20年以上前からSTREAM^®を使用してきた同社では、CFDを活用しやすい環境を整え、各拠点の設計者がSTREAM^®を使用して解析を実施している。STREAM^®は単体でも使い勝手がよいソフトだったという。だが一方、CFDを導入したことによる問題も生じていた。基本的に設計者が解析するため、以前より業務が増えて負担が大きくなる。また、解析者の習熟度により、解析結果に差異が出る可能性も高まる。そこで解析環境の向上や教育システムの整備などCFDツールを習熟するための環境を整えるとともに、STREAM^®とS-CADとの連携を進めてきた。

　2008年に解析作業をサポートするための流体シミュレーション（CFD）推進センターを設立。処理能力を上げるために、2010年には中央研究所にHPCサーバーを導入した。そして各拠点からネットワークでライセンスを取得することで、各拠点の設計者がHPCサーバーを通じて解析を行えるようにした。また高度な解析や新規のプログラム作成などについては、中央研究所のCFDソリューショングループが対応しているという。

BIMソフトのS-CADとSTREAM^®をシームレスに連携

各種の効率化機能を盛り込む

　S-Preの第1の機能が、必要部分の抽出である。解析をする際に、CADデータのすべてが必要とは限らない。そこで部分的に解析領域を指定できる機能を用意している。部屋の什器などの中から必要なものだけ指定することも可能だ。

　第2の機能が、図面参照機能の利用である。設計関連情報は、躯体図、ダクト図、什器の配置などを、複数の人が並行して進めており、あとで複数の図面を重ね合わせる。以前は図面から数値を拾ってSTREAM^®内で改めてモデリングしていたため手間が掛かっていた。S-Preではこういった複数の図面から躯体やダクトなど解析に必要なものだけコピーして、新しいCFD専用の図面を作成することができる。

　第3の機能は一番特徴的と言えるもので、建築設備のCFD解析に特化したインターフェースだ。設備設計において必要な条件だけを抜き出して同社専用にカスタマイズすることで、操作性を向上させた。ほかのBIMでは入力条件は物性や発熱量など一部に留まり、吹き出し口の風量や温度などの設備関係についてはうまく連携がなされていない。S-Preでは風速、温度、熱通過率、発熱量、抵抗係数などの設定が可能になっている。またCAD上で各部品を選択することで、CFDを使わなくてもさまざまな項目の設定ウィンドウが閲覧できる。

　第4の機能が簡易形状への変換である。制気口は形状を細部まで再現することは困難であるため、吹出形状を再現する条件領域面に変換する。障害物として存在する機器類は形状を簡略化する。これらによりメッシュ数の削減と計算の安定性を向上させる。同じ部品を一括変換することも可能だ。

　第5は自動メッシュ分割機能である。メッシュは解析者により差が出やすいため、安定したメッシュを分割するために開発された。粗くなりすぎないように、要素数は一定以上減らさない考えで現在も改良中だということだ。

若手の積極的な事前検討を促進

　STREAM^®をBIMと連携することによって、形状を把握する時間を大幅に短縮できているという。複雑なデザインの建築物であると、STREAM^®で空間をどのようにモデル化するかに多くの検討時間を必要とするが、S-CADでは3Dモデルデータをそのまま解析に使うことができるため、最大で50%程度、解析準備時間を削減できると深田氏は言う。一方STREAM^®を利用することによって、設計者が解析できるようになり、経験の少ない若手でもどのような空調の状態になるかCFDにより検討し、自信を持って提案できることがメリットだという。「自分で入力して試せるとなれば、いろいろ検討してみようと考え始めます。結果も視覚的に捉えられるので効果的です」と深田氏は言う。建ててみなければわからない事が、傾向だけでも間違いなく捉えられるようになる。計算条件や結果については熟練者が確認できるようになっているため、状況に応じて指導することも可能だ。またCFDソリューショングループでは、新しい解析に関する機能を、ユーザ関数を使ったプログラミングによって追加することが多かったが、STREAM^®のバージョンアップによって同等の機能がプリ上で追加できるようになったため、より複雑な空調条件も設計者が設定できるようになり便利だという。

より高精度かつ便利なCFDへ

　もうすでに十分CFDを業務に活用している感のある同社だが、今後もさらなる解析環境の整備や個人の解析能力の向上を目指そうと動いているようだ。

　たとえば現在はCAD上でモデリングしたデータをCFDに使用するため、どうしてもモデルが詳細になり、それに伴ってメッシュが細かくなり解析に時間が掛かってしまう。これを解消するために、モデリングのガイドラインもしくはCFD用のモデルに変換するアルゴリズムを作成したいということだ。

　また、解析ノウハウに関わってくる吹出性状などについて、ライブラリを作りたいという。空調調和・衛生工学会の委員会でもライブラリの作成を検討しており、協力しつつ充実させていければとのことである。

　一方、今まではCFDへの入力関連を主に検討してきたが、今後は出力についても、より利便性を高めていきたいという。たとえば今はSTREAM^®で確認している解析結果についてもBIM上の閲覧を検討したいという。BIMとの連携も絡んでくるため簡単ではないものの、夏と冬の空調の状態なども切り替えながら見ることができるなど、すべての作業をBIM上で出来れば便利だろうと深田氏はみている。

CFD解析結果例：サーバールームの気流解析（Build Live Kobe 2011）

　また解析結果の妥当性についても確認していきたいところだ。設計者個人の判断力の向上は引き続き目指していきたいという。さらに解析の教育については現在はマンツーマンで行っているが、同時に教育を受ける人数が増えると教育の質も落ちてくる可能性がある。将来はそういった状況への対応も必要になってくるという。

　現在は設計者による解析が中心となっているが、将来的には施工現場でも行いたいという声もあるそうだ。現場状況で設計が変わることもあるからだ。ネットワーク環境を整え解析結果のダウンロード時間の短縮などによって可能にできればとのことだ。

　あくなき探究心でITツールの活用を進める新菱冷熱工業。建築のエネルギー消費の低減への取り組みが活発になるなか、STREAM^®がより効率的な空調設備の設計、施工に貢献するに違いない。