Математическая модель для автоматизированного управления тепловыми потоками энергоэффективной системы вентиляции

Цель исследования. В современных системах вентиляции и кондиционирования (СКВ) одной из главных составляющих является система автоматического управления (САУ), выполняющая различные функции, а также обеспечивающая высокоэффективную работу в диапазоне от функций выключения до централизованного регулирования и управления климатическими параметрами (температура, влажность воздуха, контроль за концентрациями вредностей, скорость воздуха). Целью является исследование математической модели управления тепловыми потоками системы приточно-вытяжной вентиляции со встроенным комплексным теплообменником-рекуператором с целью утилизации низкопотенциального тепла вентиляционных газов и выбросов с попутным получением термоэлектричества.

Методы. Для достижения поставленных целей в работе использовались методы математического моделирования и создания расчетной модели. В основе автоматического управления СКВ положен принцип обратной связи – регулирования процессов за счет получения информации от внешних датчиков на основе математического моделирования физических процессов, происходящих в обслуживаемом здании или сооружении.

Результаты. Экспериментальная приточно-вытяжная установка с пластинчатым теплообменником-рекуператором, работает в квазистационарном режиме теплопередачи. В качестве нагревающей среды используется вытяжной воздух, удаляемый из помещения. При этом управление системой происходит при независимой схеме присоединения к системе теплоснабжения. Нагреваемый в помещении воздух рассматривается как несжимаемый газ, теплообмен между нагревающим и нагреваемым теплоносителями является стационарным процессом, турбулентность нагревающего и нагреваемого потоков теплоно­сителей является изотропной. Результатом исследования является математическая модель управления тепловыми потоками в системе приточно-вытяжной вентиляции со встроенным комплексным теплообмен­ником-рекуператором. Получены оптимальные значения затрачиваемой тепловой энергии и параметров работы вентиляционной установки.

Заключение. Предложена и исследована математическая модель управления тепловыми потоками в системе приточно-вытяжной вентиляции со встроенным комплексным теплообменником-рекуператором. Получены оптимальные значения затрачиваемой тепловой энергии и параметров работы вентиляционной установки.

1. Архипов Т. В. Автоматическое регулирование вентиляции и кондиционирования воздуха. М., 2012. 242 c.

2. Полевой А. А. Автоматизация холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. М., 2011. 244 c.

3. Штокман Е. А., Скорик Т. А. Основы отопления и вентиляции. М.: Феникс, 2011. 352 c.

4. Гальперин Л.Г. Моделирование тепловых процессов. М., 2011. 112 с.

5. Федоров С.С., Тютюнов Д.Н., Клюева Н.В. К вопросу моделирования процесса управления системой теплоснабжения ресурсоэффективных зданий // Строительство и реконструкция. 2014. №1. С. 86-89.

6. Федоров С.С., Тютюнов Д.Н., Кобелев Н.С. Математическая модель системы автоматизированного регулирования параметров теплоносителя отапливаемых зданий, // Известия Курского государственного технического университета. 2010. №3(32). С. 40-44.

7. Федоров С.С., Тютюнов Д.Н., Кобелев Н.С. Алгоритм автоматического управления приводом системы отопления зданий и сооружений // Известия Юго-Западного государственного университета. 2011. №5, ч.2. С. 355-359.

8. Федоров С.С. Система управления процессом теплоснабжения при зависимом присоединении к тепловым сетям // Строительство и реконструкция. 2014. №5. С. 106-110.

9. Системы автоматизированного регулирования параметров теплоносителя отапливаемых зданий / С.С. Федоров, Н.С. Кобелев, В.А. Минко [и др.] // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2010. №4. С. 111-115.

10. Федоров С.С., Тютюнов Д.Н., Клюева Н.В. Управление системой отопления зданий с позиции ресурсосбережения // Строительство и реконструкция. 2013. №5. С. 36-39.

11. Бурцев А.П., Герасимов М.С. Разработка и применение схемы плавного пуска SOFT-START // Молодежь и наука: шаг к успеху: сборник научных статей 4-й Всероссийской научной конференции перспективных разработок молодых ученых. Курск, 2020. С.60-64.

12. Бурцев А.П., Кочергин О.Б. Модернизация DC-DC преобразователя на базе микросхемы МТ3608 // Перспективное развитие науки, техники и технологий: сборник научных статей 10-ой Международной научно-практической конференции. Курск, 2020. С. 27-31.

13. Бурцев А.П. Создание схемы регулирования сигнала ШИМ на основе логической микросхемы // Молодежь и наука: шаг к успеху: сборник научных статей 4-й Всероссийской научной конференции перспективных разработок молодых ученых. Курск, 2020. С. 257-260.

14. Исследование теплообмена в термоэлектрических преобразователях / В.С. Ежов, А.П Бурцев., Н.С. Перепелица, А.П. Бурцев // Проектирование и строительство: сборник научных трудов 4-й Международной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов, магистров и бакалавров. Курск, 2020. С. 117-121.

15. Разработка методики определения характеристик конструкции комплексного пластинчатого теплообменника при утилизации низкопотенциального тепла сбросных газов и вентиляционных выбросов / В.С. Ежов, Н.Е. Семичева, А.П. Бурцев, Н.С. Перепелица, М.Е. Попова // Проблемы и перспективы развития России: молодежный взгляд в будущее: сборник научных трудов 2-й Всероссийской научной конференции. Курск, 2019. С. 178¬182.

16. Ежов В.С., Бурцев А.П., Перепелица Н.С. Разработка инновационной конструкции автономного термоэлектрического источника ЭДС для использования в системах теплоснабжения // Молодежь и XXI век - 2020: сборник научных трудов 10-й Международной научной конференции. Курск, 2020. С. 245-248.

17. Basic calculation based on the direct conversion of the heat into electricity for IHP / Ezhov V., Brezhnev A., Burtsev A., Bredikhina N., Burtsev A. // Conference proceedings 7th international conference contemporary achievements in civil engineering. 23-24. April 2019. Subotica, SERBIA, 2019.

18. Разработка экспериментальной конструкции комплексного воздухоподогревателя для утилизации низкопотенциального тепла сбросных вентиляционных выбросов / В.С. Ежов, Н.Е. Семичева, А.П. Бурцев, Н.С. Перепелица, Д.А. Ермаков, А.П. Бурцев // Современные проблемы в строительстве: постановка задач и пути их решения: сборник научных статей Международной научно-практической конференции. Курск, 2019. С. 225-233.

19. Исследование процесса генерации термоэлектричества при утилизации низкопотенциального тепла cбросных газов / В.С. Ежов, Н.Е. Семичева, А.П. Бурцев, В.И. Зенченков, Д.А Ермаков // Известия Юго-Западного государственного университета. 2019. №23(2). С. 74-84.

20. Ежов В.С., Семичева Н.Е., Бурцев А.П., Соколов С.М., Перепелица Н.С. Термоэлектрический источник электроснабжения для теплового пункта. Патент 2705348 РФ от 06.11.2019. 11 с.