Имитационная модель перераспределения тепловых потоков в системе управления отоплением в здании
Внедрение автоматических систем регулирования отопления позволяет снизить потребление тепловой энергии в жилом секторе до 10 %, в административных и учебных зданиях до 40 %. На текущий момент существуют системы управления отоплением, однако они применимы только к одноуровневой двухтрубной системе отопления. Разработка имитационной модели перераспределения потоков теплоносителя необходима для синтеза системы взаимосвязанного динамического управления отоплением здания. В отличие от существующих решений, данная разработка учитывает проблему разбалансировки потоков теплоносителя в многоуровневой иерархической системе отопления. Расчет конвективного теплообмена в помещении производится исходя из предположения, что температура воздуха в каждый момент времени одинакова во всем объеме помещения. При определении теплообмена через наружные ограждения предполагается, что ограждение или его характерная часть имеет одинаковую температуру в плоскостях, перпендикулярных направлению потока воздуха. В этом случае процесс теплообмена описывается одномерным уравнением теплообмена. Разработана имитационная модель системы управления отоплением, позволяющая быстро подключать модули автоматического управления, вносить изменения в алгоритмы управления на этапе компиляции и в состояние системы во время процесса моделирования. По сравнению с возможными аналогами, построенными на базе систем моделирования AnyLogic или ANSYS, она функционирует как модель объекта управления, легко объединяется с моделями блоков автоматического управления и учитывает проблему разбалансировки тепловых потоков. Рассмотрен пример функциональной схемы локальной системы температурного контроля в зоне одной батареи отопления. Использование разработанной имитационной модели позволяет создать новый уровень контроля качества технологических процессов производства и потребления энергоресурсов с применением современных информационных технологий при синтезе системы взаимосвязанного динамического управления отоплением. Возможности такого моделирования ориентированы на построение системы бесперебойного и качественного теплоснабжения, поддержание энергоэффективных режимов работы, а также достижение реального экономического эффекта. Рассматриваемая модель позволяет имитировать перераспределение тепловых потоков в различных режимах работы системы отопления.