Автоматизована система оперативного управління опаленням і кондиціонуванням будівель

Abstract

UK: Постановка проблеми. Здоров'я і працездатність людини значною мірою визначаються умовами мікроклімату і повітряного середовища в приміщеннях житлових, адміністративно-побутових і громадських будівель. На які, в свою чергу, впливають: і мікроклімат зовнішнього середовища, і геометричні розміри приміщення, і теплотехнічні характеристики огороджувальних конструкцій, і розташування приміщень (відносно сторін світу) та багато інших факторів. В результаті виникає утворення складних систем, управління якими пов‘язане з прийняттям рішень в умовах багатофакторності [1]. У гігієнічних цілях треба прагнути до створення в приміщенні оптимальних мікрокліматичних умов, незалежно від зміни факторів, які впливають на мікроклімат в приміщеннях житлових, адміністративно-побутових і громадських будівель. Розроблення систем забезпечення необхідних параметрів мікроклімату – це досить складне і відповідальне завдання, від якого повністю будуть залежати комфортні і затишні умови для людини. Проблемою сьогодення неухильне зростання енергоспоживання цими системами у зв'язку з подорожчанням непоновлюваних джерел енергії. Наше завдання – змоделювати роботу систем забезпечення необхідних параметрів мікроклімату з урахуванням зміни факторів, які на нього впливають, та мінімізувати використання непоновлюваних джерел енергії. Аналіз останніх досліджень і публікацій. Вітчизняними і зарубіжними гігієністами [2, 3, 4] встановлений зв'язок між мікрокліматом в житлі і на робочому місці та станом здоров'я людини. Формування мікроклімату приміщень житлових, адміністративно-побутових і громадських будівель відбувається під впливом великої кількості факторів, що відзначалося вже раніше [5, 6]. Вивчення процесів впливу різних факторів на самопочуття людини має велику складність. Якщо розглядати кожен процес окремо, то і в цьому випадку в даний час вони не піддаються чіткому теоретичному опису. Для моделювання впливу вищеперерахованих факторів були проведені дослідження, які показали що, з достатньою точністю вдається експериментально дослідити електричне поле в рідкому провідному середовищі як аналог теплового поля [7, 8]. Виділення раніше не вирішених задач. Відомі методи моделювання є наближеними і мають недоліки, які призводять до зниження точності і обмежують сферу застосування. Тому одним із шляхів отримання ефективних теплових рішень є моделювання теплових процесів з подальшим аналізом отриманих результатів. Було запропоновано, теплове поле в приміщенні моделювати електричним полем в електролітичній ванні, а аналогом щільності теплового потоку між будь-якими поверхнями простору приміщення вважати щільність струму між відповідними поверхнями моделі. При цьому чим меншу відстань вибрано між точками вимірювання, тим точніше буде відтворюватися дійсна картина електричного поля в моделі і, отже, теплового поля в приміщенні [7, 8]. Але і цей метод не дає змогу врахувати всі можливі варіанти, які впливають на формування мікроклімату в приміщенні. Робота з моделями, що використовують електричне поле для моделювання променевої передачі тепла, показала значну трудоємкість вводу в модель початкової інформації та зняття результатів моделювання. Цілі. Описати поведінку системи (вплив мікроклімату зовнішнього середовища, і геометричні розміри приміщення, і теплотехнічні характеристики огороджувальних конструкцій, і розташування приміщень (відносно сторін світу) та багато інших факторів на мікроклімат всередині приміщень будівель), побудувати теорії та гіпотези, які можуть пояснити поведінку, що буде спостерігатись, використати ці теорії для передбачення майбутньої поведінки системи, тобто тих факторів, які можуть бути викликані зміною в системі або зміни способів її функціонування. Висновки: У статті запропоновано підхід до вирішення порушених питань, який дозволить виявити точки взаємодій між різними елементами та факторами, що впливають на мікроклімат у приміщеннях будівель різного призначення. В подальшому використати метод імітаційного моделювання для дослідження зміни параметрів мікроклімату в приміщеннях будівель різного призначення при зміні факторів які впливають на нього. Це дозволить створити систему автоматичного управління технологічними процесами опалення та кондиціонування приміщень, яка буде підлаштовуватись під зміну факторів які впливають на мікроклімат в приміщеннях будівель різного призначення.

RU: Постановка проблемы. Здоровье и работоспособность человека в значительной степени определяются условиями микроклимата и воздушной среды в помещениях жилых, административно-бытовых и общественных зданий. На которые, в свою очередь, влияют: и микроклимат внешней среды, и геометрические размеры помещения, и теплотехнические характеристики ограждающих конструкций, и расположения помещений (относительно сторон света) и много других факторов. В результате возникает образование сложных систем, управления которыми связано с принятием решений в условиях многофакторности [1]. В гигиенических целях надо стремиться к созданию в помещении оптимальных микроклиматических условий, независимо от изменения факторов, которые влияют на микроклимат в помещениях жилых, административно-бытовых и общественных зданий. Разработка систем обеспечения необходимых параметров микроклимата – это достаточно сложное и ответственное задание, от которого полностью будут зависеть комфортные и уютные условия для человека. Проблемой нынешнего времени, является неуклонный рост энергопотребления этими системами в связи с подорожанием невозобновляемых источников энергии. Наше задание – смоделировать работу систем обеспечения необходимых параметров микроклимата с учетом изменения факторов, которые на него влияют, и минимизировать использование невозобновляемых источников энергии. Анализ последних исследований и публикаций. Отечественными и зарубежными гигиенистами [2, 3, 4] установлена связь между микроклиматом в помещении и на рабочем месте и состоянием здоровья человека. Формирование микроклимата помещений жилых, административно-бытовых и общественных зданий происходит под воздействием большого количества факторов, что отмечалось уже раньше [5, 6]. Изучение процессов влияния разных факторов на самочувствие человека имеет большую сложность. Если рассматривать каждый процесс отдельно, то и в этом случае в настоящее время они не поддаются четкому теоретическому описанию. Для моделирования влияния вышеперечисленных факторов были проведены исследования, которые показали что, с достаточной точностью удается экспериментально исследовать электрическое поле в жидкой проводящей среде как аналог теплового поля [7, 8]. Выделение ранее не решенных задач. Известные методы моделирования являются приближенными и имеют недостатки, которые приводят к снижению точности и ограничивают область применения. Поэтому одним из путей получения эффективных тепловых решений есть моделирование тепловых процессов с дальнейшим анализом полученных результатов. Было предложено, тепловое поле в помещении моделировать электрическим полем в электролитической ванне, а аналогом плотности теплового потока между любыми поверхностями пространства помещения считать плотность тока между соответствующими поверхностями модели. При этом чем меньше расстояние выбрано между точками измерения, тем точнее будет воссоздаваться действительная картина электрического поля в модели и, следовательно, теплового поля в помещении [7, 8]. Но и этот метод не дает возможность учесть все возможные варианты, которые влияют на формирование микроклимата в помещении. Работа с моделями, которые используют электрическое поле для моделирования передачи тепла излучением, показала значительную трудоемкость ввода в модель начальной информации и снятия результатов моделирования. Цели. Описать поведение системы (влияние микроклимата внешней среды, и геометрические размеры помещения, и теплотехнические характеристики ограждающих конструкций, и расположения помещений (относительно сторон света) и много других факторов на микроклимат внутри помещений зданий), построить теории и гипотезы, которые могут объяснить поведение, которое будет наблюдаться, использовать эти теории для предвидения будущего поведения системы, то есть тех факторов, которые могут быть вызваны изменением в системе или изменения способов ее функционирования. Выводы: В статье предложен подход к решению затронутых вопросов, который позволит обнаружить точки взаимодействий между разными элементами и факторами, которые влияют на микроклимат в помещениях зданий разного назначения. В дальнейшем использовать метод имитационного моделирования для исследования изменения параметров микроклимата в помещениях зданий разного назначения при изменении факторов, которые влияют на него. Это позволит создать систему автоматического управления технологическими процессами отопления и кондиционирования помещений, которая будет подстраиваться под изменение факторов, которые влияют на микроклимат в помещениях зданий разного назначения.

EN: Statement of the problem. Health and human performance largely determined by the conditions of climate and air quality in residential, administrative and residential and public buildings. At that, in turn, is influenced by the external environment and the climate, and the geometric dimensions of the room, and thermal performance building envelopes, and the location of the premises (Orientation), and many other factors. The result is the formation of complex systems, which control decision-making in conditions of multifactor [1]. In hygienic purposes it is necessary to strive to create the best indoor microclimate conditions, regardless of changes in the factors that affect the climate in residential, administrative and residential and public buildings. Develop systems to ensure the necessary microclimate parameters – it is a complex and important task, which will depend entirely comfortable and cozy environment for the person. The problem of the present time, there is a steady increase in the energy consumption of these systems, due to the rise in price of non-renewable energy sources, and our job is, to simulate the work of software systems necessary microclimate for the changes in the factors that affect it and to minimize the use of non-renewable energy sources. Analysis of recent research and publications. Domestic and foreign hygienists [2, 3, 4] to establish a connection between the climate in the room and in the workplace and the state of human health. Formation of the indoor climate of residential, administrative and residential and public buildings is influenced by many factors that have already noted earlier [5, 6]. Study of the processes of influence of various factors on human health is of great complexity. If we consider each process separately, and in this case they are not currently amenable to theoretical description clearer. To simulate the effect of these factors studies were conducted, which showed that, with sufficient accuracy manage experimentally investigate the electrical field in the liquid conducting medium as an analog of the thermal field [7, 8]. Isolation of previously solved problems. Known methods for modeling are approximate and have drawbacks that reduce the accuracy and limited scope. Therefore, one way to obtain effective thermal solutions is a simulation of thermal processes with further analysis of the results. It was suggested that the thermal field in the room to simulate electric field in the plating bath, and the analog heat flux between surfaces of any room space assumed current density between the surfaces of the model. The smaller the distance between the selected measurement points, the more accurate will be recreated actual picture patterns in the electric field and hence the thermal field in the room [7, 8]. But this method does not enable to take into account all the possible variations that affect the formation of indoor climate. Working with models that use an electric field to the heat radiation transfer simulations showed a significant labor input in the input model of the initial information and the removal of the simulation results. Objectives. Describe the behavior of the system (the influence of the microclimate of the environment and the geometric dimensions of the room, and thermal performance building envelopes, and the location of the premises (Orientation), and many other factors in the indoor climate of buildings), to build theories and hypotheses that could explain the behavior, which It will be observed to use the theory for predicting the future behavior of the system, that is, those factors that can be caused by a change in the system or change the way of its functioning. Conclusions. The proposed approach to addressing the issues raised will reveal the point of interaction between the different elements and factors that affect the indoor climate of buildings for different purposes. In the future, use the simulation method to study changes in microclimate in the buildings of different functions when you change the factors that affect it. This will create a system of automatic control of technological space heating and cooling processes, which will adapt to the changes in the factors that affect the indoor climate of buildings for different purposes.