの要素を用いて、PMV算出式(2)によりPVMを算出する。
【0079】
PMV=f(M)×S (2)
ただし、f(M)は、代謝量Mの関係係数でありf(M)=(0.303e−0.036M+0.028)、Sは人体の熱収支でありS=(M−W−Ed−Es−Ere−Cre−R−C)である。
【0080】
Mは代謝量(W/m2)、Ereは呼吸による潜熱損失量(W/m2)、Wは機械的仕事量(W/m2)、Creは呼吸による顕熱損失量(W/m2)、Edは不感蒸泄量(W/m2)、Rは放射熱損失量(W/m2)、Esは皮膚面からの蒸発熱損失量(W/m2)、Cは滞留熱損失量(W/m2)を示す。
【0081】
また、説明した実施の形態に係る解析装置1の各機能は、単一の装置で実現される場合に限らず、複数の装置に分散されていてもよい。
【0082】
以上、本発明の解析装置および解析方法における実施の形態について説明したが、本発明は説明した実施の形態に限定されるものではなく、請求項に記載した発明の範囲において当業者が想定し得る各種の変形を行うことが可能である。
【符号の説明】
【0083】
1…解析装置、2,3…センサ、10…収集部、11…特定部、12…発熱量算出部、13…記憶部、14…CFD解析部、15…評価部、16…出力部、17…表示部、101…バス、102…プロセッサ、103…主記憶装置、104…通信インターフェース、105…補助記憶装置、106…入出力I/O、107…入力装置、108…表示装置、NW…通信ネットワーク。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】