ВВЕДЕНИЕ 5
1 ОБЗОР ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ 7
1.1 Системы отопления 7
1.2 Классификация систем отопления 7
1.3 Паровое отопление 8
1.4 Воздушное отопление 9
1.5 Водяное отопление 10
1.6 Виды регулирования отопления зданий 12
1.7 Обзор программ для автоматического моделирования динамических
систем 14
1.7.1 Mathworks. Simulink 14
1.7.2 Model vision studium. Rand model designer (RMD) 16
1.7.3 Visual Solutions. Vissim 18
1.7.4 Wolfram Research. MathCore 19
1.7.5 Сводная таблица 20
2 МОДЕЛИРОВАНИЕ САР СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ 22
2.1 Постановка задачи 22
2.2 Анализ поставленной задачи 23
2.3 Математическое моделирование 25
3 ВЕРИФИКАЦИЯ МОДЕЛИ САР СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ 30
3.1 Анализ предоставленных данных 30
3.2 Обработка данных 31
4 МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ С КОНТУРОМ ОБРАБОТКИ
БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ ВОЗМУЩЕНИЙ 1
4.1 Анализ тепловой нагрузки системы отопления 41
4.2 Формирование корректирующего воздействия 43
4.3 Идентификация модели
4.4 Создание модели САР системы отопления здания с контуром
обработки быстродействующих возмущений 47
4.5 Настройка регулятора 48
5 АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ САР ОТОПЛЕНИЯ
ЗДАНИЯ 53
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 56
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 57
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ
Задачей системы отопления, наряду с другими системами вентиляции, кондиционирования и прочими является поддержание оптимального микроклимата помещения. Основное влияние система отопления оказывает на температурный режим помещения. Эффективная эксплуатация системы отопления помещения позволяет снизить потребление теплоносителя, следовательно, и затрат на отопление, кроме того уменьшение недогрева и перегрева воздуха повышает уровень комфорта внутри помещения.
Таким образом, задачей систем автоматизированного регулирования отопления является поддержание оптимальной температуры в помещении независимо от влияния внешних и внутренних факторов, которыми являются изменения погодных условий, рабочий график и т.д. Некоторые из подобных воздействий могут быть заранее прогнозируемыми, другие носят спонтанный характер.
Современные системы регулирования невозможно представить без применения электронно-вычислительных средств. Благодаря применению микроконтроллеров системы автоматического регулирования (САР) способны быстро и качественно производить корректирующие воздействие на систему отопления, тем самым обеспечивая ее максимальную эффективность. Эффективность управления данными системами достигается путем формирования комфортного теплового режима здания, в котором отсутствуют перегревы и недогревы воздуха в отапливаемых помещениях.
Соответственно эффективность систем отопления зависит непосредственно от настройки САР. Для того чтобы произвести качественную настройку САР создаются модели систем отоплений, по которым по специальным методикам производится настройка регуляторов этих систем.
В России широкое распространение получило «погодное регулирование». Для здания формируется температурный график, который регламентирует подачу тепла в систему отопления относительно температуры наружного воздуха. К сожале-нию, данный способ неспособен реагировать на быстрые изменения окружающей среды, таких как изменения солнечной активности, изменения скорости ветра, влажности воздуха и прочих факторов. Современные САР позволяют проводить корректирующие воздействия на быстродействующие изменения. Это достигается путем применения регуляторов с обратной связью, которая может быть реализована по изменению как факторов влияющих на температурный режим здания, так и собственных свойств системы отопления.
Роль моделирования заключается в воспроизведение свойств и характеристик реального объекта, имитация его поведения. Таким образом, познавая модель объекта, познается и сам объект моделирования. Моделирование оправданно в тех случаях, когда объект моделирования проще, чем сам объект, когда нет прямого доступа к объекту, когда не выгодно разрабатывать объект, являющийся прототипом, когда необходимо провести настройку объекта. Моделирование применяется в тех случаях, когда требуется дополнительная информация об объекте.
Применительно к теме дипломной работы моделирование представляет собой создание модели здания, оснащённого системой отопления и контуром регулирования. Данная система является динамической и для ее разработки используются математические, объектно-ориентированные программы, системы моделирования.
В данной работе был проведен обзор предметной области, в которой приведена классификация систем отопления зданий и описаны их основные особенности, рассмотрены виды регулирования отопления зданий.
Проведен обзор литературы, в котором отмечаются современные тенденции о повышении эффективности систем отопления зданий путем повышения качества регулирования за счет применения автоматизированных средств моделирования.
Был проведен обзор современных программ для автоматического моделирования динамических систем, по результатам которого выбрана среда моделирования.
Были проанализированы предоставленные данные за отопительный период. По этим данным была составлена модель системы отопления здания.
Была получена модель системы отопления здания с контуром обработки быстродействующих возмущений. В работе описан процесс получения данной модели. Была произведена настройка регулятора для данной модели, и получены значения температуры воздуха в помещении. Результатом применения модели САР с контуром обработки быстродействующих возмущений стал температурный режим здания, в котором минимизированы перегревы.
Эффективность системы отопления с контуром быстродействующих возмущений, по результатам моделирования по сравнению с фактическими затратами на отопление здания за рассмотренный период составила 8,82 %.
