Ko‘chmas mulk — ofis binosini boshqarish Jonli model

Siz og‘ir beton konstruksiyali, tomida sovutish qurilmasi, issiqlik nasosi va markaziy havo ishlov berish bloki bo‘lgan besh qavatli ofis binosining bino menejerisiz. Har 15 daqiqada model tashqi havo, xona havosi, sirtlar va bino massasi o‘rtasida oqayotgan issiqlikni (ISO 13790 soatlik usuli), qurilma nimani yetkazib berishi kerakligini, u iste’mol qiladigan elektrni, odamlar qancha CO₂ chiqarishini va ular o‘zini qanchalik qulay his qilishini (PMV/PPD, ISO 7730) hisoblaydi. Faqat o‘quv simulyatsiyasi — tarif va bino raqamlari ko‘rsatma xarakteridagi, muhandislik yoki moliyaviy maslahat emas.

Nimani o‘rganasiz

Simulyator

Vaqt 0 daq
00:00 · Xona havosi harorati 21,9 °C · Issiqlik sezgisi (PMV) -0,84 · Taxminiy norozilar (PPD) 20% · Xona ichidagi CO₂ 450 ppm · Bino talabi (15 daq) 0 kW · Hisob-kitob cho‘qqi talabi 0 kW · Binodagi odamlar 0■Qurilma o‘chiqCOP 0,0 · ⏱ 00:001F↓2F↓3F↓4F↓5F↓Sovutish uchun belgilangan qiymat 24,0 °CIsitish uchun belgilangan qiymat 21,0 °CQurilmaning ishga tushish vaqti 7,0 hTashqi havo 0 L/s · Qat’iy (loyiha oqimi)🌡 16,9 °C → 21,9 °C · Sirt harorati 21,9 °CCO₂ 450 ppmBino talabi (15 daq) 0 kW│ = Hisob-kitob cho‘qqi talabi 0 kWSarflangan elektr 0 kWhIssiqlik sezgisi (PMV) -0,84Taxminiy norozilar (PPD) 20%Binodagi odamlar 0
  • Qulay (PMV −0,5…+0,5)
  • Juda salqin (PMV −0,5 dan past)
  • Juda iliq (PMV +0,5…+1)
  • Issiq (PMV +1 dan yuqori)
  • Sovutish
  • Isitish
  • Taxminan 12 kishi

Boshqaruvlar

Odamlar bor rejimda qurilma xonani sovutadigan havo harorati. Binoni oldindan sovutish uchun odamlar kelishidan oldin pasaytiring; tarif cho‘qqisi paytida oshiring.

Odamlar bor rejimda issiqlik nasosi ushlab turadigan xona havosi harorati. Sovutish qiymatidan kamida 1 °C past saqlanadi.

Odamlar bor rejim boshlanadigan soat (xodimlar 07:30 dan keladi, shamollatish 08:00 dan, 18:00 da to‘xtaydi). 08:00 gacha tashqi havo zaslonkalari yopiq turadi, shuning uchun qurilma faqat binoni isitadi yoki sovutadi. Odamlar bo‘lmagan rejimda bino 15 va 30 °C oralig‘ida erkin o‘zgaradi. Ishga tushirish buyrug‘i qotib qoladi: qurilma kun uchun bir marta ishga tushgach, buni o‘zgartirish 18:00 dan keyingacha hech narsa qilmaydi.

Qat’iy = 250 kishi uchun loyiha oqimi (2125 L/s). Talabga qarab = har bir hozir turgan odamga 2,5 L/s + har m² ga 0,3 L/s. Purge = 100 % tashqi havo (6000 L/s) — CO₂ eng past, isitish yoki sovutish xarajati eng yuqori.

Tashqi havo xonadagidan sovuqroq bo‘lib, sovutish kerak bo‘lganda kompressorni ishlatmasdan, tashqi havoni ko‘proq kiritadi (6000 L/s gacha).

Sovutish va isitish quvvatini sig‘imning shu ulushi bilan cheklaydi. Elektr cho‘qqisini kamaytiradi, lekin yuk kattaroq bo‘lsa, xona harorati og‘adi.

Ko‘rsatkichlar

Hisob-kitob cho‘qqi talabi
0kW
normal
Taxminiy norozilar (PPD)
20%
ogohlantirish
Xona ichidagi CO₂
450ppm
normal
Bino talabi (15 daq)
0kW
normal
Issiqlik sezgisi (PMV)-0,84
Xona havosi harorati21,9 °C
Operativ harorat21,9 °C
Sirt harorati21,9 °C
Konstruksiya harorati22,0 °C
Tashqi harorat16,9 °C
Sarflangan elektr0 kWh
Binodagi odamlar0
Tashqi havo0 L/s
Yetkazilgan sovuqlik0 kW
Yetkazilgan issiqlik0 kW
Qurilma COP0,00
Belgilangan qiymatga yetmagan miqdor0,0 K

Tendensiya

Hisob-kitob cho‘qqi talabi: — kW4000

Inqiroz ssenariylari

1-daraja · Sovuq kunda seminar olomoni

Sovuq bahor kuni (taxminan 0–6 °C). Soat 13:00 da binoga seminar uchun taxminan 400 mehmon keladi va 17:00 da ketadi — bino 210 emas, taxminan 600 kishini sig‘diradi. Butun ish kuni davomida xona ichidagi CO₂ ni 1000 ppm yoki undan past ushlab turing, energiyani isrof qilmasdan va talab cho‘qqisini oshirmasdan. Shamollatish qat’iy loyiha oqimida ishlaydi.

  • Xona ichidagi CO₂ ≤ 1000 ppm butun ish kuni
  • Sarflangan elektr ≤ 1110 kWh
  • Talab hech qachon 120 kW dan oshmasin

2-daraja · Sovuq hafta oxiridan keyingi dushanba ertalabi

Dushanba, yarim tun, o‘rtacha −7 °C. Butun hafta oxiri bino 15 °C setbackda ushlab turilgan, shuning uchun beton konstruksiya taxminan 14 °C. Xodimlar 07:30 dan keladi. Qurilma odatdagidek 07:00 da ishga tushishga rejalashtirilgan. Binoni 08:00 dan qulay qiling (PPD ≤ 10 %), ertalabki talab cho‘qqisini va energiya hisobini nazoratda ushlang.

  • 08:00 dan 12:00 gacha PPD ≤ 10 %
  • Talab hech qachon 195 kW dan oshmasin
  • Sarflangan elektr ≤ 1760 kWh (14:00 gacha)

3-daraja · Yozgi cho‘qqi va quvvat to‘lovi

Jazirama kun: tongda 24 °C, tushdan keyin 36 °C, kuchli quyosh. Tarifning quvvat to‘lovi 13:00 dan 17:00 gacha bo‘lgan eng yuqori 15 daqiqalik talab bilan belgilanadi. Bu cho‘qqini 148 kW yoki undan past ushlang, shu bilan birga odamlar qulay bo‘lsin (o‘rtacha PPD ≤ 9,5 %, hech qachon 15 % dan oshmasin) va kunlik elektr baribir ishlatadigan miqdoringizga yaqin qolsin. Qurilma 07:00 da 24 °C belgilangan qiymat bilan ishga tushadi.

  • 13:00–17:00 da talab ≤ 148 kW
  • Ish soatlarida o‘rtacha PPD ≤ 9,5 %
  • PPD hech qachon 15 % dan oshmasin
  • Sarflangan elektr ≤ 1920 kWh

Asos — raqamlar ortidagi model

Simulyator ishlatadigan har bir bog‘lanish, manbasi bilan. Taxmin deb belgilangan doimiylar misol kalibrlashlardir.

Bino kichik issiqlik tarmog‘i sifatida: xona havosi va ichki sirtlar issiqlik to‘plamaydi, beton konstruksiya esa to‘playdi. Issiqlik har bir bog‘lanish orqali harorat farqiga mutanosib oqadi.
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]
Og‘ir bino uchun standart qiymatlar: konstruksiya pol maydonining har bir m² iga har kelvin uchun 260 kJ to‘playdi va xona sirtlari bilan zich bog‘langan. Ichki issiqlikning yarmi to‘g‘ridan-to‘g‘ri havoga tushadi, qolgani va quyosh nuri sirtlar va massaga tushadi.
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]
Tashqi havoning har bir kub metr/soniyasi ichki va tashqi harorat farqining har bir kelvini uchun 1,2 kW olib yuradi.
H_ve = ρc·(Q_oa + Q_inf), ρc = 1200 J/(m³K)[1]
Fanger qulaylik modeli odam hosil qiladigan issiqlikni uning konveksiya, nurlanish, ter va nafas orqali yo‘qotadigan issiqligi bilan taqqoslaydi. PMV 0 — neytral; ±0,5 — odatdagi qulaylik oralig‘i, unda ham taxminan 10 % hanuz norozi.
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]
Ofislar uchun shamollatish tezligi tartibi: bir qismi har bir odamga, bir qismi pol maydoniga. Talabga qarab boshqarish haqiqatda mavjud odamlarga amal qiladi.
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]
Yaxshi aralashgan binodagi CO₂: odamlar uni qo‘shadi, tashqi havo uni suyultiradi. Daraja C_out + N·G/Q ga intiladi, vaqt doimiysi V/Q — loyiha oqimida taxminan bir yarim soat.
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]
Ichki issiqlik: odamlar, chiroqlar va ofis jihozlari; derazadan kiradigan quyosh nuri tushdan keyin erta cho‘qqiga chiqadi.
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]Taxmin: bino o‘lchami, qobig‘i, qurilma quvvatlari, issiqlik ajralish zichliklari, Karno ulushi, ventilyator quvvati, jadvallar va ob-havo oddiy ofis uchun ko‘rsatma xarakteridagi qiymatlardir; issiqlik balansi, qulaylik, shamollatish va CO₂ munosabatlari esa e’lon qilingan formulalardir.
Chiller tashqarida qancha issiq bo‘lsa, issiqlik nasosi esa qancha sovuq bo‘lsa, shuncha og‘ir ishlaydi — ikkalasi ham ideal (Karno) samaradorlikning qat’iy ulushi sifatida modellashtirilgan.
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]Taxmin: bino o‘lchami, qobig‘i, qurilma quvvatlari, issiqlik ajralish zichliklari, Karno ulushi, ventilyator quvvati, jadvallar va ob-havo oddiy ofis uchun ko‘rsatma xarakteridagi qiymatlardir; issiqlik balansi, qulaylik, shamollatish va CO₂ munosabatlari esa e’lon qilingan formulalardir.
Hisoblagich har 15 daqiqaning o‘rtacha quvvatini yozadi; quvvat to‘lovi eng yuqorisini hisoblaydi, shuning uchun bitta yomon chorak soat to‘lovni belgilaydi.
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]Taxmin: bino o‘lchami, qobig‘i, qurilma quvvatlari, issiqlik ajralish zichliklari, Karno ulushi, ventilyator quvvati, jadvallar va ob-havo oddiy ofis uchun ko‘rsatma xarakteridagi qiymatlardir; issiqlik balansi, qulaylik, shamollatish va CO₂ munosabatlari esa e’lon qilingan formulalardir.
Oldindan sovutish kechasi, chiller samarali va talab past bo‘lganda, betonda ‘sovuq’ni to‘playdi; tushdan keyin sovigan konstruksiya aks holda qurilma olib tashlashi kerak bo‘ladigan issiqlikni yutadi.
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]
Optimal ishga tushirish: konstruksiya va ob-havo qanchalik sovuq bo‘lsa, setbackdan tiklanish shunchalik uzoq davom etadi, shuning uchun qurilma shuncha erta ishga tushishi kerak.
recovery time after setback grows with (θ_set − θm) and with colder weather; plant start = occupancy − recovery time[12][1]
Modelda ishlatiladigan boshqa ish doimiylari.
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 metTaxmin: bino o‘lchami, qobig‘i, qurilma quvvatlari, issiqlik ajralish zichliklari, Karno ulushi, ventilyator quvvati, jadvallar va ob-havo oddiy ofis uchun ko‘rsatma xarakteridagi qiymatlardir; issiqlik balansi, qulaylik, shamollatish va CO₂ munosabatlari esa e’lon qilingan formulalardir.

Tasodifiylik: seedli mulberry32 generatori; ishlatilgan taqsimotlar — tekis, eksponensial (teskari CDF), normal (Box–Muller), Puasson (Knuth). Seed ko‘rsatiladi va ulashiladi.

Manbalar

  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

Buni kasb sifatida kim qiladi

Ta’limiy model — operatsion qarorlar uchun emas. Haqiqiy obyektlar har bir doimiyni o‘z jihozi va ma’lumotlariga moslab kalibrlaydi.