Розроблення системи автоматизації житлового приміщення за концепцією "розумний будинок"

Abstract

Дипломну магістерську роботу присвячено дослідженню актуального питання – економії енергії у житлових приміщеннях. Збереження ресурсів та коштів пропонується досягти за рахунок скорочення витрат на опалення та освітлення. Завдяки концепції розумного будинку можна отримати суттєве зменшення витрат за рахунок використання лише того, що необхідно мешканцю у певний час. Метою даного дослідження є розроблення автоматизованої системи управління обладнанням мікроклімату житлових приміщень за концепцією "розумний будинок", що дозволить підтримувати температуру приміщень на необхідному комфортному рівні, а також забезпечить регулювання освітленості в залежності від присутності людини та часу доби. У роботі розроблена математична модель теплообміну в будівлі, яка може бути застосована як для квартири, так і для будинку. Модель представлена диференціальними рівняннями першого порядку. Її параметри визначаються з геометрії будівлі та теплових властивостей будівельних матеріалів. Дана модель може використовуватися для проектування алгоритмів регулювання температури, а також для розрахунку загального споживання енергії. Розроблена функціональна схема автоматизації житлового приміщення за концепцією "розумний будинок" та запропоновано варіант керування. На прикладі квартири площею 58 м2 запропоновано обладнання для керування освітленням зі змінною та сталою яскравістю у різних кімнатах, розраховано кількість джерел освітлення. Для підтримання комфортної температури на даному об’єкті запропоновано система клімат-контролю, побудована з використанням кондиціонерів, підлогових конвекторів та нагрівальних матів. Розроблено програму керування параметрами системи опалення та освітлення "розумного будинку" з використанням контролера компанії Control4.

The master's thesis is devoted to the research of the current issue – energy saving in residential premises. It is proposed to save resources and money by reducing heating and lighting costs. Thanks to the concept of a smart house, it is possible to obtain a significant reduction in costs due to the use of only what the resident needs at a certain time. The purpose of this study is to develop an automated system for managing the microclimate of residential premises according to the concept of "smart house", which will allow maintaining the temperature of the premises at the necessary comfortable level, as well as provide regulation of lighting depending on the presence of a person and the time of day. The work developed a mathematical model of heat exchange in the building, which can be applied both to an apartment and to a house. The model is represented by differential equations of the first order. Its parameters are determined from the geometry of the building and thermal properties of building materials. This model can be used to design temperature control algorithms, as well as to calculate total energy consumption. A functional scheme for the automation of a living space based on the "smart house" concept was developed and a control option was proposed. Using the example of an apartment with an area of 58 m2 , equipment for controlling lighting with variable and constant brightness in different rooms is proposed, the number of lighting sources is calculated. To maintain a comfortable temperature at this facility, a climate control system is proposed, built using air conditioners, floor convectors, and heating mats. A program for controlling the parameters of the heating and lighting system of the "smart house" using the controller of the company Control4 has been developed.