АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 7
1 СУЩЕСТВУЮЩИЕ МОДЕЛИ ТЕПЛОПОТЕРЬ И ОБОГРЕВА ЗДАНИЯ 8
1.1 Существующие подходы к моделированию теплового режима зданий 8
1.2 Математическая модель теплового баланса зданий на основе усредненных
значений параметров 11
1.3 Постановка задачи 15
Выводы по первому разделу 15
2 МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОБОГРЕВОМ ЗДАНИЯ И
ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА ЗДАНИЯ 16
2.1 Параметрическая модель теплового баланса здания 16
2.2 Теплопроводность ограждающих конструкций 17
2.3 Моделирование системы обогрева 20
Выводы по второму разделу 22
3 РАСЧЕТ ТЕПЛОПОТЕРЬ ЗДАНИЯ С УЧЕТОМ ТЕПЛОЕМКОСТИ
ПОМЕЩЕНИЙ 23
3.1 Расчет изменения энергии, поступающей в дом из системы отопления 23
3.2 Расчет теплопотерь внутри помещения 27
3.3 Разработка обобщенной модели обогрева помещения с учетом теплоемкости
ограждающих конструкций 30
3.3.1 Модель распространения тепла в плоской пластине, расположенной
на границе двух сред с разной температурой 30
3.3.2 Алгоритм решения уравнения теплопроводности 33
3.3.3 Разработка алгоритма работы программы расчета теплопотерь здания
и алгоритма идентификации параметров модели 36
3.4 Результаты моделирования системы управления обогревом 39
Выводы по третьему разделу 41
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 42
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 43
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 44
С увеличением стоимости энергоресурсов задача разработки энергоэффективных систем отопления зданий является актуальной. Доля затрат на отопление в коммунальных платежах доходит до 50 % [8]. Если рассмотреть взаимодействие всех элементов наружных и внутренних инженерных систем на пути от потребителя до источника теплоты, то можно обнаружить участки, модернизация которых с помощью современных технических средств, позволит обеспечить энергосбережение и снизить финансовые затраты на отопление. Безусловно, существующие теплосети не в полной мере отвечают современным условиям регулирования теплопотребления зданий. Поэтому распределение и регулирование тепловой энергии как внутри, так и снаружи зданий в соответствии с потребностью являются одними из основополагающих подходов энергосбережения. В данной работе исследуется система отопления многоэтажного здания с искусственной циркуляцией теплоносителя, позволяющая, по оценкам экспертов, снизить затраты на отопление на 20 % и обеспечить более комфортное пребывание людей в отапливаемых помещениях [8]. Также будет построена математическая модель теплового режима здания.
Целью данной работы является разработка и исследование модели управления обогревом здания с учетом теплоемкости помещений и прогнозируемого изменения погодных условий, что позволит улучшить микроклимат внутри здания и сократить издержки на отопление.
Задачи работы:
- построить параметрическую модель теплового баланса здания;
- выбрать систему отопления;
- разработать алгоритм идентификации параметров модели;
- разработать алгоритм управления;
- реализовать программу управления;
- разработать методику эксперимента;
- провести модельные исследования предположенного алгоритма управления.
В ходе выполнения работы была достигнута основная цель, разработана и исследована модель управления обогревом здания с учетом теплоемкости помещений и прогнозируемого изменения погодных условий.
Задачи, такие как: построить параметрическую модель теплового баланса здания, выбрать систему отопления, разработать алгоритм идентификации параметров модели, разработать алгоритм управления, реализовать программу управления, разработать методику эксперимента, провести модельные исследования предположенного алгоритма управления - были решены.
Построение параметрической модели теплового баланса здания позволило в детальном виде рассмотреть поведение температур при взаимодействии баланса температуры внутри помещения с теплом, исходящим от отопительных и бытовых приборов, с теплом, уходящим через ограждающие конструкции. Выбранная модель системы обогрева удовлетворяет минимальным нормам расхода мощности. Разработанная программа позволяет определить тепловые потери здания с учетом теплового баланса внутри помещения, что позволяет определить необходимую энергию для нагрева воды отопительной системой, чтобы поддерживать оптимальную температуру внутри помещения.
