ЕНЕРГОЕФЕКТИВНА СИСТЕМА АВТОМАТИЧНОГО КЕРУВАННЯ ОСВІТЛЕННЯМ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДІВ НА ОСНОВІ МЕТОДУ БАГАТОКРИТЕРІАЛЬНОЇ ОПТИМІЗАЦІЇ

Анотація

Робота присвячена вирішенню актуальної проблеми підвищення енергоефективності систем штучного освітлення навчальних закладів. У сучасних школах та університетах освітлення становить значну частку загального енергоспоживання, при цьому забезпечення якісного світлового середовища є критично важливим для здоров’я та працездатності здобувачів освіти. Метою роботи є розробка та дослідження методу централізованого керування, що ефективно поєднує штучне та природне світло, мінімізуючи втрати енергії при дотриманні санітарних норм.

Авторами проаналізовано недоліки традиційних децентралізованих систем керування на базі локальних ПІД-регуляторів. Показано, що такі системи через відсутність координації між джерелами світла схильні до завищення рівня освітленості для гарантування норм у найгірших точках. Для вирішення цієї задачі було розроблено математичну модель світлового поля в аудиторії з комбінованим освітленням. Задачу керування сформульовано як задачу багатокритеріальної оптимізації. Запропонований підхід використовує метод наближення до утопічної точки в просторі критеріїв для пошуку компромісу між трьома суперечливими критеріями: сумарною споживаною потужністю, рівномірністю розподілу світла та похибкою відстеження.

Чисельне моделювання проведено для типової аудиторії з вікном в умовах інтенсивної інсоляції. Порівняльний аналіз показав, що запропонована система автоматичного керування знижує споживання електроенергії зі 114,56 Вт (базова ПІД-модель) до 103,58 Вт. Економія енергії склала 9,58%. Система продемонструвала вищу точність керування: середня абсолютна похибка зменшилася з 303,6 лк до 269,5 лк. На відміну від базової моделі, яка підтримувала надлишкову мінімальну освітленість 474,1 лк, оптимізована система досягла рівня рівно 450,0 лк, працюючи на межі допустимої області. Це доводить, що алгоритм інтелектуально адаптує світловий потік, димуючи світильники біля вікна та компенсуючи нестачу світла лише в глибині приміщення.

Впровадження розроблених алгоритмів у системи керування будівлею дозволяє досягти суттєвої економії енергоресурсів у навчальних корпусах без модернізації силового обладнання, виключно за рахунок програмної оптимізації режимів керування.