Один из вариантов управления системой теплоснабжения зданий и сооружений с применением методов математического анализа

Цель исследования. В предлагаемой публикации в качестве цели исследования выбраны два основных фактора, которые включают в себя комплексный анализ функционирования зависимой системы теплоснабжения зданий и сооружений и синтез схемы управления распределением ресурсов указанной системы путем применения математических методов и создания соответствующих алгоритмов регулирования тепловых потоков.

Методы. Для формирования оптимальной стратегии использовались методы математического анализа и дифференциальные уравнения теплового баланса. Такой подход позволил провести детальное описание нестационарного режима функционирования зависимой системы отопления зданий и сооружений с учетом температурной динамики тепловой нагрузки и окружающей среды. Попутно проведено исследование полученных теоретических результатов. Были учтены переходные процессы при введении проектируемой схемы управления в эксплуатацию. Широко использовалась теория подобия для формирования выходной рабочей формулы при организации теплоснабжения. Полученное соотношение позволило сформировать алгоритмы управления обеспечением тепла зданий и сооружений. Такой подход дал возможность для синтеза схем регулирования тепловых потоков на основе принципов распределения ресурсов по варианту эксплуатации «умного дома» для применения на практике.

Результаты. В ходе исследования получена рабочая формула управления процессом теплоснабжения зданий и сооружений. На ее основе были синтезированы соответствующие функциональные схемы, учитывающие динамику изменения температурных режимов в тепловой нагрузке и внешней среде.

Заключение. Полученные результаты дают возможность применять принципы управления «умным домом» на практике. В заключение исследования сформулированы основные выводы и рекомендации по управлению системой теплоснабжения с применением методов математического анализа.

1. Математический анализ. Функции нескольких переменных / Д. Н. Тютюнов, Л. И. Студеникина, Е. В. Скрипкина [и др.]. Курск: Юго-Западный государственный университет, 2021. 141 с.

2. Тютюнов Д. Н., Бредихина О. А. Марковская продукционная схема и устройство сумматора на основе знакоразрядной симметричной системы счисления. Курск: Юго-Западный государственный университет, 2020. 119 с.

3. Математическое описание скоростных методов вычисления функций в задачах теплотехники, термодинамики, термической и химико-термической обработки / Д. Н. Тютюнов, Е. В. Скрипкина, А. А. Шатульский [и др.] // Вестник РГАТА имени П. А. Соловьева. 2020. № 2(53). С. 106-112.

4. Тютюнов Д. Н., Бойков А. В., Пшеничных А. О. Модифицированный вариант линейной модели контроля потребления ресурсов в массиве потребителей с возможностью применения знакоразрядных подстановок А.А. Маркова // Математика и ее приложения в современной науке и практике : сборник научных статей IX Международной научно-практической конференции студентов и аспирантов, Курск, 26–27 апреля 2019 г. Курск: Юго-Западный государственный университет, 2019. С. 24-30.

5. Выбор аппаратных и программных средств для управления доступом при разработке технологии построения закрытых виртуальных сред органо-вычислительных ресурсов / А.В. Коськин, В.Н.Волков, А.В.Демидов, С.А. Лазарев [и др.] // Информационные системы и технологии. 2015. № 2(88). С.117-123.

6. Коськин А.В., Ужаринский А.Ю. Методика формирования интегрирующей модели данных на основе имеющихся разнородных источников данных // Информационные системы и технологии . 2014. № 2(82). С.19-27.

7. Раков В.И., Захарова О.В. О научной необходимости технологической целесообразности создания новых систем моделирования вычислительных средств управления // Промышленные АСУ и контроллеры. 2013. №2. С. 7-21.

8. Константинов И. С., Федоров С. С. Алгоритм управления системой многоконтурного теплоснабжения зданий и сооружений // Строительство и реконструкция. 2015. № 6(62). С. 107-111.

9. Федоров С. С. Система управления процессом теплоснабжения промышленных предприятий при зависимом присоединении к тепловым сетям // Строительство и реконструкция. 2014. № 5(55). С. 106-110.

10. Исследование зависимости температуры теплоносителя от длины трубопроводов системы отопления / Д. Н. Тютюнов, Н. С. Кобелев, С. С. Федоров [и др.] // Известия Юго-Западного государственного университета. 2013. № 3(48). С. 167-171.

11. Распределение тепловой энергии в системе теплоснабжения с позиции энергосбережения / С. С. Федоров, И. Ю. Сидоров, И. П. Труханов [и др.] // Научный альманах. 2015. № 9(11). С. 865-869. https://doi.org/10.17117/na.2015.09.865

12. Бурцев А. П., Булгаков А. В., Яковлева В. Н. Вариант управления воздушными потоками по схеме «умный дом» с использованием комплексного многослойного пластинчатого рекуператора // БСТ: Бюллетень строительной техники. 2023. № 7(1067). С. 60-63.

13. Бурцев А. П., Шлеенко А. В., Тютюнов Д. Н. Исследование математической модели автоматизированного управления тепловыми потоками в системе приточно-вытяжной вентиляции // БСТ: Бюллетень строительной техники. 2022. № 9(1057). С. 38-41.

14. Version of a mathematical model of purge ventilation system with a complex recuperative heat exchanger / V. Ezhov, N. Semicheva, A. Burtsev [et al.] // Journal of Applied Engineering Science. 2021. Vol. 19, № 1. P. 246-251. https://doi.org/10.5937/jaes0-30068.

15. Математическая модель для автоматизированного управления тепловыми потоками энергоэффективной системы вентиляции / В. С. Ежов, Н. Е. Семичева, Д. Н. Тютюнов, А. П. Бурцев, Н. С. Перепелица, А. П. Бурцев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2021; 25(1): 38-52. https://doi.org/10.21869/2223-1560-2021-25-1-38-52.

16. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. М.: Энергоиздат, 1981. 416 с.

17. Теплотехника / В. Н. Луканин, М. Г. Шатров, Г. М. Камфер [и др.]. 3-е изд., испр. М.: Высшая школа, 2002. 671 с.

18. Тютюнов Д. Н., Бурцев А. П., Бурцев А. П. Использование скоростных методов вычисления функций для практических расчётов в задачах теплотехники и термодинамики // Математика и ее приложения в современной науке и практике: сборник научных статей IX Международной научно-практической конференции студентов и аспирантов, Курск, 26–27 апреля 2019 г. Курск: Юго-Западный государственный университет, 2019. С. 65-73.