Concrol algorithms for thermal processes in heated buildings model and simulation investigations

• Autorzy: Chmielnicki W.

Warianty tytułu

PL

Algorytmy sterowania procesami cieplnymi w ogrzewanych budynkach. Model oraz badania symulacyjne

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper deals with the analysis heating process control algorithms in building objects. General principles of control applied in heating systems of buildings supplied from external heat sources are described. The type of the adopted control has an important bearing on the quantity of heat used for the purposes of central heating and hot water supply. In view of high costs of heat energy this problem has important practical significance. At the moment there is dearth of research work, which could help analyzing these problems. This stems from appreciable complexity of the processes, which have to be assessed in dynamic states, as they are comprising the problems from many various domains such as building physics, heat exchange, heat engineering, heating, automatic control, numerical methods, information science etc. The basis for research is formed by adequate simulation models describing heat processes in buildings and control algorithms. The presented paper describes the simulation model, which makes possible the investigations allowing to find suitable control algorithms for the given heating processes. The investigations carried out prove that the quality of control algorithm has an appreciable effect on the amount heat used in a building. Depending on the adopted solution, the differences could amount even to more than abt. 15% yearly.

PL

Analizowano algorytmy sterowania procesami cieplnymi w obiektach budowlanych. Opisane zostały ogólne zasady sterowania stosowane w systemach cieplnych budynków zasilanych z zewnętrznych źródeł ciepła. Rodzaj przyjętego sterowania ma istotny wpływ na ilość zużywanego ciepła na cele centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej. Ze względu na znaczny koszt energii cieplnej, zagadnienie to ma duże znaczenie praktyczne. Obecnie brak jest opracowań, które pozwoliłyby analizować te zagadnienia. Wynika to ze znacznej złożoności procesów, które należy opisać w stanach dynamicznych, gdyż obejmują one zagadnienia z wielu różnych dziedzin takich jak: fizyka budowli, wymiana ciepła, ciepłownictwo, ogrzewnictwo, regulacja automatyczna, metody numeryczne, informatyka itp. Podstawą do badań są odpowiednie modele symulacyjne opisujące procesy cieplne w budynku oraz algorytmy sterowania. Prezentowana praca opisuje model symulacyjny umożliwiający badania, pozwalające na znajdowanie odpowiednich algorytmów sterowania dla zadanych procesów cieplnych. Z przeprowadzonych badań wynika, że rodzaj algorytmu sterowania ma istotny wpływ na zużycie ciepła w budynku. Różnice mogą wynosić nawet kilkanaście procent w skali roku, zależnie od przyjętego rozwiązania.

Słowa kluczowe

PL

budynek ogrzewany; proces cieplny; sterowanie; algorytm; zużycie ciepła

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2002
• Tom: Vol. 48, nr 4
• Strony: 493--518
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., il.

Twórcy

autor

Chmielnicki W.

• University of Technology , Institute of Heating and Ventilations, Warsaw

Bibliografia

• 1. W.F. AMES, Numerical methods for partial differential equations, J. Wiley & Sons, New York, San Francisco 1977.
• 2. Applied Numerical Methods, J. Wiley & Sons, New York, London, Sydney, Toronto 1969.
• 3. ASHRAE 2001 Handbook. Fundamentals, American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers, Inc.
• 4. ASHRAE 200 Handbook. HVAC Systems and Applications, American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers, Inc.
• 5. W.J. CHMIELNICKI, Model of a flow-through heat exchanger heating system, Archives of Civil Engineering, 44, 2, 1998.
• 6. W.J. CHMIELNICKI, Power controi in buildings supplied from central heat source [in Polish], Studia z Zakresu Inżynierii, 41, 1996.
• 7. W.J. CHMIELNICKI, Model of transient heat exchange in a heated building, Archives of Civil Engineering, 48, 2, 2002.
• 8. W.J. CHMIELNICKI, Transient heat exchange in heated buildings. Simulation and experimental investigation, Archives of Civil Engineering, 48, 3, 2002.
• 9. D.B. CRAWLEY, L.K. LAWRIE, L.K. PEDERSEN, Energy Plus: Energy Simulation Program, ASHRAE Journal, 42, 4, 2000.
• 10. J.P. HOLMAN, Heat Transfer, MacGraw-Hill, New York 1990.
• 11. International vocabulary of basic and general terms in metrology. Second edition, Switzerland 1993.
• 12. K. KIMURA, D.G. STEPHENSON, Theoretical study of cooling loads caused by lights. ASHRAE Transactions, 74(II),189, 1968.
• 13. T. KUSUDA, Thermal response factors for multi-layer structures of various heat condition systems. ASHRAE Transactions, 75, 246, 1969.
• 14. F.C. MCQUISTON, J. D. PARKER, Heating, ventilating, and conditioning. Analysis and design. J. Wiley & Sons, New York, Chichester Toronto, Singapure 1988.
• 15. D.P. METHA, J.E. WOODS, An experimental validation of a rational model for dynamic responses of building, ASHRAE Transactions, 86, 2, 1980.
• 16. T.C. MIN, E.F. PETERS, Winter infiltration through swinging-door entrances in multistory builings. ASHRAE Transactions, 64, 421, 1958.
• 17. W. J. MINKOWYCZ, E.M. SPARROW, G.E. SCHENIDER, R.H. PLETCHER, Handbook of numerical heat transfer. John Wiley & Sons, New York 1988.
• 18. G.P. MITALAS, Calculating cooling load caused by lights, ASHRAE Journal, 15(6),7,1973.
• 19. G.P. MITALAS, K. KIMURA, A calorimeter to determine cooling load caused by lights, ASHRAE Transactions, 77(2), 65, 1971.
• 20. G.P. MITALAS, D.G. STEPHENSON, Room thermal response factors, ASHRAE Transactions, 73, III-2.1 (1967).
• 21. L.W. NEBON, The analog computer as a product design tool, ASHRAE Journal, 3, 1954.
• 22. RlETSCHIEL, RAISS, Heitz- und Klimatechnik. Springer, Berlin 1968 [in Polish, Arkady, Warszawa 1972].
• 23. D.G. STEPHENSON, G.P. MITALAS, Calculation of heat condition transfer functions for multi-layer slabs. ASHRAE Transactions, 77, 130, 1971.
• 24. Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik. R. Oldenbourg, München 1990.
• 25. G.N. WALTON, A computer algorithm for predicting infiltration and inter room airflows. ASHRAE Transactions, 90(1B), 601, 1984.
• 26. A.P. WEBER, Die Warmwassergeizung Beiträge zur Berechnung und Konstruktion. Oldenbourg R., München, Wien 1970 [in Polish, Arkady, Warszawa 1970].
• 27. S. WIŚNIEWSKI, Heat exchange [in Polish], PWN, Warszawa 1979.