RESEARCH OF TEMPERATURE CONTROL SYSTEMS IN THE HEAT SUPPLY SYSTEM OF INDIVIDUAL HEAT CONSUMERS
DOI:
https://doi.org/10.32782/mathematical-modelling/2025-8-1-2Keywords:
energy efficiency, heating system, mathematical model, control system, control methodAbstract
The article considers the problem of efficient heating control in individual residential buildings using mathematical modelling. Heating systems in modern conditions should take into account not only the efficiency of thermal devices, but also energy saving, which is especially important against the background of rising energy prices and the need to improve energy efficiency. The main goal of this work is to rationalise the distribution of heat load among several consumers, including heating devices, underfloor heating and hot water supply, which minimises energy costs and improves living comfort. The main objective of this work is to develop a mathematical model that allows for efficient control of the heating system of an individual house, taking into account the interaction of different heat sources and energy distribution among consumers.The mathematical model proposed in this paper describes the heat balance of a room through the models of two heat exchangers that take into account the conditions of heat exchange, hot water consumption and various methods of temperature control. The applied differential equations allow us to describe the heating and cooling processes in the room, as well as the water temperature in the heating devices. The simulation model allows us to test the effectiveness of different approaches to temperature control and draw conclusions about the optimal methods of heat load management. This makes it possible to simulate the temperature dynamics in a building with different types of control – quantitative and qualitative. The two approaches to temperature control are considered and the transient processes for each method are compared using a simulation model. Evaluation of transient processes using the simulation model has shown that the qualitative control system allows for greater temperature stability with less deviation compared to the quantitative control, which makes it more efficient for automated control systems.The proposed model makes it possible to increase the energy efficiency of heated buildings by rationally distributing heat across the premises, and can be used to develop intelligent heating systems in conditions of high energy costs.
References
Тодорцев Ю.К., Беглов К.В., Максименко І.М. Моделі елементів теплопостачання як об’єкт автоматизації. Автоматика. Автоматизація. Електротехнічні комплекси та системи. 2005. № 2. С. 27–31. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/aaeks_2005_2_6.
Системи централізованого теплопостачання з інтеграцією відновлювальних джерел енергії : монографія / О.П. Арсеньєва та ін. ; за ред. О.П. Арсеньєвої] ; Харків. нац. ун-т міськ. госп-ва ім. О.М. Бекетова. Харків : ХНУМГ ім. О.М. Бекетова, 2023. 217 с.
Valle R., Pérez-Lancho B., Sanz E., Vega P. Сontrol strategies learning for heating systems. IFAC Proceedings Volumes. 2006.Vol. 39. Issue 6. P. 309–314. https://doi.org/10.3182/20060621-3-ES-2905.00054.
Процишен О.О., Улицька О.О. Розроблення алгоритму управління системами опалення та гарячого водопостачання з використанням поновлювальних джерел енергії. Автоматизація технологічних і бізнес-процесів. 2017. Vol. 9. Issue 4. С. 26–37. DOI: 10.15673/atbp.v10i4.818.
Чирін Д.А., Іродов В.Ф. Математичне та комп’ютерне моделювання системи теплопостачання від сонячних плівкових колекторів з тепловим насосом. Вчені записки Таврійського національного університету імені В.І. Вернадського. Серія «Технічні науки». 2020. Том 31 (70). № 5. С. 135–139. https://doi.org/10.32838/2663-5941/2020.5/22.
Яворський О.В. Дослідження синтезу автоматичної системи регулювання нагрівача із сонячним колектором. Вчені записки Таврійського національного університету імені В.І. Вернадського. Серія «Технічні науки». 2021. Том 32 (71). № 3. С. 187–193. https://doi.org/10.32838/2663-5941/2021.3/29.
Reshetnyak І., Sukhyy М. Mathematical model using for analysis of the heat operation of concrete solar collector. Vidnovluvana Energetika. 2020. № 4 (63). P. 42–49. https://doi.org/10.36296/1819-8058.2020.4(63).
Postolati V., Suslov V., Grodeţki M. Elaborarea modelului matematic al sistemului de încălzire a casei cu multe etaje. Problemele Energeticii Regionale. 2009. № 2 (10). P. 72–76.
Тодорцев Ю.К., Максименко І.М. Об’єктно орієнтована модель системи теплопостачання. Інформаційні моделі. Праці Одеського політехнічного університету. 2005. Вип. 2 (24). С. 160–164.
Yildirim N. District heating system modelling for iztech campus. The united nations university. Geothermal Training Programme, Reykjavik, Iceland Report, 2002. P. 359–393. URL: https://www.geothermal-library.org/index.php?mode=pubs&action=view&record=1025297.
Kazanavičius E., Mikuckas A., Mikuckienė I., Čeponis J. The heat balance model of residential house. Information Technology and Control. 2006. Vol. 35. № 4. P. 391–396.
Теплові мережі: ДБН В.2.5-39:2008 [Чинний. Редакція від 26.09.2023]. Київ : Міністерство регіонального розвитку та будівництва України, 2018. 72 с.






