Имитационное моделирование и оптимизация энергопотребления офисного здания

В области жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ) постоянно происходят большие энергетические потери. Только на энергоснабжение жилых, промышленных и общественных зданий расходуется около 35% потребляемых в России энергетических ресурсов. При этом потенциал энергосбережения в области ЖКХ составляет более 30%, из которых до 70% приходится на здания и сооружения.

Системы освещения большинства административных, офисных и общественных зданий построены по так называемой “классической” схеме. Применяемые для освещения здания светильники, работа которых регламентируется лишь вручную (посредством стандартных клавишных выключателей) нередко светят не тогда, когда это необходимо, а на протяжении всего дня и, как следствие, создают дополнительный перерасход электроэнергии на освещение здания. При этом отсутствует анализ освещенности помещений естественным светом через оконные проемы, нет мониторинга человекопотока на лестницах, в коридорах, санузлах и у подъезда здания.

Индивидуальные тепловые пункты (ИТП), широко внедряемые сегодня при строительстве новых и реконструкции старых зданий, действительно позволяют сэкономить значительное количество тепла за счет учета изменения температуры воздуха снаружи здания и даже учесть индивидуальные характеристики здания. Но множество факторов, влияющих на температуру внутри помещений, таких как инфильтрация наружного воздуха, солнечная радиация, производственные и бытовые тепловыделения, остаются неучтенными, что приводят к отклонению температурного режима помещений от требуемого.

Современная система управления инженерным оборудованием здания, включающая в себя множество технических устройств, а также взаимодействующих с ней людей, представляет собой сложную человеко-машинную систему. Определение допустимой или тем более оптимальной структуры, состава и значений характеристик такой сложной системы невозможно без проведения исследований различных режимов функционирования входящих в ее состав подсистем и всей системы в целом. Так как проведение натурных экспериментов на действующей системе является весьма затратным, а часто вообще невозможным, то для этого необходимо использовать компьютерное имитационное моделирование.

Для анализа энергопотребления и функционирования инженерного оборудования здания авторами была разработана компьютерная модель в системе AnyLogic. Одна из основных причин, по которой была выбрана система AnyLogic, — это то, что она включает пешеходную библиотеку для моделирования движения людей в физическом пространстве. В моделях, созданных с помощью пешеходной библиотеки, пешеходы движутся в пространстве, реагируя на различные виды препятствий в виде стен и других пешеходов. Пешеходная библиотека AnyLogic позволяет наглядно визуализировать моделируемый процесс с помощью анимации, исследовать функционирование системы при различном уровне человекопотока и определять время пребывания людей в каких-то определенных участках модели. Основанием для разработки модели послужила разработка и обоснование плана энергосберегающих мероприятий при составлении программы энергосбережения Ярославского государственного технического университета. В основе разработанной авторами компьютерной модели лежит поэтажный план реального офисного здания, принадлежащего ЯГТУ. Современное здание включает множество подсистем инженерного оборудования, каждая из которых характеризуется достаточно большим набором контролируемых параметров и сигналов управления. Основными из них, с точки зрения энергосбережения, являются: система управления электроснабжением, включая систему освещения; система управления отоплением, вентиляцией и кондиционированием (ОВК, или HVAC, как ее называют на западе).

Имитационное моделирование в энергосбережении

Фрагмент модели в процессе имитации в системе AnyLogic

Похожие материалы