МОДЕЛЬ СИСТЕМИ ТЕПЛОЗАБЕЗПЕЧЕННЯ БУДИНКУ ІЗ ВИКОРИСТАННЯМ ТЕПЛОНАСОСНОЇ УСТАНОВКИ

Анотація

У статті представлено динамічну модель системи теплозабезпечення будинку на основі теплонасосної установки (ТНУ), розроблену в середовищі MATLAB Simulink із використанням блоків Simscape для моделювання теплових процесів. Актуальність дослідження підкреслюється необхідністю скорочення використання викопного палива, що підвищило попит на енергоефективні технології та системи, засновані на відновлюваних джерелах енергії. Оптимізація таких систем є критично важливим завданням у контексті глобальних зусиль щодо підвищення енергоефективності будівель. Модель враховує конструктивні особливості будинку, зокрема матеріали огороджу-вальних конструкцій, та їх теплотехнічні характеристики. Враховано динаміку зміни таких зовнішніх факторів як температура навколишнього середовища та сонячна активність. Погодинні погодно-кліматичні дані для міста Києва, які використані в моделі, дають можливість дослідити режими роботи системи теплозабезпечення із врахуванням зміни зовнішніх факторів, що впливають на тепловий режим будівлі. Особливу увагу в дослідженні приділено взаємодії моделі теплонасосної установки з моделями системи опалення та будинку. Модель теплонасосної установки реалізовано на базі нейронної мережі LSTM, що суттєво скоротило час моделювання режиму ро-боти теплонасосної установки. Модель дає можливість дослідження динамічних режимів роботи, а також проводи-ти порівняльний аналіз різних видів систем керування (ПІД-регулятор, модельно-прогнозуюче керування тощо). Дослідження демонструє, що використання таких ал-горитмів дозволяє оптимізувати роботу ТНУ, знижуючи енергоспоживання без втрати комфорту в приміщеннях. Крім того, проведено валідацію моделі шляхом порівняння результатів імітаційного моделювання з квазістаціонарними розрахунками відповідно до національних стандартів, що підтверджує її достатню точність. Результати дослідження можуть бути використані для подальшого розвитку систем керування теплозабезпеченням будівель із використанням теплових насосів та для до-слідження різних стратегій управління енергоспоживанням, зокрема в контексті підвищення енергоефективності.