Розробка системи для підтримання мікроклімату у приміщенні на основі Arduino
Вантажиться...
Дата
2025
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Хмельницький національний університет
Анотація
У процесі виконання кваліфікаційної роботи було виконано комплексне теоретичне, математичне та програмне дослідження процесів теплового обміну та керування мікрокліматом приміщення. Основною метою дослідження було створення універсальної адаптивної моделі HVAC-системи, здатної забезпечувати стабільне підтримання заданої температури в приміщенні як у зимовий, так і в літній періоди експлуатації за наявності змінних теплових навантажень і добових коливань температури навколишнього середовища.
У результаті проведеного дослідження доведено, що класичний підхід до моделювання кліматичних систем, який базується виключно на статичних теплових балансах, є недостатнім для адекватного опису реальної динаміки температурних процесів у приміщеннях. Натомість застосування нестаціонарних диференціальних рівнянь першого порядку дозволяє врахувати інерційні властивості будівельних конструкцій, теплоємність повітря та затримку реакції системи керування.
Побудована математична модель HVAC-системи має енергетичну основу та формулюється у вигляді рівняння теплового балансу приміщення, що включає джерела тепла, джерела холоду, а також теплові втрати або теплопритоки через огороджувальні конструкції. Такий підхід забезпечує універсальність моделі та дозволяє застосовувати її для різних типів приміщень, кліматичних умов і конфігурацій обладнання.
Особливу увагу в роботі було приділено розробці адаптивної системи керування температурою приміщення. На відміну від класичних ПІ-регуляторів з фіксованими коефіцієнтами, запропонований підхід передбачає автоматичну корекцію параметрів теплової моделі на основі поточної похибки.
У результаті кліматична система продемонструвала здатність самостійно підлаштовуватися до змінних зовнішніх умов без втрати стійкості та без виникнення коливальних процесів. Це підтверджує доцільність застосування адаптивних алгоритмів у системах кліматизації.
У цілому, результати роботи підтверджують, що поєднання фізично обґрунтованої математичної моделі, адаптивного керування та чисельного моделювання дозволяє створити ефективний інструмент аналізу та оптимізації систем кліматизації приміщень. Запропонований HVAC-симулятор демонструє здатність забезпечувати стабільний тепловий комфорт у широкому діапазоні зовнішніх умов і може бути розглянутий як основа для подальших досліджень та практичних впроваджень.
Опис
Ключові слова
141 Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка, мікроклімат, рівняння теплового балансу
Бібліографічний опис
Яворський М. О. Розробка системи для підтримання мікроклімату у приміщенні на основі Arduino: кваліфікаційна робота магістра : 141 Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка / М. О. Яворський; Хмельниц. нац. ун-т. – Хмельницький, 2025. – 72с.