Тема 2. Автоматизация децентрализованного отопления комплекса зданий с основными схемами теплопотребления.

Темы научных изысканий в рамках направления «Умный дом».

Тема 1. Оптимизация температурных режимов общественно-административных и производственных зданий.

1.1. Актуальность темы. В настоящее время в условиях рыночной экономики и постоянного повышения цен на энергоресурсы задача управления отоплением здания приобрела особую значимость и актуальность.Современные системы отопления нуждаются не просто в управлении, а требуют оптимального управления процессом расходования теплоты.

Большинство существующих систем отопления жилых, общественных и промышленных зданий работают в неуправляемом режиме и нагревательные приборы в течение длительного времени имеют завышенную мощность, что ведет к массовому перегреву воздуха в помещении, то есть снижению теплового комфорта, а также перерасходу тепловой энергии. Вместе с тем отсутствие индивидуальных средств учета потребления тепла и воды, индивидуальных средств регулирования потребления теплоты, негерметичность наружных ограждающих конструкций, потери в теплотрассах приводят к тому, что потребитель при расчете за потребленные энергоресурсы дополнительно оплачивает 30-40% их потерь.

Современные требования к проектированию систем отопления направлены на повышение эффективности их функционирования, обязательную разработку и внедрение систем автоматического управления с привлечением для решения задач идентификации и управления новейших результатов теоретических и прикладных исследований. Следует отметить, что до сих пор не разработаны эффективные способы экономии тепловой энергии, затрачиваемой на отопление зданий общественно–административного и промышленного назначения, в частности, в нерабочее время.

К сожалению, рассматриваемые в литературе модели и алгоритмы управления температурными (тепловыми) режимами зданий получены, зачастую, путем использования ряда серьезных упрощений (см., например, модели остывания и нагрева зданий Е.Я. Соколова), вследствие этого они недостаточно точны и имеют ограниченную область применения. Или же напротив, модели имеют настолько сложную структуру, что становятся практически неприемлемыми для целей регулирования - так, например, уравнения теплового баланса содержат большое количество коэффициентов, требующих экспериментального определения их в каждом конкретном случае, путем проведения дорогостоящих физических экспериментов. В этой связи для обеспечения оптимального и экономичного теплового режима здания крайне необходима разработка решения задач синтеза уточненных структур (с детальным учетом физики процессов) и настройки моделей температурного (теплового) режима на «реальный процесс» с последующей разработкой оптимальных алгоритмов управления микроклиматом зданий.

Данное направление соответствует приоритетному направлению развития науки, технологий и техники в РФ «Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика», а также перечню критических технологий РФ «Технологии создания энергосберегающих систем транспортировки, распределения и использования энергии», и связано с созданием современных энергоэффективных технологий по управлению энергоресурсопотреблением зданиями, энергохозяйством и инженерными инфраструктурами микрорайонов города на основе поисковых проблемно-ориентированных исследований.

1.2. Объектом исследования является тепловой режим зданий (ТРЗ).

1.3. Предмет исследования – математические модели и алгоритмы управления тепловым режимом здания.

1.4. Цель диссертационной работы: разработка алгоритмов оптимального управления тепловыми режимами общественно-административных и производственных зданий (ТРЗ) на основе структурной и параметрической идентификации модели, а также создание соответствующего алгоритмического и программного обеспечений.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе планируется решить следующие задачи:

1. Проанализировать существующие методы автоматического управления температурным (тепловым) режимом зданий.

2. Разработать математические модели температурных режимов зданий.

3. Разработать оптимальные алгоритмы управления микроклиматом зданий.

4. Разработать программное обеспечение для расчета оптимального управления микроклиматом зданий.

Тема 2. Автоматизация децентрализованного отопления комплекса зданий с основными схемами теплопотребления.

2.1. Актуальность темы.Развитие систем децетрализованного теплоснабжения связано с ростом объемов строительства в пригородных и сельских зонах; с реконструкцией старой застройки городов; коттеджных поселков и т.п., в результате чего возникают проблемы нехватки имеющихся мощностей централизованных источников теплоснабжения.

Строительство автономных котельных позволяет эффективнее адаптировать систему теплоснабжения к условиям потребления тепловой энергии реальными объектами, а отсутствие протяженных распределительных сетей существенно снижает потери тепла при транспортировке теплоносителя. При этом автоматизация потребителей тепловой энергии позволяет снизить максимальную температуру теплоносителя и обеспечить возможность работы нескольких источников тепла на единую сеть с возможностью эффективного функционирования каждого. Однако, реконструкция и модернизация энергосистем на базе создания локальных контуров теплоснабжения отдельно стоящими зданиями в виде автоматизированных индивидуальных тепловых пунктов в целом не дает экономии и приводит к созданию зон с существенным избытком и недостатком тепловой энергии. Это объясняется наличием у большинства потребителей относительно недорогих тепловых узлов, которые чаще всего изначально не предназначены для совместной работы в тепловой сети с количественным регулированием теплоносителя.

В этой связи большое значение приобретает задача реконструкции существующих объектов теплопотребления с созданием энергоэффективных автоматизированных систем диспетчерского управления (АДСУ) и учета тепловой энергии на основе современного оборудования при решении задач о возможном совместном функционировании автоматизированных индивидуальных тепловых пунктов.

Важным моментом при создании таких систем является предоставление удаленного доступа по сетям общего пользования (телефонные линии связи, локальная сеть и Интернет) к технологической информации с целью оперативного управления распределёнными объектами.

Данное направление соответствует приоритетному направлению развития науки, технологий и техники в РФ «Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика», а также перечню критических технологий РФ «Технологии создания энергосберегающих систем транспортировки, распределения и использования энергии», и связано с созданием современных энергоэффективных технологий по управлению энергоресурсопотреблением распределёнными зданиями, энергохозяйством и инженерными инфраструктурами микрорайонов города на основе поисковых проблемно-ориентированных исследований.

2.2. Объектом исследования является система отопления комплекса зданий с автономными источниками тепла.

2.3. Предмет исследования – методы, алгоритмы и модели организации автоматизированного управления децентрализованным отоплением комплекса зданий.

2.4. Цель диссертационной работы:повышение эффективности децентрализованного отопления комплекса зданий с автоматизированными индивидуальными тепловыми пунктами (ИТП) путем управления распределёнными энергосистемами.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе планируется решить следующие основные задачи:

1. Проанализировать существующие схем теплопотребления и способов управления отоплением комплекса зданий при децентрализованном теплоснабжении.

2. Разработать математические модели системы управления отоплением зданий с автоматизированными ИТП.

3. Разработать методы математического моделирования системы управления децентрализованным отоплением комплекса зданий, основанных на математических моделях распределённых энергосистем и экспериментальных исследованиях.

4. Имитационное моделирование и экспериментальные исследования управления отоплением зданий при децентрализованном теплоснабжении.

5. Разработать способы и технические решения, алгоритмы и программное обеспечение АСДУ децентрализованным теплоснабжением комплекса зданий.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: