Технічні науки /5. Енергетика

Чайковська Є.Є., Стефанюк В.В.

Одеський національний політехнічний університет

Енергозберігаюче функціонування теплонасосних систем

В умовах енергозбереження та вирішення екологічних проблем використання теплонасосних систем відкриває. нові можливості щодо утилізації вторинних енергоресурсів. Але теплонасосні системи функціонують в складних умовах непостійності теплового навантаження та температури низькопотенційного джерела енергії і потребують спеціального підходу щодо встановлення енергозберігаючих режимів. Так, наприклад, запропоновано ураховувати співвідношення техніко-економічних показників системи сонячний колектор — ґрунтовий теплообмінник щодо встановлення режимів теплового насоса експериментального модуля комбінованої геліогеотермальної установки для теплопостачання [1]. Для глибокого ж охолодження геотермальної води, наприклад, використовують додаткові теплові насоси та різні схеми їх підключення [2]. Але такі заходи не сприяють встановленню енергозберігаючих режимів функціонування теплонасосних систем, бо не вирішують задачу узгодження виробництва теплоти із її споживанням в єдиному інформаційному просторі.

Управління функціонуванням теплонасосних систем щодо узгодження виробництва теплоти та її споживання можливо виконувати за допомогою архітектури експертної системи, заснованої на синергетичному принципі [3].

Основою експертної системи - є динамічна система (тепловий насос) (її назва в експертній системі - динамічна підсистема), що відбиває через характер реакцій на збурювання теплового насоса особливості його функціонування. Іншими модулями, що входять до складу експертної системи, є блоки діагностування ситуації, ефективності, надійності з відповідним математичним описом та можуть мати подальше нарощування [3].

Рис. 1. Архітектура експертної системи

1 — динамічна підсистема; 2 — модуль діагностування ефективності; 3—модуль діагностування ситуації; 4 — модуль надійності (діагностування структурних

параметрів)

Математичне обгрунтування архітектури експертної системи [3]:

де ES — експертна система; D — динамічна підсистема; P — властивості елементів експертної системи; x — впливи; f — параметри, що діагностуються; K— коефіцієнти математичного опису; y — вихідні параметри; d — динамічні параметри; R — логічні відносини в ES; i — час, с. Індекси: i - число елементів експертної системи; 0, 1, 2 — початковий стаціонарний режим, зовнішній, внутрішній характер впливів.

Зміна властивостей динамічної підсистеми – теплового насоса, обумовлена зміною початкових умов функціонування, у зв’язку із появою впливів, що обурюють, наприклад, температури зворотної води, температури охолоджувального середовища. Це є причиною здобуття інформації щодо стану внутрішнього параметра, що діагностується - температури стінки конденсатора теплового насоса, коефіцієнта передатної функції щодо істотного параметра, що діагностується – температури місцевої води, динамічних параметрів динамічних характеристик істотного параметра, що діагностується. Результуюча інформація, що здобута за рахунок логічних відносин у динамічній підсистемі, дозволяє отримати нові властивості теплового насоса в результаті відповідного прийняття рішень та проведенні ідентифікаційних заходів в нових умовах функціонування [3]. Більш того, логічні відносини між динамічною підсистемою та блоками діагностування ситуації, надійності та ефективності у її складі дозволяють на основі оцінки стану параметрів, що діагностуються у цих блоках, підтверджувати нові умови функціонування теплового насоса.

Запропонована підтримка функціонування теплонасосних систем дозволяє узгоджувати рівень споживання теплоти з рівнем продуктивності теплового насоса, оцінювати зміну функціональної ефективності теплопостачання й ефективність прийняття рішень та забезпечувати надійність теплопостачання, наприклад, за рахунок зміни виробників теплоти. Більш того, представлена архітектура експертної системи представляє можливість на основі контролю працездатності теплового насоса розширити знання щодо вибору холодагентів в складних умовах функціонування теплонасосних систем.

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. Басок Б.И., Резакова Т.А., Чалаев Д.М. Перспективные когенерационные теплонасосные схемы геотермальной энергетики / Промышленная теплотехника.- №2, т.28, 2006.- С 36-40.

3. Чайковська Є.Є. Інтелектуальне управління функціонуванням енергетичних систем на основі контролю їх працездатності // Восточно - Европейский журнал передовых технологий . - №3/2(21), 2006.- С. 48-52.