Šilumos mainų pastatuose matematiniai modeliai ir jų taikymo pastatų šildymo sistemų darbo režimo valdymui galimybių tyrimas


Tyrimo objektas – pastatui šildyti tiekiamos šilumos srauto ir šildymo sistemų darbo režimų valdymo bei automatinio reguliavimo pastato įvade aktualios problemos, jų sprendimo būdai, autorių siūlomi šildymo sistemų darbo procesų valdymo matematinio modeliavimo metodai ir jų pritaikymo galimybės, pradėjus šilumos vartojimo įrenginiuose naudoti šiuolaikines skaitmenines technologijas ir įrangą.

Pastatų šildymo sistemose taikomas vadinamasis kokybinis (1 pav.) reguliavimo būdas. Jo esmė ta, kad šildymo sistemose cirkuliuoja pastovus šilumnešio srautas, o perduodamas šilumos kiekis (srautas) reguliuojamas keičiant, atsižvelgiant į lauko oro temperatūrą arba patalpų temperatūrą, tiekiamo į šildymo sistemą šilumnešio temperatūrą. Tiekiamo į šildymo prietaisus šilumnešio temperatūra reguliuojama keičiant šildančio šilumnešio srautą į šilumokaitį (2 pav.). 

Valdikliu gali būti realizuojamos trikdžio kompensavimo, grįžtamojo ryšio arba kombinuotos tiekiamo šilumnešio į šildymo prietaisus temperatūros automatinio reguliavimo sistemos (ARS). Kai valdiklis matuoja lauko oro temperatūrą, tiekiamo į šildymo prietaisus šilumnešio temperatūrą ir atitinkamai keičia šildančio šilumnešio srautą, kad visą laiką būtų išlaikytas santykis tarp lauko oro temperatūros ir tiekiamo į šildymo prietaisus šilumnešio temperatūros pagal iš anksto nustatytą priklausomybę. Šiuo atveju tiekiamo į šildymo sistemą šilumnešio temperatūros ir lauko oro temperatūros skaičiuojamoji priklausomybė aprašoma tokia formule:

 

Pastatų šildymo sistemos galia projektuojama taip, kad būtų užtikrinama patalpų vidaus oro temperatūra tin, esant lauko oro temperatūrai norminėmis sąlygomis (skaičiuojamajai temperatūrai šildymui) ten. Ši temperatūra yra šalčiausio stebėto penkiadienio konkrečioje vietovėje vidutinė temperatūra.

Dauguma gaminamų valdiklių naudodami trikdžio kompensavimo ARS (dažniausiai taikomą), gali realizuoti tik tiesinę priklausomybę (tokiu atveju (1) formulėje laipsnio rodiklis lygus 1) tarp lauko oro ir tiekiamo šilumnešio temperatūrų. Valdikliai derinami tik keičiant nustatomą pagal poreikius (paprastai eksperimento būdu tam tikrose atsitiktinėse lauko oro temperatūrose) lauko oro ir tiekiamo šilumnešio temperatūrų santykio (tiesinę) priklausomybę (3 pav.). Tai sudaro prielaidas, kad esant tam tikriems lauko oro temperatūros diapazonams neužtikrinama reikiama patalpų oro temperatūra.

Kita vertus, valdikliui pagal lauko oro temperatūrą palaikant tiekiamo į šildymo sistemą šilumnešio temperatūrą pagal (1) formulę, dėl šiluminės inercijos pereinamųjų procesų metu nebus užtikrinama pastovi patalpų vidaus oro temperatūra. Norint pašalinti šią problemą, būtina įvertinti atitvarų šilumos inerciją. Tam siūloma įvesti menamos lauko oro temperatūros sąvoką, kuri nuo faktinės momentinės lauko oro temperatūros realiuoju laiku skirtųsi tokiu nestacionaraus proceso dėsningumu, kokiu vyksta nestacionarūs šilumos mainai per išorės atitvaras tarp patalpos ir lauko oro temperatūrų. Menamos (redukuotos) lauko oro temperatūros, įvertinus atitvarų šilumos inerciją, skaičiavimo matematinis modelis yra toks:

 

Lauko atitvarų šiluminė varža ir šilumos imlumo koeficientas skaičiuojami pagal šias formules:

Menama temperatūra gali būti skaičiuojama realiuoju laiku valdikliu pagal (2) formulę. Taip pat pagal pagrindinių atitvarų šilumines charakteristikas gali būti surandamas pirminis lygčių sprendinys ir jis tam tikrais laiko intervalais diskretiškai naudojamas valdiklyje. Toks sprendinys aprašomas laiko funkcija:

Šilumnešio, tiekiamo į šildymo sistemą, temperatūros reguliavimo procesui pagal šilumos tiekimo reguliavimo grafiką stacionariomis sąlygomis valdyti, įvertinus


Dalintis:

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *

Fill out this field
Fill out this field
Įveskite tinkamą el. pašto adresą.

NAUJAUSIAS NUMERIS

SKAITOMIAUSIA

Savaitės Mėnesio Pusmečio Metų

Paskutinės naujienos

SKAITOMIAUSIA

Savaitės Mėnesio Pusmečio Metų