Чайковська Є.Є., Стефанюк В.В.

Одеський національний політехнічний університет

Ґрунтове акумулювання теплоти в теплонасосних системах

Ґрунтове акумулювання теплоти з використанням енергії сонця та подальший розряд ґрунту для теплонасосних систем відбуваються в складних умовах не постійності сонячної радіації та змінності теплового навантаження при фізико-механічній та теплофізичній складності ґрунту. У режимі заряду використовують додаткові площі геліоколекторів при неможливості точного вимірювання температури ґрунту на різних рівнях акумулювання. У режимі ж розряду при нерівномірному прогріванні ґрунту складно отримати очікувану температуру води у якості низько потенційного джерела енергії [1].

В складних умовах функціонування підтримка ґрунтового акумулювання теплоти потребує особливої інформації, цінність якої полягає у відтворенні співвідношення між виробництвом теплоти від геліоколектора та акумулюванням теплоти ґрунтом. У режимі ж розряду - у відтворенні співвідношення між віддачею теплоти ґрунтом та підігрівом теплоносія для теплонасосних систем. Таку інформацію можливо отримати на основі узгодженої взаємодії динамічної підсистеми - ґрунтового акумулятора теплоти як основи експертної системи та блоків заряду, розряду, взаємодії з АСУ з відповідним математичним описом без використання сигналу за температурою ґрунту при його значній інерційності (рис. 1)[2-4].

Рис. 1. Архітектура експертної системи

1 — динамічна підсистема; 2 — модуль заряду; 3 —модуль розряду; 4 — модуль взаємодії з АСУ

Основу функціонального діагностування динамічної підсистеми як основи експертної системи - ґрунтового акумулятора теплоти складає його математичне моделювання відносно суттєвого параметра, що діагностується - температури ґрунту. Він є визначальним для управління ґрунтовим акумулюванням теплоти щодо низько потенційного джерела енергії. Основою для здобуття діагностичної інформації як еталонної, так і функціональної є передатня функція за каналом «температура грунту – витрата речовини, що гріє чи охолоджує», здобута в результаті рішення системи нелінійних диференційних рівнянь [2-4].

Динамічна підсистема як основа експертної системи виконує функції контролю працездатності як основи управління й ідентифікатора стану енергетичної системи - ґрунтового акумулятора теплоти з використанням метода графа причинно-наслідкових зв'язків [2-4].

Блок контролю впливів динамічної підсистеми здобуває повідомлення щодо зміни початкових умов функціонування ґрунтового акумулятора, обумовлених появою впливів, що обурюють - температури середовища, що гріє - теплоносія від геліоколектора чи температури води, що нагрівається від ґрунтового акумулятора. Ця інформація є причиною здобуття інформації щодо зміни внутрішнього параметра, що діагностується -температури стінки ґрунтового теплообмінника, коефіцієнта передатної функції, стану істотного параметра, що діагностується - температури грунту, динамічних параметрів динамічних характеристик істотного параметра, що діагностується.

Результуюча інформація, що здобута за рахунок логічних відносин у динамічній підсистемі, дозволяє отримати нові властивості ґрунтового акумулятора теплоти в результаті відповідного прийняття рішень щодо його розряду чи заряду як в режимі акумулювання, так і в режимі віддачі теплоти.

Процес функціонального діагностування ґрунтового акумулятора завершує ідентифікація його нового стану після прийняття відповідних рішень з використанням ідентифікаційної частини графа причинно-наслідкових зв’язків.

Більш того, логічні відносини між динамічною підсистемою та блоками в складі експертної системи дозволяють на основі оцінки стану параметрів, що діагностуються у цих блоках, підтверджувати нові умови функціонування ґрунтового акумулятора теплоти.

Запропонований метод управління ґрунтовим акумулюванням теплоти дозволив визначити наступне: можливо управляти рівномірним прогріванням та охолодженням ґрунтового масиву без вимірювання сигналу за температурою ґрунту; можливо взаємодіяти з традиційною системою управління щодо вводу ґрунтового акумулятора у межі працездатності.

Література

1. Басок Б.И., Накорчевский А.И., Беляева Т.Г. и др. Экспериментальный модуль гелиотермальной установки для теплоснабжения / Промышленная теплотехника.- №1, т.28, 2006. - С. 69-78.

2. Чайковская Е.Е. Поддержание функционирования энергетических систем на основе интеллектуального управления тепломассобменными процесами / Труды 6-го Минского Международного Форума по тепломассобмену.- ИТМО им. А.В.Лыкова НАНБ, 8-05, 2008.-С. 1-10.

3.Чайковська Є.Є. Стефанюк В.В. Інтелектуальне управління теплонасосним теплопостачанням/Автоматика -2008: доклади XY міжнародної конференції з автоматичного управління, т.3.-Одеса:ОНМА.-С.31-34.

4.Стефанюк В.В.Управління теплонасосним теплопостачанням на рівні прийняття рішень// Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - №1/3(37), 2009.- С. 32-35.