Problem integracji systemów sterowania stropami aktywowanymi termicznie i wentylacji w budynkach edukacyjnych
DOI:
https://doi.org/10.36119/15.2024.3.4Słowa kluczowe:
TABS, TRNSYS, VAV, DCV, sterowanie energooszczędne, użytkownicy, komfort cieplnyAbstrakt
W artykule przedstawiono zagadnienie sterowania systemami HVAC (ang. Heating, Ventilation, Air Conditioning) ze stropami aktywowanymi termicznie – TABS (ang. Thermally Activated Building Slabs) dla budynków edukacyjnych charakteryzujących się dużymi i zmiennymi w czasie wewnętrznymi obciążeniami chłodniczymi. Zidentyfikowano problem odprowadzenia obciążeń chłodniczych przez system TABS w tych budynkach, zaproponowano wykorzystanie powietrza wentylacyjnego do odprowadzenia części tych obciążeń oraz porównano proste algorytmy sterowania integrujące system TABS i system powietrzny. Jako narzędzia badawcze opracowano model symulacyjny działania tego systemu w ciągu całego roku w programie TRNSYS17. Rozwiązano problem wyboru sterowania energooptymalnego, w którym ograniczeniami było spełnienie warunków komfortu cieplnego (temperatury odczuwalnej w wymaganym przedziale), a funkcją celu minimum zapotrzebowania na energię pierwotną systemu HVAC w ciągu roku. Algorytmy sterowania systemem TABS oparto na krzywych grzania i chłodzenia wyznaczonych na podstawie metody UBB (ang. Unknown-But-Bounded – nieznany, ale ograniczony [profil obciążeń]), w których temperatury przełączenia wyznaczono opierając się na oryginalnej autorskiej metodzie. Obliczenia przeprowadzono dla studium przypadku – sali wykładowej w budynku edukacyjnym. Wykazano, iż tylko współpraca systemu TABS z wentylacją działającą również na potrzeby odprowadzenia części obciążeń termicznych – TABS+VAV (ang. Variable Air Volume), pozwala na utrzymanie wartości temperatury odczuwalnej w wymaganym przedziale komfortu cieplnego –83% czasu użytkowania dla najkorzystniejszego komfortowo wariantu sterowania. W przypadku, gdy wentylacja działała wyłącznie na potrzeby higieniczne – TABS+DCV (ang. Demand Control Ventilation) czas, w którym temperatura odczuwalna mieściła się w przedziale komfortowym wynosił dla najkorzystniejszego wariantu sterowania tylko 14% czasu użytkowania pomieszczenia.
Pobrania
Bibliografia
Asanati, K. et al. 2021. Healthier schools during the COVID-19 pandemic: ventilation, testing and vaccination. Journal of the Royal Society of Medicine. 114, 4 (Feb. 2021), 160–163. DOI : https://doi.org/10.1177/0141076821992449.
Burridge, H.C. et al. 2021. The ventilation of buildings and other mitigating measures for COVID-19: a focus on wintertime. Proceedings of the Royal Society A. 477, 2247 (Mar. 2021). DOI: https://doi.org/10.1098/RSPA.2020.0855.
Chung, W.J. and Lim, J.H. 2019. Cooling operation guidelines of thermally activated building system considering the condensation risk in hot and humid climate. Energy and Buildings. 193, (Jun. 2019), 226–239. DOI:https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2019.03.049.
