Ексергетичні та енергетичні перехідні процеси в будівлях

Abstract

Мета роботи – дослідження динамічних процесів в будівлях з використанням енергетичних та ексергетичних підходів. За допомогою сіткової моделі типової квартири сучасної забудови в програмному середовищі Matlab на основі динамічної енергетичної моделі досліджено вплив роботи системи опалення на акумулювання енергії та ексергії оболонкою будівлі, як складної системи "джерело теплоти – людина – огородження будівлі". За результатами імітаційного динамічного моделювання проведено аналіз температурного розподілу у квартирі в залежності від кількості та локації встановлення датчиків контролю температури в приміщеннях системи опалення (контролер ON/OFF). На основі отриманих даних обґрунтовано встановлення датчиків температури в квартирі, що використовуються для налаштування системи автоматики котла автономної системи опалення. Виконано оцінку потоків ексергії, що акумулюється в різних елементах огороджень для різних точок відліку ексергії. Обґрунтовано вибір точки відліку ексергії для оцінки потоків ексергії, що втрачається та акумулюється в різних елементах огороджень, що дозволяє більш якісно оцінювати коливання ексергії в огородженнях. Також визначено відмінність у споживанні енергії на потреби опалення при різних комбінаціях встановлення датчиків температури в приміщеннях, за якими працює контролер котла автономної системи опалення. Наведені результати досліджень доводять доцільність застосування динамічного енергетичного моделювання будівель для оцінки температурного стану зон квартири та теплоакумулюючі властивості огороджень будівлі. Проведені дослідження дають можливість для оптимального налаштування та регулювання роботи системи опалення.

Application of energy and exergy approaches for the study of dynamic processes in buildings. Using a grid model of a typical apartment of modern buildings to study the impact of the heating system on the accumulation of energy and exergy by the building envelope as a complex system "heat source – man – building envelope", based on a dynamic energy model of the apartment created in the Matlab software environment. According to the results of numerical simulations, the temperature distribution in the apartment was analyzed depending on the number and location of temperature control sensors in the rooms of the heating system (ON/OFF controller). Based on the data obtained, the installation of temperature sensors in the apartment used to set up the automation system of the boiler of the autonomous heating system was justified. The estimation of exergy flows accumulated in different elements of the enclosures for different exergy reference points was carried out. The choice of the exergy reference point for estimating the flows of exergy lost and accumulated in different elements of the enclosures is substantiated, which allows a better assessment of exergy fluctuations in the enclosures. Also, determined the difference in energy consumption for heating at different combinations of installation of temperature sensors in the rooms on which the controller of the boiler of the autonomous heating system operates. The results of the research prove to determine the feasibility of using dynamic energy modeling of buildings to assess the temperature state of the apartment zones and the heat-accumulating properties of the building envelope. The conducted research allows to substantiate and correctly adjust the operation of the heating system.