🏢 Амволи ғайриманқул — истифодаи биноии идоравӣ Модели зинда

Асос — модели паси рақамҳо

Ҳар муносибате, ки тренажёр истифода мебарад, бо сарчашмааш. Собитҳои ҳамчун фарзия нишондодашуда мутобиқсозиҳои намунавӣ мебошанд.

Бино ҳамчун шабакаи хурди гармӣ: ҳавои ҳуҷра ва сатҳҳои дохилӣ захира надоранд, сохтори бетонӣ дорад. Гармӣ тавассути ҳар пайванд мутаносиби фарқи ҳарорат ҷараён мегирад.

air: H_ve(θo − θa) + H_is(θs − θa) + Φ_ia + Φ_HC = 0; surface: H_is(θa − θs) + H_w(θo − θs) + H_ms(θm − θs) + Φ_st = 0; mass: C_m·dθm/dt = H_ms(θs − θm) + H_em(θo − θm) + Φ_m[1][2]

Қиматҳои стандартӣ барои биноии вазнин: сохтор барои ҳар як м² фарш 260 кҶ барои ҳар як келвин захира мекунад ва бо сатҳҳои ҳуҷра сахт пайваст аст. Нисфи гармии дохилӣ рост ба ҳаво меравад; боқимонда ва офтоб ба сатҳҳо ва массаи бино мерасанд.

C_m = 260 000·A_f J/K, A_m = 3.0·A_f, A_tot = 4.5·A_f, H_is = 3.45·A_tot, H_ms = 9.1·A_m (W/K); Φ_ia = 0.5·Φ_int, Φ_m = (A_m/A_tot)(0.5·Φ_int + Φ_sol)[1][2]

Ҳар як метри мукааб дар як сония ҳавои беруна 1,2 кВт барои ҳар як келвини фарқи дарун ва берунро мебарад.

H_ve = ρc·(Q_oa + Q_inf), ρc = 1200 J/(m³K)[1]

Модели роҳати Фангер гармии тавлидкардаи шахсро бо он чизе, ки ӯ тавассути конвексия, радиатсия, арақ ва нафас гум мекунад, мувозинат мекунад. PMV 0 бетарафона аст; ±0,5 доираи маъмулии роҳат аст, ки дар он ҳанӯз тақрибан 10 % норозӣ ҳастанд.

PMV = (0.303·e^(−0.036M) + 0.028)·[(M − W) − heat losses(θa, θ_r, v, p_a, I_cl)], θ_r ≈ θs; PPD = 100 − 95·exp(−0.03353·PMV⁴ − 0.2179·PMV²)[3][4]

Тартиби меъёри шамолдиҳӣ барои идораҳо: як ҳисса барои ҳар нафар, як ҳисса барои масоҳати фарш. Идоракунии аз рӯи талабот одамони воқеан ҳозирро пайгирӣ мекунад.

V_bz = R_p·N + R_a·A = 2.5 L/s·N + 0.3 L/s·m²·A; fixed = V_bz(design 250 people) = 2,125 L/s; DCV = V_bz(N present); purge = 100 % outdoor air (6 m³/s, the AHU limit)[5]

CO₂ дар биноии хуб омехташуда: одамон онро илова мекунанд, ҳавои беруна онро рақиқ мекунад. Сатҳ ба C_out + N·G/Q майл мекунад бо собити вақти V/Q — дар ҷараёни лоиҳавӣ тақрибан як соату ним.

V·dC/dt = Q(C_out − C) + N·G, G = 0.0048 L/s; C_ss = C_out + N·G/Q, τ = V/Q[6][5][7]

Гармии дохилӣ: одамон, равшанӣ ва таҷҳизоти идора; офтоб аз тирезаҳо дар аввали нимирӯзӣ ба авҷ мерасад.

Φ_int = 75 W·N + lights 7 W/m² + plugs 10 W/m²·(0.25 + 0.75·N/250); Φ_sol = 100 kW·sin(π(h − 6)/13)·cloud[8]Фарз: андозаи бино, ғилофи он, иқтидорҳои қурилмаҳо, зичии афзоиши гармӣ, ҳиссаи Карно, қувваи вентиляторҳо, ҷадвалҳо ва обу ҳаво қиматҳои намунавӣ барои идораи умумӣ мебошанд; муносибатҳои тавозуни гармӣ, роҳат, шамолдиҳӣ ва CO₂ нашршудаанд.

Чиллер ҳар қадаре ки берун гармтар бошад, сахттар кор мекунад, насоси гармӣ ҳар қадаре ки хунуктар бошад — ҳарду ҳамчун ҳиссаи собит аз самаранокии идеалӣ (Карно) моделсозӣ шудаанд.

COP_cool = 0.45·T_e/(T_c − T_e), T_e = 5 °C, T_c = θo + 12 K; COP_heat = 0.45·T_c/(T_c − T_e), T_c = 45 °C, T_e = θo − 8 K[9]Фарз: андозаи бино, ғилофи он, иқтидорҳои қурилмаҳо, зичии афзоиши гармӣ, ҳиссаи Карно, қувваи вентиляторҳо, ҷадвалҳо ва обу ҳаво қиматҳои намунавӣ барои идораи умумӣ мебошанд; муносибатҳои тавозуни гармӣ, роҳат, шамолдиҳӣ ва CO₂ нашршудаанд.

Ҳисобкунак қувваи миёнаи ҳар 15 дақиқаро сабт мекунад; пардохти талабот баландтаринро ҳисоб мекунад, бинобар ин як чоряки бад андозаи пардохтро муайян мекунад.

P = Q_cool/COP_cool + Q_heat/COP_heat + fans (6 kW + 1.5 kW per m³/s outdoor air) + lights + plugs; billing demand = max over 15-min intervals of P[11]Фарз: андозаи бино, ғилофи он, иқтидорҳои қурилмаҳо, зичии афзоиши гармӣ, ҳиссаи Карно, қувваи вентиляторҳо, ҷадвалҳо ва обу ҳаво қиматҳои намунавӣ барои идораи умумӣ мебошанд; муносибатҳои тавозуни гармӣ, роҳат, шамолдиҳӣ ва CO₂ нашршудаанд.

Пешхунуккунӣ шабона «хунукӣ»-ро дар бетон захира мекунад, вақте ки чиллер самаранок ва талабот паст аст; нимирӯзӣ сохтори хунук гармиеро, ки қурилма дар акси ҳол бояд дур мекард, ҷаббида мегирад.

cool the mass before the peak (θm ↓), then raise the setpoint: H_ms(θs − θm) absorbs part of the afternoon gain instead of the plant[10]

Оғози оптималӣ: ҳар қадаре ки сохтор ва обу ҳаво хунуктар бошад, барқароршавӣ аз паст кардани шабона (setback) тӯлонитар мешавад, бинобар ин қурилма бояд ҳамон қадар барвақттар оғоз шавад.

recovery time after setback grows with (θ_set − θm) and with colder weather; plant start = occupancy − recovery time[12][1]

Собитҳои дигари кории модел.

5,000 m² office, 3 m storeys · windows 800 m² at U 1.8 (H_w 1,440 W/K), opaque envelope 1,000 W/K, infiltration 0.1 ACH · cooling capacity 350 kW, heat pump 300 kW (thermal) · unoccupied limits 15/30 °C · occupancy 07:30–18:30, attendance ~ N(85 %, 5 %) · outdoor temperature cosine + N(0, 0.8 K) hourly · RH 50 %, 0.1 m/s, 1.2 metФарз: андозаи бино, ғилофи он, иқтидорҳои қурилмаҳо, зичии афзоиши гармӣ, ҳиссаи Карно, қувваи вентиляторҳо, ҷадвалҳо ва обу ҳаво қиматҳои намунавӣ барои идораи умумӣ мебошанд; муносибатҳои тавозуни гармӣ, роҳат, шамолдиҳӣ ва CO₂ нашршудаанд.

Тасодуфӣ: генератори mulberry32 бо дона; тақсимотҳои истифодашуда — яксон, экспоненсиалӣ (CDF-и баръакс), нормалӣ (Box–Muller), Пуассон (Knuth). Дона нишон дода мешавад ва мубодила шуданиро дорад.

Сарчашмаҳо

1. ISO 13790:2008 — Energy performance of buildings — Calculation of energy use for space heating and cooling (simple hourly method, 5R1C network, Annex C; Table 12 mass classes) — International Organization for Standardization, 2008
2. Modelica Buildings Library — Buildings.ThermalZones.ISO13790 (Zone5R1C: h_is = 3.45, h_ms = 9.1 W/m²K, gain split; mass classes, e.g. Data.Heavy: 260 000 J/(K·m²), mass area factor 3.0) — Lawrence Berkeley National Laboratory
3. ISO 7730:2005 — Ergonomics of the thermal environment — Analytical determination and interpretation of thermal comfort using calculation of the PMV and PPD indices (Annex D program, Table D.1 check values) — International Organization for Standardization, 2005
4. ANSI/ASHRAE Standard 55 — Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy (PMV −0.5…+0.5 comfort zone, PPD < 10 %) — ASHRAE, 2020
5. ANSI/ASHRAE Standard 62.1 — Ventilation and Acceptable Indoor Air Quality (Table 6-1, office space: R_p = 5 cfm (2.5 L/s) per person, R_a = 0.06 cfm/ft² (0.3 L/s·m²), 5 people / 1000 ft²; demand-controlled ventilation) — ASHRAE, 2022
6. A. Persily, L. de Jonge — Carbon dioxide generation rates for building occupants (office occupants ≈ 0.0048 L/s per person; steady-state ΔC = G/Q) — Indoor Air 27(5):868–879, 2017
7. 실내공기질 관리법 시행규칙 별표 2 — 실내공기질 유지기준 (이산화탄소 1,000 ppm 이하) — 대한민국 환경부 (국가법령정보센터)
8. ASHRAE Handbook — Fundamentals, Chapter 18 Nonresidential Cooling and Heating Load Calculations (Table 1: moderately active office work, sensible ≈ 75 W per person) — ASHRAE, 2021
9. Y. A. Çengel, M. A. Boles — Thermodynamics: An Engineering Approach (reversed Carnot cycle: COP_R = T_L/(T_H − T_L), COP_HP = T_H/(T_H − T_L)) — McGraw-Hill, 9th ed., 2019
10. J. E. Braun — Load Control Using Building Thermal Mass (pre-cooling and setpoint adjustment to shift and reduce peak cooling demand) — ASME Journal of Solar Energy Engineering 125(3):292–301, 2003
11. J. McLaren, S. Mullendore — Identifying Potential Markets for Behind-the-Meter Battery Energy Storage: A Survey of U.S. Demand Charges (demand charge on the highest metered interval demand, kW) — NREL / Clean Energy Group, NREL/BR-6A20-68963, 2017
12. J. E. Seem, P. R. Armstrong, C. E. Hancock — Algorithms for predicting recovery time from night setback (optimal start) — ASHRAE Transactions 95(2), 1989