TRNSYS-USERSより(壁の厚みとZoneの容積)

壁の厚み(Thickness)とZoneの容積についての割と良くある疑問です。

TRNSYS-USERS
http://lists.onebuilding.org/pipermail/trnsys-users-onebuilding.org/2018-May/030139.html

質問をざっくりまとめると…

Construction/Wall typeの厚みは壁の熱の特性のみに影響するのか、Zoneの容積にも影響するのか?
また、Zoneの形状を作成する場合は、容積を考慮して内法寸法をとるのか、外周でとるのか?

回答者の答え

Construction/Wall typeの厚みはZoneの容積には影響しません。壁の熱特性のみに影響します。
モデリングをする際に壁の内法、外周、壁芯のどれを採用するかについてのコンセンサスはありません。私は普段は外壁については内法、内壁は壁芯を採用しています。

Zoneの容積を考えると外壁は内法、内壁は壁芯というのは理にかなっている気がします。SketchUp/TRNSYS3Dのモデリングでは、個人的にはすべて壁芯で寸法をとるケースが多いのですが、そうすると壁厚の分だけZoneの容積は増えることになります。そうかと言って容積優先で内法でモデリングするとZone間の位置関係がおかしくなります。

Zoneを内法で取ると間が詰まるのでプランが歪んでしまう
Zoneを内法で取ると間が詰まるのでプランが歪んでしまう

この回答者のように外壁側は内法で寸法を取るのはバランスが良いかもしれません。

とはいえ目的によります。例えば、壁や開口部の断熱性能の違いを比較をするのであれば、モデルは同じで材料物性値や厚みを変えて比較することになります。容積についてはさほど影響ないので、すべて壁芯で問題なさそうです。(部屋の面積や壁厚にもよります)

実測と計算結果を比較するようなケースでは、条件によっては容積が重要なるケースも考えられます。そういった場合には内法でモデリングが有効かも知れません。何を計算したいかによってモデリングの考え方も変わってくるのだと思います。

SketchUp2018へTRNSYS3D Pluginをインストールする

SketchUp2018

昨年末頃からSketchUp2018がリリースされていますが、TRNSYS18に添付のTRNSYS3D PluginはSketchUp2018には正式対応してません。(2018/5/8現在, SketchUp ver.8~2017対応)

でも使えます。SketchUpのプラグインの仕組みが同じなのでインストール方法さえ気をつければ、そのまま使えます。

インストール方法

と言うことでインストール方法は以下の通り。

1.インストーラーを起動する

C:\TRNSYS18\Toolsフォルダを開いてT3d_setup.exeをダブルクリックして起動します。

C:\TRNSYS18\Toolsフォルダを開いてT3d_setup.exeをダブルクリック
C:\TRNSYS18\Toolsフォルダを開いてT3d_setup.exeをダブルクリック

2.使用許諾の確認

[I Agree]を選んで次へ進みます。

使用許諾を確認して「I Agree」をクリックする
使用許諾を確認して「I Agree」をクリックする

3.SkechUpのバージョン選択

ここはなるべく新しいバージョン(SketchUp 2017)を選んで[Next >]をクリックして次へ進みます。

」をクリックする” class=”wp-image-3421″/>
「SketchUp 2017」を選択して「Next >」をクリックする

4.インストール先のパスを変更

インストール先のフォルダ名を2017から2018へ変更して[Install]をクリックする。

変更前:c:\ProgramData\SketchUp\SketchUp 2017\

変更後:c:\ProgramData\SketchUp\SketchUp 2018\

インストールフォルダを「2018」へ変更して「Install」をクリックする
インストールフォルダを「2018」へ変更して「Install」をクリックする

以上でインストール完了です。

動作環境

以下の環境で動作を確認しています。
Windows10 Pro(64bit)
Python:Anaconda 5.1(Python 3.6/64bit)
TRNSYS18.00.0017(64bit)

TRNSYSと日本語

TRNSYSって英語版のソフトなので、日本語がエラーの原因になるケースがあります。以下、TRNSYSのツールと注意点です。

SketchUp/TRNSYS3D

  • IDFファイル名
  • Zone名

建物のモデルを作成すると、ファイル名に案件名などをつけたくなります。例:実験棟A.idf SketchUpのバージョンにもよりますが、保存した時点でファイル名が文字化けすることがあります。

また、Zone名も「和室8畳」や「玄関」などの名前も文字化けやエラーの原因になることがあります。これらはすべて英数字で指定してください。英数字の名前でも途中にブランクを含む「1F  LDK」のような名前もTRNBuildでは認識されないので避け、アンダーバーなどに置き換えて「1F_LDK」のようにしてください。

TRNBuild

  • Layer, Construction type, Window type, Schedule type
  • Regime Type全般
  • Zone
  • buiファイル名(.b17,.b18)

すべての名称は英数字で入力してください。TRNBuildで扱う分には日本語でも問題ないようですが、SketchUpとやり取りをする際に文字化けを引き起こすことがあります。

Simulation Studio

  • ファイル名(プロジェクト)
  • フォルダ名

ファイル名についてはSketchUp/TRNSYS3D, TRNBuildも共通で、日本語やブランクを含む名称は避けてください。デフォルトのフォルダ「C:\TRNSYS18\MyProjects」にプロジェクトを作成されるのがお勧めです。

以下の図のようなユーザー名やフォルダ、ファイル名に日本語やブランクを含む名称は避けるようにしてください。

【すごく危険な例】

・作業中のフォルダの名前が日本語、ブランクを含んでいる

例)”恵比寿ビル A棟”

・プロジェクトファイルの名前が日本語、ブランクを含んでいる

例)”A棟 低層階.tpf”

・フォルダのパスに日本語、ブランクを含んでいる

例)”ユーザー\クアトロ\ドキュメント\恵比寿ビル A棟”

日本語やブランクが含まれている
日本語やブランクが含まれている

【問題ない例】

・フォルダ、プロジェクトファイル、フォルダのパスがすべてブランクを含まない英数字

すべて英数字のフォルダ名、ファイル名
すべて英数字のフォルダ名、ファイル名

動作環境

以下の環境で動作を確認しています。

Windows10 Pro(64bit)
TRNSYS18.00.0015(64bit)

TRNSYSで内部開口の作り方

TRNSYS17以降、多数室モデルでは外気側の開口に加えて、内部開口も扱えるようになっています。以前に書きましたが、住宅の縁側(最近はないか?)、ビルのダブルスキンのような開口が室内にもあるモデルを作成することができます。

モデルを作る際の注意点を何点かご紹介です。

内部開口形状の作り方

SketchUp/TRNSYS3Dでモデリングする際は、開口を作成する隣接するZone同士で次のようにモデリングする必要があります。

ADJ_WINDOW
ADJ_WINDOW

同じ形状の開口を作成する(内壁を作るのと同じで、背中合わせで同じ形状の窓を作成します)
・Constructionは”ADJ_WINDOW“を割り当てる

これでTRNBuildへImportすれば自動的に内部開口として変換されます。

Front/Backに注意

TRNBuildではWallの向きをFront/Backの指定で区別しています。外気側の壁(外壁)は室内側がFront,外気側がBackとして扱われます。内壁では任意の向きで指定できます。内部開口を設ける場合もこの向きによって日射の扱いが変わります。具体的には図のようにInternal Shading factorの扱いがFront/Backに依存します。Front側のみ指定可能です。内部開口にブラインドを付けるケースでは、この向きに注意してください。(External Shading factorの指定はありません)

Front-Back
Front-Back

外側がFront:外側にInternal Shading factor

Back-Front
Back-Front

室内側がFront:室内側にInternal Shading factor

動作環境

以下の環境で動作を確認しています。

Windows10 Pro(64bit)
TRNSYS18.00.0015(64bit)

吹き抜けの部屋を作る

ここ数日、立て続けに「吹き抜け」の作り方の相談をいただきました。
TRNSYSで住宅のモデルでは、ありがちな話なので簡単にまとめておきます。計算の目的により、いくつか作り方が考えられますが、ここではシンプルな2パターンを紹介します。

Zoneとしてまとめてしまう

例えば上下階吹き抜けの空間であれば、それを1つのZoneとして作成します。吹き抜けの上下で、特に計算条件や、室温、湿度などの計算結果を区別しなくて構わない場合に向いています。(逆に上下階で分けて扱いたい場合には向いていません。)例えば、図のような1F,2F,屋根まので吹き抜けは、思い切って1個のZoneにまとめてしまいます。

【吹き抜けで、天窓のある例】吹き抜け空間を1つのZoneとしてまとめる
【吹き抜けで、天窓のある例】吹き抜け空間を1つのZoneとしてまとめる

作り方

矩形を描いて軒の高さまで立ち上げたら、ペンで屋根面に線を描く。この線が棟になります。

軒高まで立ち上げて、屋根面に分割線を描く
軒高まで立ち上げて、屋根面に分割線を描く

移動ツールで、描いた線をZ軸方向へ、ぐぐぐっっと持ち上げたら切妻屋根のできあがり。あとは天窓を描けば完了です。

屋根面の分割線を持ち上げて切妻屋根を作る
屋根面の分割線を持ち上げて切妻屋根を作る

Airnodeで分割する

吹き抜けの上下で分けて扱いたい場合は、Zone内でAirnodeとして分けて作成します。Airnodeで分けると、それぞれ個別に条件設定、計算結果を出力することができます。

この例では1F,2F,屋根でAirnodeに分割して、Zoneとしては1つにしています。

吹き抜けの空間を上下2つのAirnodeとしてモデリング
吹き抜けの空間を上下2つのAirnodeとしてモデリング

作り方

1.TRNSYS3Dでモデリング

はじめにTRNSYS3Dで、1F,2F,ROOFのZoneを作成します。屋根の形状の作り方は、前述の方法を参考にして下さい。

すべてのZoneを作成したらSurface Matchingを行って、Constructionの設定をしておきます。

Zoneを作成して、Surface matching、Constructionを設定する
Zoneを作成して、Surface matching、Constructionを設定する

2.VirtualSurfaceを割り当てる

このままTRNBuildへインポートすると、通常のZoneとして変換されてしまうので、境界部分の壁には特殊な材料、VirtualSurfaceを割り当てます。こうすると、TRNBuildでAirnodeとして扱うことができます。(割り当てないと、壁があることになるので、Airnodeとして扱えなくなります)

具体的には1Fと2F、2FとROOFの間の壁をVirtualSurfaceへ変更します。

図は1Fの屋根側(2F側)の壁の設定例です。通常はTypeはCeiling、ConstructionにはADJ_CEILINGが割り当てられているので、ここを VirtualSurface へ変更します。

1Fの屋根(天井)へVirtualSurfaceを割り当てる
1Fの屋根(天井)へVirtualSurfaceを割り当てる

2Fの床面(1F側)もConstructionをVirtualSurfaceへ変更します。

2Fの床面へVirtualSurfaceを割り当てる
2Fの床面へVirtualSurfaceを割り当てる

2F,ROOFの壁も同じようにVirtualSurfaceへ変更しておきます。これで準備完了。

3.TRNBuildへインポート

TRNBuildへインポートすると、図のような状態になります。この段階では1F,2F,ROOFはそれぞれZoneとして読み込まています。

TRNBuildへインポートするとZoneとして読み込まれる
TRNBuildへインポートするとZoneとして読み込まれる

4.AirnodeとしてZoneにまとめる

Zoneを別のZoneへ移動するとAirnodeとして扱われるようになります。(ここ、ちょっと分かりにくいですが、我慢して先へ進んで下さい)

移動の方法ですが、まずはじめに移動するZoneを選択して、Zoneウィンドウを表示します。この例では 2F を選んでいます。

Zoneを選択して、Zoneウィンドウを表示する
Zoneを選択して、Zoneウィンドウを表示する

この画面で、①左上の矢印アイコンをクリック、次に移動先のZoneを指定します。②target zoneの項目でROOFを選択して、③✔アイコンをクリックします。

2FをROOFへAirnodeとして移動する
2FをROOFへAirnodeとして移動する

これで下図のように、ROOF 2F が1つのZoneへまとめられます。

ROOF と 2F が1つのZoneへまとめられている
ROOF と 2F が1つのZoneへまとめられている

1F も同じように選択して、ROOFへ移動して1つのZoneへまとめます。

Zone, ROOFにArinode(ROOF,2F,1F)がまとめられている
Zone, ROOFにArinode(ROOF,2F,1F)がまとめられている

以上で吹き抜けのできあがりです。

注意点

この例では、吹き抜け空間が凸型なので、Radiation modeはStandard,Detailedのどちらでも計算できます。これが凹型の空間、例えば1F,2Fで面積が変わるなどすると、Standardのみ使用可になります。この場合、放射や日射の計算が重要なケースでは形状を読み替えるなどの、Radiation modeで計算できるようにする工夫が要ります。

そもそもZoneじゃだめなの?

そもそもZoneで分けてはダメなのかという話もありますが、Zoneだと必ず内壁(Adjacent Wall)ができてしまうので、日射の影響が考慮されなくなります。今回の例だと、天窓からの日射がROOFの床と2Fの床で遮られて1Fまで届かなくなります。(内部開口を使うなどの読み替えもできますが、ちょっと面倒になります)

動作環境

以下の環境で動作を確認しています。

Windows10 Pro(64bit)
TRNSYS18.00.0014(64bit)
TRNSYS3D+SketchUp 8

TRNSYS18が対応するSketchUpのバージョン情報

ぼちぼち詳しい情報が出てきました。多数室モデルの作成に欠かせないTRNSYS18/TRNSYS3Dが対応するSketchUpのバージョン情報です。

SketchUp ver 8から最新版のSketchUp2017まで幅広いバージョンへ対応します。(インストーラーの画面を見ると「SketchUp8 and older」とあるので、それ以前のバージョンも対象のようですが、さすがにあまりお勧めしません)

SketchUpは毎年新バージョンがリリースされるので、そろそろ以前のバージョンはサポートから外れるかと思っていたのですが、引き続きサポートされるようなので、一安心です。

TRNSYS3Dが対応するSketchUpのバージョン
TRNSYS3Dが対応するSketchUpのバージョン

TRNSYS18の最新情報が。。。

TRANSSOLAR社(TRNBuildを開発しているドイツの会社です)のサイトを見たらTRNSYSの次期バージョン、TRNSYS18の情報が公開されています。 まったく予告なしだったので、正直びっくりです。詳細情報が届いていないので不明な点が多いのですが、事前になんとなく聞いていた範囲でご紹介します。

TRNBuild

新機能として日射関連の機能が大幅に増えます。光環境の計算では定番のRadianceの機能を取り込んだものになるようです。室内の照度がType56で計算できるようです。 TRNLizard(Rhino/Grasshopperプラグイン)で建物のパラメトリックスな形状モデリングにも対応するようです。(これ凝った意匠の検討とかできるのかな?すごくないですか?)

Kernel

64bit版の提供。計算が速くなりますが、周辺のコンポーネントも64bit化する必要があるので、しばらくは計算によって32bit/64bitが混在することになるかと。。。
工学系では人気のプログラミング言語Pythonへの対応もあるようです。どういう使い勝手になるのか楽しみです。(たまたま以前の記事でPythonに言及しましたが、まったくの偶然です)

Simulation Studio

出力関係の機能が増えるようです。既存の出力系はシンプルな機能なので、これはちょっと楽しみです。

TypeStudio

コンポーネントの新しい開発ツール?? しかし、分からないことが多すぎですね。しばらくすると詳しい情報が入ると思うので、またご紹介します。

TRNSYS 18 – NEW FEATURES

TRNSYS 18 – NEW FEATURES
TRNSYS 18 – NEW FEATURES

CONVEX and CLOSED

TRNSYS/Type56には計算のモードがいくつかあります。StandardからDetailedまで何段階かの設定が可能です。StandardモードからDetailedまで日射の扱いが詳細になって行きますが、Standardモード以外では前提条件としてZoneの形状はConvex、かつCloseでなければいけません。2017/08/25 上記赤字部分追記

CONVEX

直訳すれば凸型です。下図のような形状であれば良さそうですが、実際作るとエラーになります。

Convexに見えるけどNGな形状
Convexに見えるけどNGな形状

これは計算上、同じZone内ではすべての面がお互いに見通せる形状になっている必要があるためです。Convexは凸型というより、出っ張った多角形というのが正しいです。下図の赤い部分のように互いに見通せない面があるとエラーになります。

Zone内の面が相互に見通せる形状
Zone内の面が相互に見通せる形状

しかし、現実問題としては部屋の形状って凸型以外もありえますよね?

例えば、LDとKのこんなレイアウトってありがちです。

例えば、LDとKのこんなレイアウトってありがちです。

上述したようにこの形状ではエラーになってしまいます。なにか対策ないかと、もしかして1つのZoneでもAirnodeで分ければOKだったりとしてと、淡い期待を抱いて試してみました。結果からというと、やはりエラーになります。

プログラム上うまいこと処理してくれるかと思ったんですが、やはりZone単位でしっかり判定しているようです。(まあ、考えてみれば同じ室内なんだから当然です)

Radiationモードを使用する場合は、モデリング段階で部屋を凸型に分けて作成する、もしくは凸型になるようにデフォルメしておく必要がありそうです。上記の例だとK,LDをぞれぞれ矩形のZoneとして分けて作成するか、デフォルメしてLDKとして一つにまとめてモデリングします。

CLOSED

図形として閉じていない場合もNGなんですが、これは通常モデリングしている限り作られません。

意図的にCLOSEじゃない図形を作るというより、なんらかの事故でたまたま出来上がってしまうケースではないかと思います。

無理やり作るとこんなモデル(壁が一面抜けている)
無理やり作るとこんなモデル(壁が一面抜けている)

TRNSYSで温度分布を計算する方法(4)

前回まで計算の準備と計算結果を.esoへ出力する設定を行いました。今回は出来上がった.esoをSketchUpを使って表示します。

表示用のモデルの準備

SketchUpを起動して結果を表示するモデルを開きます。計算結果を重ね合わせるモデルが必要になるのですが、注意点としては元々の作成していたIDFではなくて、TRNBuildへインポートした際に自動生成されたファイルを選択します。図の例では元々のモデルはUntitled.idfですが、TRNBuildで生成されたUntitled_b17.idfを選択します。
メニューバーから[プラグイン]-[Trnsys3d]-[Open…]の順で選択して、IDFファイルを開きます。

2017/9/5 追記
※TRNSYS18では、Untitled_b17.idfは自動的に生成されません。このため、予めTRNBuildのメニューバーから
[File]-[Export TRNSYS3d file…]でIDFを作成してください。

.idfファイルを開く
.idfファイルを開く

そのままだと、手前の外壁が邪魔で床面が見えないので、外壁面を選択して「非表示」にして床面が見えるようにします。

手前の外壁を「非表示」に変更する
手前の外壁を「非表示」に変更する

外壁が「非表示」に変更されると、下の図のように室内が見えるようになります。

手前の外壁が「非表示」に変更された状態
手前の外壁が「非表示」に変更された状態

つづいて、レンダリングのモードをデータに切り換えます。メニューから[プラグイン]-[Trnsys3d]-[Redering]-[By Data Value]を選択して切り換えます。これで後述する計算結果の値が表示されるようになります。

レンダリングの設定を[By Data Value]へ変更する
レンダリングの設定を[By Data Value]へ変更する

まだ、データを何も設定していない状態なので、下図のように白模型のような表示になります。

データが未設定の状態
データが未設定の状態

.esoファイルの指定

表示用にTRNSYSで計算した結果(.eso)を指定します。メニューから[プラグイン]-[Trnsys3d]-[Rendering]-[Settings…]を選んで、表示される画面で.esoファイルを指定します。

.esoファイルを指定する
.esoファイルを指定する

この画面ではデータの指定の他、表示形式の指定も行えます。初期値ではSurfaceに指定されていますが、室温や湿度などZone単位の表示も指定できます。

アニメーション表示

すべての準備が整ったので、ここでツールバーの再生ボタンをクリックすると表面温度が表示されます。

再生ボタンをクリックして、アニメーション表示を開始する
再生ボタンをクリックして、アニメーション表示を開始する

下の図のように床面の温度がアニメーション表示されたら成功です。

床面の表面温度がアニメーション表示される
床面の表面温度がアニメーション表示される

おまけ

同じモデルで更に床面を細かく分割して計算し直してみました。窓から入った日射の影響で、床面の温度がゆっくり変化しながら移動する様子がわかります。

床面の表面温度が時間によって変化する

動作環境

2017/9/5 追記以下の環境で動作を確認しています。

Windows10 Pro(64bit)
TRNSYS17.02.0005
TRNSYS3D+SketchUp 8Windows10 Pro(64bit)
TRNSYS18.00.0014(64bit)
TRNSYS3D+SketchUp 8