Автоматизоване керування тепловологісним режимом промислових приміщень на основі сенсорної мережі та адаптивної рекуперації теплоти
DOI:
https://doi.org/10.32347/2409-2606.2026.57.75-91Ключові слова:
автоматизація, мікроклімат, відносна вологість, теплопередача, рекуперація теплоти, сенсорна мережа, керування вентиляцією, точка роси, енергоефективністьАнотація
Промислові приміщення з інтенсивними тепловими та нестабільними вологісними виділеннями, зокрема сушильні, збагачувальні, металургійні, скляні й харчові цехи, характеризуються значною мінливістю параметрів повітряного середовища протягом робочої зміни. Зміна теплових і вологісних навантажень зумовлена особливостями технологічних процесів, режимами роботи обладнання, а також впливом зовнішніх кліматичних умов. За таких обставин традиційні системи вентиляції та кондиціонування, що працюють у фіксованих режимах і не враховують інерційність об’єкта та взаємозв’язок температури й вологості, часто не забезпечують стабільного мікроклімату та призводять до підвищеного енергоспоживання, перерегулювань і нестійких режимів осушення або зволоження. Метою роботи є розроблення інженерної концепції автоматизованого керування тепловологісним режимом, яка поєднує багатоточкове сенсорне спостереження параметрів мікроклімату, перехід від відносної вологості до вологовмісту й температури точки роси, керовану рекуперацію теплоти та гібридну стратегію керування, де локальні контури пропорційно інтегрально диференційного регулювання доповнюються верхнім рівнем оптимізації з прогнозуванням. Узагальнено підходи до керування за потребою, прогнозного керування та інтегрованого контролю вологості. Запропоновано трирівневу архітектуру з вимірюванням температури, відносної вологості, концентрації CO₂, швидкості руху повітря та перепаду тиску на фільтрах, локальною стабілізацією з блоком безпеки за точкою роси та оптимізацією продуктивності вентиляторів, байпаса рекуператора і режимів зволоження або осушення. Показано, що керована рекуперація є не лише засобом енергозбереження, а й керованим інструментом стабілізації параметрів припливного повітря. Модельне порівняння трьох стратегій керування підтвердило, що гібридний підхід зменшує відхилення температури й вологості, скорочує тривалість виходу за допустимі межі та знижує інтегральні енерговитрати на підготовку припливного повітря.
Посилання
Benito, P. I., Sebastián, M. A., & González-Gaya, C. “Study and Application of Industrial Thermal Comfort Parameters by Using Bayesian Inference Techniques.” Applied Sciences, vol. 11, no. 24, 2021, p. 11979. https://doi.org/10.3390/app112411979.
Корбут, В., Ткаченко, Т., Мілейковський, В., Морковник, С., & Клименко, Г. “Моделювання організації витісняючої вентиляції з забезпеченням теплового й шумового комфорту.” Вентиляція, освітлення та теплогазопостачання, no. 55, 2025, pp. 6–32. https://doi.org/10.32347/2409-2606.2025.55.6-32.
Bueno, A. M., de Paula Xavier, A. A., & Broday, E. E. “Evaluating the Connection between Thermal Comfort and Productivity in Buildings: A Systematic Literature Review.” Buildings, vol. 11, no. 6, 2021, p. 244. https://doi.org/10.3390/buildings11060244.
Cotrino, A., Sebastián, M. A., & González-Gaya, C. “Industry 4.0 Roadmap: Implementation for Small and Medium-Sized Enterprises.” Applied Sciences, vol. 10, no. 23, 2020, p. 8566. https://doi.org/10.3390/app10238566.
Afram, Abdul, and Farrokh Janabi-Sharifi. “Theory and Applications of HVAC Control Systems – A Review of Model Predictive Control (MPC).” Building and Environment, vol. 72, 2014, pp. 343–355. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2013.11.016.
Oldewurtel, F., Parisio, A., Jones, C. N., Gyalistras, D., Gwerder, M., Stauch, V., Lehmann, B., & Morari, M. “Use of Model Predictive Control and Weather Forecasts for Energy Efficient Building Climate Control.” Energy and Buildings, vol. 45, 2012, pp. 15–27. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2011.09.022.
Dawood, S. M., Hatami, A. and Homod, R. Z. “HVAC System Modeling and Control Methods: A Review and Case Study.” Journal of Energy Management and Technology, vol. 6, no. 4, 2022, pp. 217–231. https://doi.org/10.22109/jemt.2022.298902.1324.
Homod, R. Z. “Analysis and Optimization of HVAC Control Systems Based on Energy and Performance Considerations for Smart Buildings.” Renewable Energy, vol. 126, 2018, pp. 49–64. https://doi.org/10.1016/j.renene.2018.03.022.
Sabirov, I. F. N. D., and A. K. Oqilov. “Technology in Microclimate Control for Industrial Buildings: Enhancing Efficiency and Comfort.” Texas Journal of Engineering and Technology, vol. 21, 2023, pp. 33–36.
Rînjea, C., Chivu, O. R., Darabont, D.-C., Feier, A. I., Borda, C., Gheorghe, M., & Nitoi, D. F. “Influence of the Thermal Environment on Occupational Health and Safety in Automotive Industry: A Case Study.” International Journal of Environmental Research and Public Health, vol. 19, no. 14, 2022, p. 8572. https://doi.org/10.3390/ijerph19148572.
Somanathan, E., & Somanathan, Rohini & Sudarshan, Anant & Tewari, Meenu. “The Impact of Temperature on Productivity and Labor Supply: Evidence from Indian Manufacturing.” Journal of Political Economy, vol. 129, 2021. https://doi.org/10.1086/713733.
Tian, Y., Gao, Y., Tang, X., Hua, L., Li, S., & Wang, Y. Temperature and Humidity Cascade Control Method Based on AHU Return Air Unit. China Patent No. CN113110651B, China National Intellectual Property Administration, 2022. https://patents.google.com/patent/CN113110651B/en.
Bolibrukh, B., Glyva, V., Kasatkina, N., Levchenko, L., Tykhenko, O., Panova, O. et al. “Monitoring and Management of Ion Concentrations in the Air of Industrial and Public Premises.” Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, vol. 1, no. 10 (115), 2022, pp. 24–30. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.253110.
Bezrodny, M., and T. Misiura. “Heat Pump System for Air Heating and Ventilation of an Industrial Building with Excessive Moisture.” KPI Science News, no. 2, 2020, pp. 7–16. https://doi.org/10.20535/kpi-sn.2020.2.205111.
Gorai, V., Singh, S., & Jani, D. B. “A Comprehensive Review on Solid Desiccant-Assisted Novel Dehumidification and Its Advanced Regeneration Methods.” Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, vol. 149, 2024. https://doi.org/10.1007/s10973-024-13479-9.
Su, X., Geng, Y., Huang, L., Li, S., Wang, Q., Xu, Z., & Tian, S. “Review on Dehumidification Technology in Low and Extremely Low Humidity Industrial Environments.” Energy, vol. 302, 2024, p. 131793. https://doi.org/10.1016/j.energy.2024.131793.
Salins, S. S., Reddy, S. V. K., & Kumar, S. “Performance Assessment of Sustainable Energy Based Novel Technique for Multistage Reciprocating Liquid Dehumidification System.” International Journal of Thermal Sciences, vol. 179, 2022, p. 107660. https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2022.107660.
DSN 3.3.6.042-99. State Sanitary Standards for the Microclimate of Industrial Premises. Ministry of Health of Ukraine, 1999, https://zakon.rada.gov.ua/rada/show/va042282-99#Text.
DBN V.2.5-67:2013. Heating, Ventilation and Air Conditioning. Ministry for Communities and Territories Development of Ukraine, 2013.
DSTU EN 16798-1:2022. Energy Performance of Buildings – Ventilation for Buildings – Part 1: Indoor Environmental Input Parameters for Design and Assessment of Energy Performance of Buildings Addressing Indoor Air Quality, Thermal Environment, Lighting and Acoustics (EN 16798-1:2019, IDT). 2022.
DSTU B EN ISO 7730:2011. Ergonomics of the Thermal Environment – Analytical Determination and Interpretation of Thermal Comfort Based on Calculations of PMV and PPD Indices and Local Thermal Comfort Criteria (EN ISO 7730:2005, IDT). 2011.
American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers. ASHRAE Standard 55: Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy. 2023. https://climateinsight.ca/csg/ashrae-55-2023-thermal-environmental-conditions-for-human-occupancy
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Наталія Швагер, Микола Худик
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
