Тема: Разработка и эксплуатация систем мониторинга и управления дома с околонулевым энергопотреблением

Практика строительства Пассивных домов стала предпочтительной для архитекторов и исследователей во многих странах мира, поскольку она показала высокий тепловой комфорт внутри таких зданий и низкое энергопотребление [1]. Пассивный дом — это здание с комфортной внутренней температурой в течении всего года, с низким потреблением энергии для обогрева или охлаждения помещения здания.
Главной особенностью пассивного дома является показатель энергопотребления на отопление не более 15 кВт*ч/(м2*год) [1,2]. При мягком климате в Европе он достижим, но при холодном климате в России - достичь его крайне сложно [3], поэтому более реально строить энергоэффективные дома с энергопотреблением на отопление до 50 кВт*ч/(м2*год).
Для создания энергоэффективного дома требуется большое количество высококлассного и дорогого оборудования. Этому оборудованию требуется постоянный мониторинг различных параметров. Достичь этого позволяет большое количество датчиков температуры, влажности и расхода. Все показания с этих приборов формируют большой объём данных, которые необходимо собирать, систематизировать и обрабатывать. Для этого применяются специальные системы мониторинга. Работа любой системы основана на постоянном контроле параметров данной системы.
На примере энергоэффективного дома площадью 200 м2 в Пушкинском районе Московской области был реализован постоянный мониторинг различных значений. Для этого используются системы мониторинга, которые могут записывать различные параметры системы за продолжительный срок для их последующего анализа и самостоятельно корректировать параметры системы для эффективной работы. В результате работы системы мониторинга в режиме накопление данных было получено огромное количество параметров, которые нужно обработать и корректно систематизировать. Основная задача в обработке параметров понять, какие данные нам нужны и как их правильно трактовать. Также во время работы мониторинга мы должны своевременно выявлять и устранять дефекты, которые сказываются на некорректном сборе данных.
Сбор разнообразных параметров работы энергоэффективного дома является очень важной задачей, благодаря этим уникальным данным будет возможно судить о эффективности совместной работы различных устройств, применяемых в этом доме, на протяжении всего жизненного цикла здания. Главной целью всего этого проекта является создание наиболее подробной дорожной карты по правильному строительству и эксплуатации энергоэффективного дома. Поэтому так важно получать максимально достоверную информацию о работе систем дома, а также иметь возможность в реальном времени регистрировать изменения, полученные в рамках проведения различного рода теплоэнергетических мероприятий, проводимых для повышения эффективности различных систем. Такая возможность оперативного отслеживания поможет также иметь возможность следить и выявлять ошибки и аварию, происходящие на объекте, в режиме реально времени, что позволит оперативно устранить неисправность, возникающую во время эксплуатации.
Актуальность.
В связи с ростом энергоэффективного строительства возросло также повсеместное использование энергоэффективного оборудования. Для его работы применяют различные системы управления и мониторинга. Эти системы обладают большим потенциалом по их дальнейшей модификации. Правильная работа этих систем позволит более эффективно использовать оборудование.
Научная новизна.
Новизна данного дипломного проекта состоит в том, что по данным из систем мониторинга найдено время аккумуляции равное 12 часам. Нахождение данного параметра уникально.
Полученные данные позволяют провести сравнения с системами моделирования. В результате расхождения с результатами моделирования составили в среднем 5,46%, а расхождение с методикой PHPP 1.4%.
Новинкой является разработанный метод, который позволяет обрабатывать большое количество информации. По этим данным в сравнении с позапрошлым отопительным периодом на 30% сократилось потребление энергии ТН, и на 14% по сравнению с прошлым годом
Практическая ценность.
Собранные в процессе эксплуатации данные, которые получены во время работы дома в различных режимах, будут иметь очень высокую ценность.
Разработанные методы выявления и устранения ошибок могут использованы при эксплуатации других систем мониторинга, при их отладке и настройке.
Составлены алгоритмы обработки данных из нескольких систем мониторинга. Предложены методики для их совместной обработки. Представлены методики для обработки данных за продолжительные периоды.
Достоверность.
Приведенные в бакалаврской работе результаты и выводы базируются на анализе данных, полученных из систем мониторинга и управления. Точность получаемых данных соответствует приборной точности измерительного оборудования. Так погрешность термометров PT-100 КТС-Б составляет 0,06%, а расходометров ВСКМ-15 Декаст 0,2%. Дублирование из разных систем позволяет повысить достоверность полученных значений.

Купить

В работе реализован системный подход к строительству и эксплуатации энергоэффективного дома с разработанной системой управления и мониторинга, которая позволяет исследовать и внедрять новейшие технологии, достигая и фиксируя энергосберегающий эффект от их реализации в течение жизненного цикла здания.
В результате работы c системами мониторинга и управления энергоэффективного дома были разработаны алгоритмы и схемы по оптимизации работы этих систем. Представлены ключевые методы исправления различных ошибок при работе систем мониторинга и измерительного оборудования. Предложена и реализована концепция обработки данных из нескольких систем.
Были получены, сохранены и обработаны данные из всех систем в течении длительного времени, что само по себе является уникальным проектом. При анализе этих данных было найдено время равное 12 часам, которое дом способен аккумулировать благодаря тепловой изоляции. По результатам многолетнего мониторинга было обнаружено, что по сравнению с позапрошлым отопительным периодом на 30% сократилось потребление энергии ТН и на 14% по сравнению с прошлым годом, что свидетельствует о положительной тенденции. Была рассчитана годовая нагрузка на систему отопления, 6815кВт-ч/год. При сравнении этого параметра с результатами моделирования в системах BEM расхождения составили в среднем 5,46%, а расхождение с PHPP 1.4%.
Сформулирован дальнейший план развития объекта, стала очевидна необходимость в разработке системы прогнозирования наружной температуры для задания режима оптимального теплопотребления в энергоэффективном доме. Предложены планы по сокращению потребления электроэнергии путем установки солнечных панелей. Для более обширной исследовательской деятельности рассмотрен вариант установки воздушного теплового насоса.

Купить