ArcGIS for District Energy: 熱エネルギーのトレース
トム・デウィッテ と トム・クーリッジ 著
地区エネルギーシステムの目的は、顧客に熱エネルギーを輸送すること（地区暖房）または顧客から熱エネルギーを運び出すこと（地区冷房）です。簡単に聞こえますが、地区エネルギーのパイプネットワークのループ構造は、最も複雑なユーティリティパイプネットワークの一つとなっています。
この複雑なエネルギープラント、パイプ、ポンプ、バルブ、そして最終的には建物を通る流れをモデル化することは容易ではありません。しかし、配管ネットワークの計画者、技術者、および運用者にとって、自分たちの製品が顧客にどのように移動しているかを理解することは非常に重要です。地区エネルギー組織が循環ゾーンと熱交換器を利用している場合、この問題はさらに複雑になります。そのシステム構成では、水の流れと熱エネルギーの流れは同じではありません。これには、水の流れと熱エネルギーの流れを区別できる賢いアプリケーションとデータモデルが必要です。
ここでArcGISのArcGIS Utility Network機能とDistrict Energy Data Modelが役立ちます。
熱エネルギーと地区暖房
地区暖房パイプネットワークをモデル化する際には、エネルギーがどこから始まりどこへ行くかを理解することが重要です。
地区暖房の場合、開始点は通常エネルギープラントです。エネルギープラントから加熱された水または蒸気がパイプ、ポンプ、熱交換器、バルブ、さらにパイプを通って最終的に建物へ熱エネルギーを輸送します。その建物内の顧客は、その熱エネルギーを使って自宅を暖めます。完全なループシステムでは、冷却された水は再加熱されるためにエネルギープラントへ戻ります。
熱エネルギーと地区冷房
地区冷房パイプネットワークをモデル化する際には、熱エネルギーは顧客から始まり冷却プラントへ届けられ、通常空気中に放出されます。
完全なループシステムでは、熱エネルギーが空気中に放出された後、更にチラー装置に送られて熱エネルギーが除去されます。これにより水温がさらに低下します。冷却された水はパイプ、ポンプ、熱交換器、バルブ、およびさらにパイプを通って顧客の建物へ輸送されます。建物では冷却水が顧客の廃熱を吸収し、それを冷却プラントへ戻します。
Utility Network の活用
この現実世界での熱エネルギーのパイプネットワークによる輸送をモデル化するには、パイプやポンプ、熱交換器、バルブなどのコンポーネントがどのようにつながっているか以上の理解が必要です。どのポンプが稼働していてどのバルブが閉じているかを把握する能力も必要です。またカソード防食線や漏洩検知線との区別も必要です。これらの線はパイプに接続されていますが熱エネルギーを伝達しません。これら追加された現実世界の複雑さを正確に表現するためには、より高度な接続モデルが必要であり、それにはUtility Network を活用する必要があります。
Utility Network は ArcGIS の拡張機能です。ArcGIS は Esri が提供する地理情報システム（GIS）です。
熱エネルギーフローを止めるもの
Utility Network には Trace ジオプロセシングツールがあります。このツールの設定によって熱エネルギーフロートレースが実行されます。正しく設定するためには現実世界で何が熱エネルギーフローを止めるか理解しておく必要があります。
現実世界ではバルブなど閉じているデバイスやポンプなど稼働していないデバイスは熱エネルギーフローを妨げます。このリストにはサービス外であるパイプ区間や廃止された区間、新設予定だがまだ建設されていない区間も含まれます。最後にカソード防食線や漏洩検知線も除外する必要があります。これらはパイプネットワークの一部ですが熱エネルギーフローは伝導しません。
District Energy Utility Network Foundation データモデル を使用すると、その制約条件は以下のようになります：
- パイプ区間または資産がサービス外：ライフサイクルステータス が In Service でない
- バルブが閉じている：デバイスステータス が closed と等しい
- ポンプが稼働していない：デバイスステータス が closed と等しい
- カソード防食線：カテゴリ が CP Only と等しい
- 漏洩検知線：カテゴリ が Leak Detection Only と等しい
Trace ツールの設定
ArcGIS Pro の Trace ジオプロセシングツールには多くのパラメータがあります。ここでは制約条件を Trace ツール内の具体的な設定に変換する方法をご紹介します。
トレースタイプは下流トレースであり、DHC ドメインネットワークと DHC エナジーティア を活用します。「DHC エナジーティア」に設定することが重要であり、それによってフローソースがエネルギープラント／チラープラントとなり、「DHC プレッシャー」ティアの場合とは異なりシステム内ポンプがソースになりません。
制約条件は Traversability Barriers として追加されます。いずれか一つでも制約条件が真の場合、その資産より先へトレースは進みません。
このトレースを実行すると、指定した開始位置から熱エネルギーを受け取っているすべてのパイプ区間、デバイス、継手、および顧客サービスポイントが返されます。
これには供給側および戻り側両方のパイプネットワーク部分が含まれます。
もしあなたが地区暖房組織で顧客への供給側のみの熱エネルギーフローに関心がある場合はフィルターバリアを追加できます：
- パイプ区間は供給ラインのみ：ライン資産タイプ が supply と等しくない
これにより指定した場所から顧客まで熱エネルギーがどのようにパイプネットワーク内を移動しているか示す選択セットが返されます。
同じ設定で地区冷房パイプネットワークにも対応可能です。
トレース結果の共有
トレースツールで熱エネルギーフロートレースを実行する方法をご理解いただいたところで、この設定内容を組織内で他者とどのように共有するか。また全員が手動でこのTrace Tool の設定を行う必要なく共有する方法について説明します。ここで新たに導入された機能があります。 ArcGIS 10.9 の Trace Configurations は便利です。<\/P>
Trace Configurations は、Geodatabase 内に Trace Tool の設定を保存する機能です。Thermal Energy Flow トレースが Geodatabase に保存されると、他のデスクトップ、ウェブ、およびモバイルユーザーはツールの設定方法を知る必要がありません。<\/P>
「Use Trace Configuration」オプションを簡単にチェックするだけで、すべての設定オプションが削除され、エンドユーザーが選択できるシンプルなプルダウンメニューに置き換えられます。<\/P>
<\/span><\/P>トレース設定が中央で保存されエンドユーザーがアクセスできることで、誰もが適切に設定された thermal energy flow トレースを実行していることが保証されます。<\/P>まとめ<\/H2>プランナー、エンジニア、およびオペレーターは、この種の高度なフローモデリングを必要としており、それによって日常業務を支援しています。thermal energy flow モデリングは、水、thermal、cathodic protection、漏洩検出フロー解析など、多くの種類の解析の一つであり、ArcGIS Utility Network で設定可能です。これらのトレース機能は、地区エネルギーパイプシステムの維持管理と運用の複雑さを軽減するのに役立ちます。<\/P>注意：このサイトへの投稿は当社自身のものであり、必ずしも Esri の立場、戦略、または意見を代表するものではありません。<\/EM><\/P>
