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街区・地域の環境・熱エネルギー制御システム(平成 21年度)
Urban Environment and Energy Management System

予算区分
BX 環境-その他
研究課題コード
0810BX001
開始/終了年度
2008~2010年
キーワード(日本語)
街区クラスタリング,プロトコル・システム(UCPS),BEMS,BACFlex,街区キャノピーモデル
キーワード(英語)
Urban Clustering, Protocol System(UCPS), Building Energy Management System(BEMS), BACFlex, Urban Canopy Model

研究概要

 都市の水・資源循環、熱エネルギー分布のモニタリングと解析に基づいて、都市の立地特性と施設特性に応じた、高効率の都市活動制御とサービス供給を可能にする都市・街区スケールの環境制御システムを開発する。
 個別に制御されてきた産業活動と都市施設を統合的に観測、解析するモニタリングネットワークシステム、検証システムの開発、双方向の地域の環境情報共有システムなどにより、都市の活動に伴って発生する環境負荷の低減と街区の環境基盤を計画するプロセスを提供する。

研究の性格

  • 主たるもの:技術開発・評価
  • 従たるもの:モニタリング・研究基盤整備

全体計画

1)BACFlexクラスターシミュレータ開発
【2008年度】
?街区用BACFlexクラスターシミュレータ開発
 都市制御・街区制御システムの基盤となる超システム構造であるBACFlexクラスターを、想定街区用に多点として、エミュレータ上で稼動するようにプロトタイプの技術開発を行い、実装上のデータ構造などについて検討を行う。
【2009年度】
?BACFlexクラスターシミュレータを利用した仮想都市制御・街区制御システムの稼働確認
 仮想都市制御・街区制御にかかわる事象や計測データなどをエミュレーションしながら、街区全体の設計やエネルギー消費量の把握などの基本的情報を与えるように稼働することを確認する。
【2010年度】
?BACFlexクラスターによる街区制御システムの運用・検証
 業務系としてオフィスビル、公共系として学校を対象として、街区制御システムを稼働させて運用し、主に冬季の性能検証を行う。

2)BACFlexクラスタープロトコルを利用した、革新的な都市制御・街区制御システムの技術開発
【2008年度】 
?街区キャノピーモデルの選定およびソースコードの構造解析
 BACFlexによるエネルギー制御機能を効果的に引き出すため、街区特有の微気象に関する情報が必要となる。街区特有の微気象の変化を街区キャノピーモデルによりシミュレートする。
【2009年度】
?モデルの再現性検討および街区改善技術の評価
 BACFlexを適用する街区について、街区内の土地利用や建築物の高さや大きさ等の地図情報を、街区キャノピーモデルに入力可能な形にGISを用いて変換する。街区のエネルギー制御を効果的に実現する街区改善技術の選定と街区の設計に資するため、保水性舗装や緑化等を初めとする諸種の街区環境改善技術の導入効果を算定可能なように街区キャノピーモデルの改良を進める。
【2010年度】
?BACFlexとのシステムインターフェースの開発
 街区キャノピーモデルによる街区における微気象変動のシミュレーションとBACFlex制御とを連動させるため、BACFlex側が要求するタイミングや気象データを整理し、的確に出力するシステムを開発する。システム化においては、天気予報データ等を活用し、翌日までの街区制御も開発する。

今年度の研究概要

1)都市街区で主要な建物エネルギー設備属性間を包括的に制御する、街区クラスタリング・プロトコル・システム(UCPS)の開発
?街区クラスタリング・プロトコル・システムの開発
 既存のBEMSシステムや環境計測システム、ビルマルチエアコン等の資源管理制御システム等を個々の自律的なネットワークノードとして再利用した上で、個々のシステムを跨いで広域に共有できる制御・管理属性を中心にして、関連・連携するノード群を連結した広域の制御クラスターを形成することができるプロトコルを開発する。
?既存BEMS、環境計画システム、ビルマルとの接続プログラムと同時連動制御プログラムの開発
 既存の資源管理制御システムをUCPSに接続するためのプログラムを開発し、低炭素化のための制御を行うために街区内の建物や適用技術を連動して制御するためのプログラムを開発する。
?標準的な街区のシステムモデルの集合ライブラリの開発
装置属性と制御属性、及び管理属性に応じた制御の標準ライブラリを開発する。

2)街区クラスタリング・プロトコル・システムのプロトコルとライブラリを用いたBACFlexクラスターシミュレータ開発
?街区用BACFlexクラスターシミュレータ開発
 都市制御・街区制御システムの基盤となる超システム構造であるBACFlexクラスターを、想定街区用に多点として、エミュレータ上で稼動するようにプロトタイプの技術開発を行い、実装上のデータ構造などについて検討を行う。
?街区のシミュレーション・制御アルゴリズムの開発
 建物単体のエネルギー需要とその使用による環境変化のシミュレーション、街区への適用技術のシミュレーションを統合するために必要なエネルギー量、温湿度、制御手順などの情報を包括して扱えるアルゴリズムを開発する。

3)BACFlexクラスタープロトコルと街区のセンサーネットワークを組み合わせた街区環境・エネルギー制御システム(国立環境研究所)
?街区キャノピーモデルによる対象街区の微気象再現性の向上と都市熱環境のモニタリング
 UCPSを適用する街区に対して街区キャノピーモデルによる感度実験を行い、対象街区での再現性を向上させることでUCPSの効率を効果的に引き出すことを目的とする。これには対象街区における微気象データが必要となるため、UCPSによる効率向上の目的も含めた都市熱環境モニタリングも同時に行う。
?BACFlexクラスタープロトコルと街区キャノピーモデル間の連携と制御
 UCPSによる建物熱エネルギー消費低減を効率的に行うために、?で予測性を向上させた街区キャノピーモデルの結果をBACFlexクラスターが必要とする形でネットワークを通して受け渡すことのできるシステムを構築する。

備考

技術開発研究者として宮城工業高等専門学校

課題代表者

藤田 壮

  • 社会環境システム研究センター
  • センター長
  • 博士(工学)
  • 土木工学,システム工学,建築学
portrait

担当者

  • 中根 英昭
  • 斎藤 正彦
  • 田上 浩孝
  • 神村 一幸
  • 杵島 修三