Научная статья на тему 'Автоматизированная система оперативного управления отоплением и кондиционированием зданий'

Автоматизированная система оперативного управления отоплением и кондиционированием зданий Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
175
35
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
іМіТАЦіЙНЕ МОДЕЛЮВАННЯ / МіКРОКЛіМАТ / ОПАЛЕННЯ / КОНДИЦіОНУВАННЯ / ПАРАМЕТРИ МіКРОКЛіМАТУ / ЛЮДИНА / САМОПОЧУТТЯ / ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ / МИКРОКЛИМАТ / ОТОПЛЕНИЕ / КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ / ПАРАМЕТРЫ МИКРОКЛИМАТА / ЧЕЛОВЕК / САМОЧУВСТВИЕ / SIMULATION / MICROCLIMATE / HEATING / CONDITIONING / MICROCLIMATE PARAMETERS / HUMAN / HEALTH

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Петренко А.О., Петренко В.О., Цуканов А.А.

Здоровье и работоспособность человека в значительной степени определяются условиями микроклимата и воздушной среды в помещениях жилых, административно-бытовых и общественных зданий. На которые, в свою очередь, влияют: и микроклимат внешней среды, и геометрические размеры помещения, и теплотехнические характеристики ограждающих конструкций, и расположения помещений (относительно сторон света) и много других факторов.В результате возникает образование сложных систем, управления которыми связано с принятием решений в условиях многофакторности [1].В гигиенических целях надо стремиться к созданию в помещении оптимальных микроклиматических условий, независимо от изменения факторов, которые влияют на микроклимат в помещениях жилых, административно-бытовых и общественных зданий.Разработка систем обеспечения необходимых параметров микроклимата это достаточно сложное и ответственное задание, от которого полностью будут зависеть комфортные и уютные условия для человека. Проблемой нынешнего времени, является неуклонный рост энергопотребления этими системами в связи с подорожанием невозобновляемых источников энергии. Наше задание смоделировать работу систем обеспечения необходимых параметров микроклимата с учетом изменения факторов, которые на него влияют, и минимизировать использование невозобновляемых источников энергии. Анализ последних исследований и публикаций. Отечественными и зарубежными гигиенистами [2, 3, 4] установлена связь между микроклиматом в помещении и на рабочем месте и состоянием здоровья человека. Формирование микроклимата помещений жилых, административно-бытовых и общественных зданий происходит под воздействием большого количества факторов, что отмечалось уже раньше [5, 6]. Изучение процессов влияния разных факторов на самочувствие человека имеет большую сложность. Если рассматривать каждый процесс отдельно, то и в этом случае в настоящее время они не поддаются четкому теоретическому описанию.Для моделирования влияния вышеперечисленных факторов были проведены исследования, которые показали что, с достаточной точностью удается экспериментально исследовать электрическое поле в жидкой проводящей среде как аналог теплового поля [7, 8]. Выделение ранее не решенных задач. Известные методы моделирования являются приближенными и имеют недостатки, которые приводят к снижению точности и ограничивают область применения. Поэтому одним из путей получения эффективных тепловых решений есть моделирование тепловых процессов с дальнейшим анализом полученных результатов.Было предложено, тепловое поле в помещении моделировать электрическим полем в электролитической ванне, а аналогом плотности теплового потока между любыми поверхностями пространства помещения считать плотность тока между соответствующими поверхностями модели. При этом чем меньше расстояние выбрано между точками измерения, тем точнее будет воссоздаваться действительная картина электрического поля в модели и, следовательно, теплового поля в помещении [7, 8].Но и этот метод не дает возможность учесть все возможные варианты, которые влияют на формирование микроклимата в помещении. Работа с моделями, которые используют электрическое поле для моделирования передачи тепла излучением, показала значительную трудоемкость ввода в модель начальной информации и снятия результатов моделирования. Цели. Описать поведение системы (влияние микроклимата внешней среды, и геометрические размеры помещения, и теплотехнические характеристики ограждающих конструкций, и расположения помещений (относительно сторон света) и много других факторов на микроклимат внутри помещений зданий), построить теории и гипотезы, которые могут объяснить поведение, которое будет наблюдаться, использовать эти теории для предвидения будущего поведения системы, то есть тех факторов,которые могут быть вызваны изменением в системе или изменения способов ее функционирования. Выводы: В статье предложен подход к решению затронутых вопросов, который позволит обнаружить точки взаимодействий между разными элементами и факторами, которые влияют на микроклимат в помещениях зданий разного назначения. В дальнейшем использовать метод имитационного моделирования для исследования изменения параметров микроклимата в помещениях зданий разного назначения при изменении факторов, которые влияют на него. Это позволит создать систему автоматического управления технологическими процессами отопления и кондиционирования помещений, которая будет подстраиваться под изменение факторов, которые влияют на микроклимат в помещениях зданий разного назначения.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

AUTOMATED SYSTEM OF OPERATIONAL CONTROL HEATING AND AIR CONDITIONING OF BUILDINGS

Health and human performance largely determined by the conditions of climate and air quality in residential, administrative and residential and public buildings. At that, in turn, is influenced by the external environment and the climate, and the geometric dimensions of the room, and thermal performance building envelopes, and the location of the premises (Orientation), and many other factors.The result is the formation of complex systems, which control decision-making in conditions of multifactor [1].In hygienic purposes it is necessary to strive to create the best indoor microclimate conditions, regardless of changes in the factors that affect the climate in residential, administrative and residential and public buildings.Develop systems to ensure the necessary microclimate parameters it is a complex and important task, which will depend entirely comfortable and cozy environment for the person. The problem of the present time, there is a steady increase in the energy consumption of these systems, due to the rise in price of non-renewable energy sources, and our job is, to simulate the work of software systems necessary microclimate for the changes in the factors that affect it and to minimize the use of non-renewable energy sources. Analysis of recent research and publications. Domestic and foreign hygienists [2, 3, 4] to establish a connection between the climate in the room and in the workplace and the state of human health. Formation of the indoor climate of residential, administrative and residential and public buildings is influenced by many factors that have already noted earlier [5, 6]. Study of the processes of influence of various factors on human health is of great complexity. If we consider each process separately, and in this case they are not currently amenable to theoretical description clearer.To simulate the effect of these factors studies were conducted, which showed that, with sufficient accuracy manage experimentally investigate the electrical field in the liquid conducting medium as an analog of the thermal field [7, 8]. Isolation of previously solved problems. Known methods for modeling are approximate and have drawbacks that reduce the accuracy and limited scope. Therefore, one way to obtain effective thermal solutions is a simulation of thermal processes with further analysis of the results.It was suggested that the thermal field in the room to simulate electric field in the plating bath, and the analog heat flux between surfaces of any room space assumed current density between the surfaces of the model. The smaller the distance between the selected measurement points, the more accurate will be recreated actual picture patterns in the electric field and hence the thermal field in the room [7, 8].But this method does not enable to take into account all the possible variations that affect the formation of indoor climate. Working with models that use an electric field to the heat radiation transfer simulations showed a significant labor input in the input model of the initial information and the removal of the simulation results. Objectives. Describe the behavior of the system (the influence of the microclimate of the environment and the geometric dimensions of the room, and thermal performance building envelopes, and the location of the premises (Orientation), and many other factors in the indoor climate of buildings), to build theories and hypotheses that could explain the behavior, which It will be observed to use the theory for predicting the future behavior of the system, that is, those factors that can be caused by a change in the system or change the way of its functioning. Conclusions. The proposed approach toaddressing the issues raised will reveal the point of interaction between the different elements and factors that affect the indoor climate of buildings for different purposes. In the future, use the simulation method to study changes in microclimate in the buildings of different functions when you change the factors that affect it. This will create a system of automatic control of technological space heating and cooling processes, which will adapt to the changes in the factors that affect the indoor climate of buildings for different purposes.

Текст научной работы на тему «Автоматизированная система оперативного управления отоплением и кондиционированием зданий»

УДК 628.87

АВТОМАТИЗОВАНА СИСТЕМА ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛ1ННЯ ОПАЛЕННЯМ I КОНДИЦ1ОНУВАННЯМ БУД1ВЕЛЬ

__1 А

ПЕТРЕНКО А. О.1 , к. т. н., доц., ПЕТРЕНКО В. О 2, к. т. н, доц., ЦУКАНОВ О. А.3, зав. лабораторИ.

1 Кафедра опалення, вентиляцй та якоста повпряного середовища, Державний вищий навчальний заклад «Приднгпровська державна академш будгвництва та архггектури», вул. Чернишевського, 24-а, 49600, Днгпро, Укра!на, тел. +38 (056) 756-34-86, e-mail: PetrenkoAO@ua.fm, ORCID ID: 0000-0002-0406-9852

2 Кафедра опалення, вентиляцй та якост повпряного середовища, Державний вищий навчальний заклад «Приднгпровська державна академш будгвництва та архиектури», вул. Чернишевського, 24-а, 49600, Днгпро, Укра!на, тел. +38 (0562) 47-59-77, e-mail: petrenko@mail.pgasa.dp.ua, ORCID ID: 0000-0002-4331-6844

3 Кафедра фiзики, Державний вищий навчальний заклад «Приднгпровська державна академш будшництва та архггектури», вул. Чернишевського, 24-а, 49600, Дншро, Укра!на

Анотащя. Постановка проблеми. Здоров'я i працездатшсть людини значною мiрою визначаються умовами мшроктмату i повiтряного середовища в примщеннях житлових, aдмiнiстрaтивно-побутових i громадських будiвель. На як1, в свою чергу, впливають: i мiкроклiмaт зовшшнього середовища, i геометричнi розмiри примщення, i теплотехнiчнi характеристики огороджувальних конструкцш, i розташування примiщень (ввдносно сторш свiту) та багато iнших фaкторiв.

В результaтi виникае утворення складних систем, упрaвлiння якими пов'язане з прийняттям рiшень в умовах багатофакторносп [1].

У гiгiенiчних цiлях треба прагнути до створення в примщенш оптимальних мiкроклiмaтичних умов, незалежно ввд змiни фaкторiв, як1 впливають на мшроктмат в примiщеннях житлових, адмшстративно-побутових i громадських будiвель.

Розроблення систем забезпечення необхвдних пaрaметрiв мшроммату - це досить складне i вiдповiдaльне завдання, вiд якого повшстю будуть залежати комфортнi i затишш умови для людини. Проблемою сьогодення неухильне зростання енергоспоживання цими системами у зв'язку з подорожчанням непоновлюваних джерел енерги. Наше завдання - змоделювати роботу систем забезпечення необхвдних пaрaметрiв мiкроклiмaту з урахуванням змiни фaкторiв, як1 на нього впливають, та мiнiмiзувaти використання непоновлюваних джерел енерги. Анализ останнгх дослгджень i публшацш. Впчизняними i зaрубiжними гiгiенiстaми [2, 3, 4] встановлений зв'язок мiж мiкроклiмaтом в житлi i на робочому мiсцi та станом здоров'я людини. Формування мiкроклiмaту примiщень житлових, адмшстративно-побутових i громадських будiвель вщбуваеться шд впливом велико! кiлькостi фaкторiв, що вiдзнaчaлося вже рaнiше [5, 6]. Вивчення процесiв впливу рiзних фaкторiв на самопочуття людини мае велику складшсть. Якщо розглядати кожен процес окремо, то i в цьому випадку в даний час вони не шддаються чiткому теоретичному опису.

Для моделювання впливу вищеперерахованих фaкторiв були проведенi дослвдження, яш показали що, з достатньою точшстю вдаеться експериментально дослвдити електричне поле в рщкому проводному середовищi як аналог теплового поля [7, 8]. ВидЫення ранше не виршених задач. Вiдомi методи моделювання е наближеними i мають недолiки, як1 призводять до зниження точностi i обмежують сферу застосування. Тому одним iз шляхiв отримання ефективних теплових ршень е моделювання теплових процесiв з подальшим aнaлiзом отриманих результaтiв.

Було запропоновано, теплове поле в примщенш моделювати електричним полем в електролп'ичшй вaннi, а аналогом щiльностi теплового потоку м1ж будь-якими поверхнями простору примщення вважати щшьшсть струму м1ж вiдповiдними поверхнями моделi. При цьому чим меншу вiдстaнь вибрано мiж точками вимiрювaння, тим точнiше буде вщтворюватися дiйснa картина електричного поля в моделi i, отже, теплового поля в примщенш [7, 8].

Але i цей метод не дае змогу врахувати ва можливi вaрiaнти, як1 впливають на формування мжроктмату в примiщеннi. Робота з моделями, що використовують електричне поле для моделювання променево! передaчi тепла, показала значну трудоемкость вводу в модель початково! iнформaцi! та зняття результaтiв моделювання. Цти Описати поведшку системи (вплив мiкроклiмaту зовшшнього середовища, i геометричнi розмiри примщення, i теплотехнiчнi характеристики огороджувальних конструкцш, i розташування примiщень (в1дносно сторш свпу) та багато iнших фaкторiв на мiкроклiмaт всерединi примiщень будiвель), побудувати теорi! та гiпотези, яш можуть пояснити поведiнку, що буде спостертатись, використати цi теорi! для передбачення майбутньо! поведiнки системи, тобто тих фaкторiв, як1 можуть бути викликаш змiною в системi або змши способiв !! функцiонувaння. Висновки: У статп запропоновано пiдхiд до виршення порушених питань, який дозволить виявити точки взaемодiй м1ж рiзними елементами та факторами, що впливають на мшроммат у примiщеннях будiвель рiзного призначення. В подальшому використати метод iмiтaцiйного моделювання для дослщження змiни пaрaметрiв мiкроклiмaту в примщеннях будiвель рiзного призначення при змш фaкторiв як1 впливають на нього. Це дозволить створити систему автоматичного управлшня

технолопчними процесами опалення та кондицiонувaння примiщень, яка буде щдлаштовуватись тд змшу фaкторiв яш впливають на мiкроклiмaт в примщеннях будiвель рiзного призначення.

Ключовi слова: жтацшне моделювання; м1крокл1мат; опалення; кондицюнування; параметры м1крокл1мату; людина; самопочуття

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ОТОПЛЕНИЕМ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕМ ЗДАНИЙ

__1 А

ПЕТРЕНКО А. О.1 , к. т. н., доц., ПЕТРЕНКО В. О.2, к. т. н, доц., ЦУКАНОВ А. А.3, зав. лабораторией.

1 Кафедра отопления, вентиляции и качества воздушной среды, Государственное высшее учебное заведение «Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры», ул. Чернышевского, 24-а, 49600, Днепр, Украина, тел. +38 (056) 756-34-86, e-mail: PetrenkoAO@ua.fm, ORCID ID: 0000-0002-0406-9852

2 Кафедра отопления, вентиляции и качества воздушной среды, Государственное высшее учебное заведение «Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры», ул. Чернышевского, 24-а, 49600, Днепр, Украина, тел. +38 (0562) 47-59-77, e-mail: petrenko@mail.pgasa.dp.ua, ORCID ID: 0000-0002-4331-6844

3 Кафедра физики, Государственное высшее учебное заведение «Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры», ул. Чернышевского, 24-а, 49600, Днепр, Украина

Аннотация. Постановка проблемы. Здоровье и работоспособность человека в значительной степени определяются условиями микроклимата и воздушной среды в помещениях жилых, административно-бытовых и общественных зданий. На которые, в свою очередь, влияют: и микроклимат внешней среды, и геометрические размеры помещения, и теплотехнические характеристики ограждающих конструкций, и расположения помещений (относительно сторон света) и много других факторов.

В результате возникает образование сложных систем, управления которыми связано с принятием решений в условиях многофакторности [1].

В гигиенических целях надо стремиться к созданию в помещении оптимальных микроклиматических условий, независимо от изменения факторов, которые влияют на микроклимат в помещениях жилых, административно-бытовых и общественных зданий.

Разработка систем обеспечения необходимых параметров микроклимата - это достаточно сложное и ответственное задание, от которого полностью будут зависеть комфортные и уютные условия для человека. Проблемой нынешнего времени, является неуклонный рост энергопотребления этими системами в связи с подорожанием невозобновляемых источников энергии. Наше задание - смоделировать работу систем обеспечения необходимых параметров микроклимата с учетом изменения факторов, которые на него влияют, и минимизировать использование невозобновляемых источников энергии. Анализ последних исследований и публикаций. Отечественными и зарубежными гигиенистами [2, 3, 4] установлена связь между микроклиматом в помещении и на рабочем месте и состоянием здоровья человека. Формирование микроклимата помещений жилых, административно-бытовых и общественных зданий происходит под воздействием большого количества факторов, что отмечалось уже раньше [5, 6]. Изучение процессов влияния разных факторов на самочувствие человека имеет большую сложность. Если рассматривать каждый процесс отдельно, то и в этом случае в настоящее время они не поддаются четкому теоретическому описанию.

Для моделирования влияния вышеперечисленных факторов были проведены исследования, которые показали что, с достаточной точностью удается экспериментально исследовать электрическое поле в жидкой проводящей среде как аналог теплового поля [7, 8]. Выделение ранее не решенных задач. Известные методы моделирования являются приближенными и имеют недостатки, которые приводят к снижению точности и ограничивают область применения. Поэтому одним из путей получения эффективных тепловых решений есть моделирование тепловых процессов с дальнейшим анализом полученных результатов.

Было предложено, тепловое поле в помещении моделировать электрическим полем в электролитической ванне, а аналогом плотности теплового потока между любыми поверхностями пространства помещения считать плотность тока между соответствующими поверхностями модели. При этом чем меньше расстояние выбрано между точками измерения, тем точнее будет воссоздаваться действительная картина электрического поля в модели и, следовательно, теплового поля в помещении [7, 8].

Но и этот метод не дает возможность учесть все возможные варианты, которые влияют на формирование микроклимата в помещении. Работа с моделями, которые используют электрическое поле для моделирования передачи тепла излучением, показала значительную трудоемкость ввода в модель начальной информации и снятия результатов моделирования. Цели. Описать поведение системы (влияние микроклимата внешней среды, и геометрические размеры помещения, и теплотехнические характеристики ограждающих конструкций, и расположения помещений (относительно сторон света) и много других факторов на микроклимат внутри помещений зданий), построить теории и гипотезы, которые могут объяснить поведение, которое будет наблюдаться, использовать эти теории для предвидения будущего поведения системы, то есть тех факторов,

которые могут быть вызваны изменением в системе или изменения способов ее функционирования. Выводы: В статье предложен подход к решению затронутых вопросов, который позволит обнаружить точки взаимодействий между разными элементами и факторами, которые влияют на микроклимат в помещениях зданий разного назначения. В дальнейшем использовать метод имитационного моделирования для исследования изменения параметров микроклимата в помещениях зданий разного назначения при изменении факторов, которые влияют на него. Это позволит создать систему автоматического управления технологическими процессами отопления и кондиционирования помещений, которая будет подстраиваться под изменение факторов, которые влияют на микроклимат в помещениях зданий разного назначения.

Ключевые слова: имитационное моделирование; микроклимат; отопление; кондиционирование; параметры микроклимата; человек; самочувствие

AUTOMATED SYSTEM OF OPERATIONAL CONTROL HEATING AND AIR CONDITIONING OF BUILDINGS

PETRENKO A. O.1*, Ph. D, Ass. Prof., PETRENKO V. O.2, Ph. D, Ass. Prof, TSUKANOV А. А.3, head of laboratory

1 Department of Heating, Ventilation and Air Quality, State Higher Educational Esteblishment «Prydniprovs'ka State Academy of Civil Construction and Architecture», st. Chernyshevskogo 24th, 49600, Dnipro, Ukraine Tel. +38 (056) 756-34-86, e-mail: PetrenkoAO@ua.fm, ORCID ID: 0000-0002-0406-9852

2 Department of Heating, Ventilation and Air Quality, State Higher Educational Institution «Prydniprovs'ka State Academy of Construction and Architecture», st. Chernyshevskogo 24th, 49600, Dnipro, Ukraine Tel. +38 (0562) 47-59-77, e-mail: petrenko@mail.pgasa.dp.ua, ORCID ID: 0000-0002-4331-6844

3 Department of Physics, State Higher Educational Institution «Prydniprovs'ka State Academy of Construction and Architecture», st Chernyshevskogo 24th, 49600, Dnipro, Ukraine

Summary. Statement of the problem. Health and human performance largely determined by the conditions of climate and air quality in residential, administrative and residential and public buildings. At that, in turn, is influenced by the external environment and the climate, and the geometric dimensions of the room, and thermal performance building envelopes, and the location of the premises (Orientation), and many other factors.

The result is the formation of complex systems, which control decision-making in conditions of multifactor [1].

In hygienic purposes it is necessary to strive to create the best indoor microclimate conditions, regardless of changes in the factors that affect the climate in residential, administrative and residential and public buildings.

Develop systems to ensure the necessary microclimate parameters - it is a complex and important task, which will depend entirely comfortable and cozy environment for the person. The problem of the present time, there is a steady increase in the energy consumption of these systems, due to the rise in price of non-renewable energy sources, and our job is, to simulate the work of software systems necessary microclimate for the changes in the factors that affect it and to minimize the use of non-renewable energy sources. Analysis of recent research and publications. Domestic and foreign hygienists [2, 3, 4] to establish a connection between the climate in the room and in the workplace and the state of human health. Formation of the indoor climate of residential, administrative and residential and public buildings is influenced by many factors that have already noted earlier [5, 6]. Study of the processes of influence of various factors on human health is of great complexity. If we consider each process separately, and in this case they are not currently amenable to theoretical description clearer.

To simulate the effect of these factors studies were conducted, which showed that, with sufficient accuracy manage experimentally investigate the electrical field in the liquid conducting medium as an analog of the thermal field [7, 8]. Isolation ofpreviously solved problems. Known methods for modeling are approximate and have drawbacks that reduce the accuracy and limited scope. Therefore, one way to obtain effective thermal solutions is a simulation of thermal processes with further analysis of the results.

It was suggested that the thermal field in the room to simulate electric field in the plating bath, and the analog heat flux between surfaces of any room space assumed current density between the surfaces of the model. The smaller the distance between the selected measurement points, the more accurate will be recreated actual picture patterns in the electric field and hence the thermal field in the room [7, 8].

But this method does not enable to take into account all the possible variations that affect the formation of indoor climate. Working with models that use an electric field to the heat radiation transfer simulations showed a significant labor input in the input model of the initial information and the removal of the simulation results. Objectives. Describe the behavior of the system (the influence of the microclimate of the environment and the geometric dimensions of the room, and thermal performance building envelopes, and the location of the premises (Orientation), and many other factors in the indoor climate of buildings), to build theories and hypotheses that could explain the behavior, which It will be observed to use the theory for predicting the future behavior of the system, that is, those factors that can be caused by a change in the system or change the way of its functioning. Conclusions. The proposed approach to

addressing the issues raised will reveal the point of interaction between the different elements and factors that affect the indoor climate of buildings for different purposes. In the future, use the simulation method to study changes in microclimate in the buildings of different functions when you change the factors that affect it. This will create a system of automatic control of technological space heating and cooling processes, which will adapt to the changes in the factors that affect the indoor climate of buildings for different purposes.

Keywords: simulation; microclimate; heating; conditioning; microclimate parameters; human; health

Постановка проблеми. Здоров'я i працездатшсть людини значною м1рою визначаються умовами м1крокл1мату i пов1тряного середовища в примщеннях житлових, адмшютративно-побутових i громадських 6уд1ведь, на як1, у свою чергу, впливають: м1крокл1мат зовшшнього середовища, геометричш розм1ри примщення, теплотехшчш характеристики огороджувальних конструкцш,

розташування примщень (вщносно сторш св1ту) та багато шших фактор1в.

У результат виникае утворення складних систем, управлшня якими пов'язане з прийняттям р1шень в умовах багатофакторносп [1].

З гшешчною метою треба прагнути до створення в примщенш оптимальних м1крокл1матичних умов, незалежно вщ змши фактор1в, яю впливають на м1крокл1мат у примщеннях житлових, адмшютративно-побутових i громадських буд1вель.

Розроблення систем забезпечення необхщних параметр1в м1крокл1мату -досить складне i вщповщальне завдання, вщ якого повшстю будуть залежати комфортн i затишн умови для людини. Проблемою сьогодення е неухильне зростання енергоспоживання цими системами у зв'язку з подорожчанням непоновлюваних джерел енергп, i наше завдання - змоделювати роботу систем забезпечення необхщних параметр1в м1крокл1мату з урахуванням змши фактор1в, як1 на нього впливають, та мш1м1зувати використання непоновлюваних джерел енергп.

Анал1з останн1х досл1джень i публ1кац1й. В1тчизняш i заруб1жн1 гшешсти [2-4] встановили зв'язок м1ж м1крокл1матом у жит i на робочому мсщ та станом здоров'я людини. Формування м1крокл1мату примщень житлових, адмшютративно-побутових i громадських буд1вель

вiдбуваeться за впливу велико! кшькосп факторiв, що зазначалося рашше [5; 6]. Вивчення процеав впливу рiзних факторiв на самопочуття людини мае велику складнiсть. Якщо розглядати кожен процес окремо, то i наразi вони не пщдаються чiткому теоретичному опису.

Для моделювання впливу згаданих факторiв були проведет дослщження, якi показали, що з достатньою точнiстю вдаеться експериментально дослщити електричне поле в рiдкому провщному середовищi як аналог теплового поля [7; 8].

Видшення ран1ше не виршених завдань. Вiдомi методи моделювання е наближеними i мають недолши, якi спричинюють зниження точностi i обмежують сферу застосування. Тому одним iз шляхiв отримання ефективних теплових ршень стало моделювання теплових процеав iз подальшим аналiзом отриманих результат.

Запропоновано теплове поле в примщенш моделювати електричним полем в електрол^ичнш ваннi, а аналогом щiльностi теплового потоку мiж будь-якими поверхнями простору примщення вважати щшьшсть струму мiж вiдповiдними поверхнями моделi. При цьому чим меншу вiдстань вибрано мiж точками вимiрювання, тим точнiше буде вщтворюватися справжня картина електричного поля в моделi i, отже, теплового поля в примщенш [7; 8].

Але i цей метод не дае змоги врахувати всi можливi варiанти, якi впливають на формування мшро^мату в примiщеннi. Робота з моделями, що використовують електричне поле для моделювання променево! передачi тепла, показала значну трудоемкiсть уведення в модель початково! шформацп та зняття результатiв моделювання.

Мета статтi - описати поведшку системи (вплив мiкроклiмату зовшшнього

середовища, геометричш розм1ри примще-ння, теплотехшчш характеристики огоро-джувальних конструкцш, розташування примщень (вщносно сторш св1ту) та багато шших фактор1в впливу на м1крокл1мат усередиш примщень буд1вель), побудувати теори та гшотези, як1 можуть пояснити поведшку, що буде спостер1гатись, застосувати щ теори для передбачення майбутньо! поведшки системи, тобто тих фактор1в, яю можуть бути викликаш змшою в систем! або змшою способ1в !! функцюнування.

Виклад основного матер1алу. Для зменшення похибки в моделюванш теплового поля у примщенш в електрол1тичнш ванш електрол1тичним методом запропоновано проводити вим1рювання такими способами [7; 8]:

- застосовувати для вим1рювання компенсацшний метод;

- використовувати вольтметр 1з потенщальним входом.

За першого способу вщ стороннього джерела створюсться р1зниця потенщал1в, р1вна вим1рюванш, 1 струм вольтметра не спотворюе модиф1коване поле, що ф1ксуеться чутливим м1кроамперметром, 1 в цей момент вим1рюеться величина р1знищ потенщал1в, яка компенсуе вим1рювану напругу. Картина електричного поля зондом, за малих його розм1р1в, практично не змшюеться 1 похибки вим1рювання дуже мал1.

За другого способу використовуеться вольтметр, що мае на вход1 вим1рювальний елемент, керування яким вщбуваеться не струмом, а р1зницею потенщал1в. Вхщний отр такого вольтметра зазвичай дуже великий, а споживаний струм шкчемно малий, тому що його величина в основному визначаеться опором 1золяци м1ж вхщними клемами 1 м1ж сполучними провщниками.

У результат проведених експеримент1в установлено, що запропонована аналогова модель дозволяе проводити дослщження променевого теплообмшу в чистому вигляд1, без урахування впливу конвективного теплообмшу 1 теплопередачу що дае можливють якюно оцшити процеси

променевого теплообмшу тша людини з внутр1шшм середовищем примщення.

Але в результат! експерименту було виявлено обмежешсть даного методу:

- гром1здкють об'емно! електрично! модели

- для проведення експерименту та обробки отриманих результат1в витрачаеться багато часу, що ускладнюе отримання результат1в у випадку змши вхщних даних.

Постало питання необхщносп отримання результат1в у реальному час1, незважаючи на складшсть та кшькють змш вхщних даних.

Розроблення оргашв управлшня системами забезпечення м1крокл1мату примщень стае все складшшою справою, оскшьки оргашзацшна структура таких систем усе бшьше ускладнюеться. Це пояснюеться характером взаемодш м1ж р1зними елементами та факторами, яю впливають на м1крокл1мат у примщенш. Вона юнувала давно, але ми тшьки зараз починаемо розум1ти !! значення. Ми усвщомлюемо, що змша одше! з характеристик системи може легко викливати змши або створити необхщшсть змш в шших частинах системи. У зв'язку з цим отримала розвиток методология системного анал1зу, покликана допомогти шженерам вивчати та осмислювати наслщки таких змш. 1з появою електронних обчислювальних машин високо!

продуктивност 1 фактично безмежно! оперативно! пам'ят1, одним 1з найважлив1ших знарядь анал1зу структури складних процеав 1 систем стало 1мггацшне моделювання.

У монографи [1] автор дав таке його визначення: «1м1тацшне моделювання е процес конструювання модел1 реально! системи 1 постановки експеримент1в на цш модел1 з метою або зрозумгги поведшку системи, або оцшити (в рамках обмежень, яю накладаються деяким критер1ем або сукупшстю критерив) р1зш стратеги, що забезпечують функцюнування дано! системи. Таким чином, процес 1м1тацшного моделювання ми розум1емо як процес, який

включае i конструювання модел^ i аналiтичне застосування моделi для вивчення деяко! проблеми.

Пщ моделлю реально! системи розумiеться представлення групи об'ектiв або iдей в деякш формi, вiдмiннiй вiд !! реального втiлення. Звiдси термiн «реальна» використовуеться в сена <те!, що iснуе, або здатно! прийняти одну з форм юнування».

Отже, системи, яю перебувають на стадп розроблення або проектування.

Для планування житлових,

адмшютративно-побутових та iнших будинкiв проектант використовуе досвщ суспiльства в проектуванш, будiвництвi i експлуатацп названих будiвель, який накопичуеться в спецiальних программах для ЕОМ, довщниках та шших лiтературних джерелах. Квалiфiкований проектант формуе i тримае в сво!й пам'ят образ будiвлi, яку проектуе i доповнюе розрахунками, використовуючи спецiальнi програми, методичш та нормативнi матерiали, яю забезпечують необхiднi умови в примщеннях будинку та за будь-яких ^матичних та погодних умов ззовнi будинку. Остаточний образ будiвлi разом з алгоритмами програм i розрахунками фшсуеться в проект та пояснювальнiй записщ i е первинною iмiтацiйною моделлю, яка буде застосовуватись i доповнюватись у процесс будiвництва i далi пiд час експлуатацп будiвлi.

Проектом повинна бути передбачена шформацшна система, яка повинна збирати й обробляти шформащю та порiвнювати в реальному час фактичнi параметри з вщповщними параметрами процесiв, якi моделюються, i у випадку виявлення вщхилень, бiльших за допустимi, формувати за допомогою iмiтацiйноi моделi рекомендацп оператору щодо управлiння процесами.

Названа iмiтацiйна модель (доповнена регулярно поновлюваними регюнальними короткотермшовими прогнозами погоди, програмами самонавчання та спещальними програмами) i буде первинною (початковою) iмiтацiйною моделлю, яка в

процес самонавчання пiд час експлуатацп будiвлi буде замiнюватись i полшшуватись.

Уся iнформацiя, яка буде видаватись iмiтацiйною моделлю в систему управлшня, i вся зворотна фактична шформащя, що характеризуе стан внутрiшнього i зовнiшнього середовища, пiсля обробки програмами аналiзу i самонавчання повинна систематизуватись i накопичуватись постiйно, а також подаватись оператору разом iз рекомендащями щодо управлiння процесами в реальному чаа.

Оператор, аналiзуючи рекомендацii, за необхщносп вносить у них корективи i реалiзуе. Програма самонавчання, аналiзуючи корективи оператора, вносить в iмiтацiйну модель вiдповiднi змiни, якi !! вдосконалюють. Коли практично всi рекомендацп без коректив оператора будуть ним реалiзовуватись, така iмiтацiйна модель може бути включена до складу автоматизовано! системи управлiння технологiчними процесами систем опалення та кондицюнування примiщень будiвлi. Крiм того, вона може застосовуватись для проектування подiбних будiвель.

Наведемо ви^в академiка Микити Миколайовича Мо!сеева: «I перше, що виявляеться необхщним для реалiзацii подiбних iдей, - це вмшня органiзувати серiю варiантних розрахункiв: експерту важливо уявити собi характер процесу, який вивчаеться, ступшь його «керованостi», характер граничних можливостей (множин досяжност1), тобто оргашзувати

багатократно повторюваний машинний експеримент iз моделлю.

Для цiеi мети i повиннi бути створенi моделi, яю iмiтують реальнiсть, iмiтують процес, який вивчаеться» [цитуемо за 9].

Для виконання цих завдань необхщно:

- описати поведшку системи (вплив мшро^мату зовнiшнього середовища, геометричнi розмiри примщення, тепло-технiчнi характеристики огороджувальних конструкцш, розташування примiщень (вiдносно сторiн св^у) та багато iнших факторiв, вщ яких залежить мiкроклiмат усерединi примщень будiвель);

- побудувати теори та ппотези, яю можуть пояснити поведшку, що буде спостер1гатись;

- застосувати щ теори для передбачення майбутньо! поведшки системи, тобто тих фактор1в, яю можуть бути викликаш змшою в систем1 або змшою способ1в !! функцюнування та для автоматизаци управлшня системою.

Висновки. Запропонований тдхщ до вир1шення порушених питань дозволить виявити точки взаемодш м1ж р1зними елементами та факторами, яю впливають на

м1крокл1мат у примщеннях 6уд1ведь р1зного призначення. В подальшому застосувати метод 1м1тацшного моделювання для дослщження змши параметр1в м1крокл1мату в примщеннях буд1вель р1зного призначення за змши фактор1в, яю впливають на нього. Це дозволить створити систему автоматичного керування технолопчними процесами опалення та кондицюнування примщень, яка буде тдлаштовуватись тд змшу фактор1в, що впливають на м1крокл1мат у примщеннях буд1вель р1зного призначення.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Шеннон Р. Ю. Имитационное моделирование систем - искусство и наука : пер. с англ. / Р. Ю. Шеннон ; под ред. Е. К. Масловского. - Москва : Мир, 1978. - 418 с.

2. Губернский Ю. Д. Гигиенические основы кондиционирования микроклимата жилых и общественных зданий / Губернский Ю. Д., Кореневская Е. И. - Москва : Медицина, 1978. - 192 с.

3. Банхиди Л. Тепловой микроклимат помещений. Расчет комфортных параметров по теплоощущениям человека / Л. Банхиди ; пер. с венг. В. М. Беляева ; под. ред. В. И. Прохорова, А. Л. Наумова. - Москва : Стройиздат, 1981. - 248 с.

4. Чесанов Л. Г. Состояние микроклимата в помещениях при различных технологиях отопления / Л. Г. Чесанов, В. О. Петренко // Строительство, материаловедение, машиностроение : сб. науч. тр. / Приднепр. гос. акад. стр-ва и архитектуры. - Днепропетровск, 2001. - Вып. 13. - С. 22-25.

5. Стронг Д. Техника физического эксперимента / Д. Стронг ; пер. с англ. под. ред. Б. А. Остроумова. -Ленинград : Лениздат, 1948. - 662 с.

6. Бабов Д. М. Руководство к практическим занятиям по гигиене с техникой санитарно-гигиенических исследований / Бабов Д. М., Надворный Н. И. - Москва : Медицина, 1976. - 288 с.

7. Экспериментальное исследование теплообмена человека с внутренней средой помещения / А. С. Беликов, В. О. Петренко, А. А. Цуканов, А. О. Петренко // Строительство, материаловедение, машиностроение : сб. науч. тр. / Приднепр. гос. акад. стр-ва и архитектуры. - Днепропетровск, 2010. - Вып. 52 : Безопасность жизнедеятельности. - С. 231 - 237.

8. Моделювання та дослвдження мшроммату в примщенш / А. С. Белшов, В. О. Петренко, А. О. Петренко, А. М. Кравчук // Вюник Придншровсько! державно! академп будiвництвa та архггектури : зб. наук. пр. -Дншропетровськ, 2010. - № 8. - С. 55-60.

9. Строгалев В. П. Имитационное моделирование / В. П. Строгалев, И. О. Толкачева. - 2-е изд., испр. и доп. -Москва : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2015. - 295 с.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

10. Моделирование и оптимизация микроклиматических условий и параметров систем жизнеобеспечения помещений / А. С. Беликов, С. З. Полищук, А. О. Петренко, В. О. Петренко, Е. Г. Кушнир, А. С. Полищук. -Днепропетровск : Экономика, 2013. - 176 с.

REFERENCES

1. Shennon R.Yu. Imitatsionnoe modelirovanie sistem - iskusstvo i nauka [Simulation systems - the art and science]. Moskva: Mir, 1978,418 р. (in Russian)

2. Gubernskij Yu.D. and Korenevskaya E.I. Gigienicheskie osnovy konditsionirovania mikroklimata zhilykh i obshchestvennykh zdanii [Hygienic bases microclimate conditioning of residential and public buildings]. Moskva: Meditsina, 1978, 192 р. (in Russian)

3. Bankhidi L. Teplovoj mikroklimat pomeshchenij [Thermal indoor climate]. Moskva: Strojizdat, 1981, 248 p. (in Russian)

4. Chesanov L.G. and Petrenko V.O. Sostoyanie mikroklimata v pomeshcheniyakh pri razlichnykh tekhnolohiyakh otopleniya [Status indoor climate at various heating technologies]. Stroitel'stvo, materialovedenie, mashinostroenie[Construction, Materials Science, Mechanical Engineering]. Pridnepr. gos. akad. str-va i arkhitektury[Prydniprovs'ka State Academy of Civil Engineering and Architecture]. Dnepropetrovsk, 2001, iss. 13, pp. 22-25. (in Russian)

5. Strong D. Tekhnika fizicheskogo eksperimenta[Technique of physical experiment]. Leningrad: Lenizdat, 1948, 220 p. (in Russian)

6. Babov D.M. and Nadvornyj N.I. Rukovodstvo k prakticheskim zanyatiyam po gigiene s tekhnikoj sanitarno-gigienicheskikh issledovanij [Guide to practical training on hygiene with the technique of sanitary research].Moskva: Meditsina, 1976, 288 p. (in Russian)

7. Petrenko A.O., Belikov A.S., Petrenko V.O. and Tsukanov A.A. Eksperimentalnoe issledovanie teploobmena cheloveka s vnutrennej sredoj pomeshcheniya [Experimental study of human heat exchange with the indoor environment]. Stroitel'stvo, materialovedenie, mashinostroenie[Construction, Materials Science, Mechanical Engineering].Pridnepr. gos. akad. str-va i arkhitektury[Prydniprovs'ka State Academy of Civil Engineering and Architecture]. Dnepropetrovsk, 2010, iss. 52, pp. 231-236. (in Russian)

8. Petrenko A.O., Belikov A.S., Petrenko V.O. and Kravchuk A.N. Modeliuvannia ta doslidzhennia mikroklimatu v prymishchenni [Modeling and research indoor climate]. Visnyk Prydniprovskoi derzhavnoi akademii budivnytsva ta arkhitektury [Bulletin of Prydniprovs'ka State Academy of Civil Engineering and Architecture]. Dnipropetrovsk, 2010, no. 8, pp. 55-59. (in Ukrainian).

9. Strogalev V.P. and Tolkacheva I.O. Imitatsionnoemodelirovanie [Simulationmodeling]. Moskva: Izd-vo MGTU im. N.E. Baumana, 2008,295 p. (in Russian)

10. Belikov A.S, Polishchuk S.Z., Petrenko A.O., Petrenko V.O., Kushnir Ye.G. and Polishchuk A.C. Modelirovanie i optimizatsiya mikroklimaticheskikh uslovij i parametrov sistem zhizneobespecheniya pomeshchenij [Modelling and optimization of micro-climatic conditions and parameters of the life support systems of buildings]. Dnipropetrovsk: Ekonomika, 2013, 176 p. (in Russian)

Рецензент: д-р т. н., проф. Полщук С. З.

Надшшла до редколеги: 21.06.2016 р. Прийнята до друку: 01.07.2016 р.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.