سنسورهای هوشمند کنترل هوشمند کنترل تهویه هوا را فعال می کند

گروه مهندسی هوا و تهویه مطبوع، دانشگاه ملی

در این مطالعه، تلفن های همراه، دستگاه های پوشیدنی، دما و آشکارسازهای حرکت انسان به عنوان سنسورهای هوشمند برای کنترل تهویه مطبوع هوشمند یکپارچه شده اند. سنسورهای هوشمند بازخورد، به ویژه اطلاعات مسافران، از تلفن های همراه و دستگاه های پوشیدنی که در بدن انسان قرار می گیرند، به دست می آورند. اطلاعات را می توان برای تنظیم تهویه مطبوع به طور پیش فرض با توجه به اهداف انسان، به عنوان هدف قصد کنترل. نتایج تجربی نشان می دهد که دمای داخلی را می توان با اشتباهات کمتر از ± 0.1 ° C کنترل کرد. پس از اتمام کار در اتاق، سرعت خنک شدن را می توان در عرض 2 دقیقه به ظرفیت داخلی بهینه به دست آورد. همچنین در نظر گرفته شده است که در طول عملیات دو ساعته مجموع خروجی کمپرسور از سیستم تهویه مطبوع هوشمند 48.4٪ کمتر از کنترلر On-Off است. 

سیستم تهویه مطبوع هوشمند با دستگاه های پوشیدنی می تواند دمای و فعالیت های انسان را در طول خواب برای تعیین حالت خواب و انعطاف پذیری عملکرد خواب تنظیم کند. عملکرد خواب که توسط سیستم تهویه مطبوع هوشمند با وسایل پوشیدنی بهینه شده است، می تواند مصرف انرژی را تا 46.9 درصد کاهش دهد و سلامت انسان را حفظ کند. تهویه مطبوع هوشمند ارائه شده می تواند یک محیط راحت فراهم کند و به اهداف حفظ انرژی و حفاظت از محیط زیست برسد.

 سنسورهای هوشمند تلفن همراه؛ سیستم تهویه مطبوع هوشمند قصد کنترل؛ حفاظت انرژی؛ راحتی انسان

1. توسعه تکنولوژی تهویه مطبوع برای کیفیت زندگی و سبک زندگی مدرن راحت، مردم بر روی سیستم های تهویه مطبوع (ACs) بسیار بیشتر از قبل اعتماد دارند. در هر دو کشور توسعه یافته و در حال توسعه، AC ها نسبت اشغال مناطق ساختمانی را افزایش می دهد. این همچنین منجر به رشد سریع مصرف انرژی توسط AC ها می شود. طبق داده های ایستا ، HVAC تقریبا نصف انرژی در ساختمان ها و 20 درصد کل مصرف انرژی ملی مصرف می کند. بنابراین مهم است که مصرف انرژی AC در ساختمان های مسکونی و تجاری کاهش یابد.

روشهای توسعه تجهیزات انرژی جدید، استفاده از استراتژی های کنترل پیچیده، استفاده از انرژی خورشیدی به عنوان یک منبع انرژی جدید و غیره ، برای صرفه جویی در انرژی در AC ها مورد توجه قرار گرفته است. در میان آنها، استراتژی های کنترل ممکن است روش اقتصادی تر و کارآمد باشند.

استراتژی کنترل انرژی صرفه جویی در کنترل پمپ های متغیر سرعت در AC مرکزی توسط Ma و وانگ نشان داده شده است . نتایج نشان می دهد که با استفاده از این استراتژی های کنترل، مصرف انرژی پمپ ها می تواند کاهش یابد. 

یک کنترل کننده بازخورد برای AC ها طراحی شده و بهره وری انرژی یک AC را بهبود می بخشد . ژائو و همکاران ارائه یک استراتژی کنترل مستقل دما و رطوبت برای کاهش مصرف انرژی AC در یک ساختمان اداری. نتایج تجربی نشان می دهد که استراتژی می تواند ضریب بهبود عملکرد AC و محیط داخلی راحت را حتی در شرایط بسیار گرم و مرطوب ارائه دهد.

 برای چند واحد AC، یک استراتژی کنترل منطقی فازی برای کنترل تعداد عملیاتی کمپرسورها و طرفداران برای افزایش بهره وری انرژی استفاده می شود . تحقیقات قبلی استفاده از استراتژی های کنترل در AC ها بر اساس تفاوت پارامترها و ایجاد واکنش است.

 این یک نوع پاسخ منفعل است و ممکن است برای آسایش انسان مناسب نباشد.تاریخچه توسعه AC ها مربوط به کارایی، تکنولوژی، آسایش انسان و مصرف انرژی است. پیشرفت ACS شامل نوع پنجره، نوع تقسیم، فرکانس ثابت، فرکانس تبدیل و نوع هوشمند اخیرا ارائه شده است.

 در دهه 1990، به منظور کاهش سر و صدا و رضایت مشتریان، تهویه مطبوع نوع پنجره به وسیله حرکت کمپرسور خارج از منزل به نوع تقسیم شده تغییر یافت. از سال 2000، قیمت بالای نفت و مطالبات مربوط به صرفه جویی در انرژی باعث شده است که کنترل کمپرسورها از فرکانس ثابت به تبدیل تبدیل شود. 

کنترل فرکانس ثابت کمپرسورها قدرت کامل را به عنوان خروجی On-Off می پذیرد و باعث تغییرات دما و اتلاف انرژی می شود. با این حال، با استفاده از یک شیر گسترش الکترونیک یاز سال 2010، تلفن های همراه (همچنین تلفن های هوشمند نامیده می شود)، رایانه های رایانه ای ابری و نسل 4 (4G) ارتباطات در سال 2014 به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته و موجب انقلاب اطلاعاتی شده است. 

این فن آوری های جدید نیز برای کنترل سیستم های تهویه مطبوع به تصویب رسید و این به بهبود تکنولوژی تهویه مطبوع کمک کرد تا سیستم تهویه مطبوع هوشمند شود . 

با استفاده از فن آوری های ارتباطی، تنظیم سیستم های تهویه مطبوع نه تنها یک بازخورد واحد اطلاعات تنظیم شده است. تهویه مطبوع هوشمند می تواند با یک سنسور مادون قرمز برای موقعیت انسان سنجش ، هواشناسی برای اطلاعات هوا در فضای باز، دستگاه های پوشیدنی برای فعالیت بشر و آگاهی از قصد. 

از این پس، تهویه مطبوع انتظار می رود که دمای محیط را به طور موثر با توجه به راحتی و صرفه جویی در انرژی در نظر بگیرد. توسعه کنترل کولر در شکل 1 نشان داده شده است .

شکل 1: توسعه تکنولوژی تهویه مطبوع: ( الف ) از سیستم تهویه مطبوع بیوه به نوع تقسیم، ( ب ) ثابت به فرکانس تبدیل، کنترل کننده تهویه اینورتر ( ج ) تهویه مطبوع هوشمند.

شکل 1 پیشرفت تهویه مطبوع از پنجره به نوع تقسیم را در دهه 1990 نشان می دهد، همانطور که در شکل 1a نشان داده شده است ، از فرکانس ثابت به تبدیل یک در 2000s، همانطور که در شکل 1b نشان داده شده است ، و تهویه هوا هوشمند 2010s، همانطور که نشان داده شده است در شکل 1c . 

در شکل 1b ، خط قرمز عملیات خاموش کردن کمپرسور نوع فرکانس ثابت را نشان می دهد، و خط سبز عملکرد پایدار نوع فرکانس تبدیل را نشان می دهد. شکل 1cارائه جدیدترین توسعه سیستم تهویه مطبوع هوشمند فعال توسط تلفن همراه، ارتباط 4G و SAAnet 3.0 / 4.0 پروتکل کنترل ماشین. 

کاربر می تواند تنظیمات یک سیستم تهویه مطبوع را از طریق یک تلفن همراه بهینه سازی کند. گرایش توسعه در شکل 1 نشان می دهد که معیار طراحی یک تهویه مطبوع ممکن است شامل راحتی و صرفه جویی در انرژی باشد. در این مطالعه، مدلسازی ریاضی و توسعه سنسورها و استراتژیهای کنترل تهویه مطبوع نشان داده شده است. 

نتایج آزمایشی فرکانس ثابت، قابل تبدیل و سیستم های تهویه مطبوع هوشمند برای یافتن راه حل های مناسب برای صرفه جویی در انرژی و آسایش انسان مقایسه می شود.

2. مدلسازی ریاضی کنترل تهویه مطبوع این مطالعه بر کنترل هوشمند سیستم های تهویه مطبوع با استفاده از تلفن های همراه و دستگاه های پوشیدنی به عنوان سنسورهای هوشمند متمرکز شده است. این تازه ترین روند در تهویه مطبوع است. قبل از معرفی طراحی، یک مدل ریاضی کنترل تهویه مطبوع به دست آمده از قاعده اساسی است. این امر به وضوح مفاهیم زیر را نشان می دهد.

 اصل کار اساسی سیستم تهویه مطبوع چرخه بخار معرفی شده توسط ترمودینامیک چرخه بخار شامل مراحل زیر است:

(1) مبرد اشباع شده به یک بخار فشار بالا فوران می شود، که به عنوان بخار سوپر تبخیر شناخته می شود؛ 

(2) گرما را از سیستم توسط جریان آب یا هوا رد می کند و به مایع اشباع تبدیل می شود. 

(3) در حال کاهش فشار ناگهانی از طریق دریچه گاز و فرآیند توسعه، و تبدیل شدن به مخلوط مبرد و بخار سرد با دمای پایین و فشار پایین؛

 (4) جذب حرارت یک فضای محصور توسط یک فن گردش در تبخیر کننده و گسترش به بخار اشباع؛ 

(5) بخار دوباره به کمپرسور منتقل می شود تا چرخه خنک سازی را با چرخه کامل کند. چرخه بخار شامل فشرده سازی، استخراج گرما، گسترش و جذب گرما است.

 این فرآیند توسط کمپرسور، کندانسور، شیر توسعه و اواپراتور انجام می شود اصول عملیات دقیق چرخه بخار شامل تغییر دما، فشار، آنتالپی و آنتروپی است که در شرح داده شده است .

برای سیستم تهویه مطبوع نوع سنتی، این چهار دستگاه در یک تهویه مطبوع نصب شده اند تا چرخه بخار را اجرا کنند و فضای بسته را خنک کنند. سیستم تهویه مطبوع نوع سنتی تقریبا 90٪ جایگزین با نوع تقسیم شده اخیرا در تایوان شده است.

 کمپرسور و کندانسور تهویه مطبوع نوع Split در واحد در فضای باز سازماندهی می شوند تا از نویز کمپرسور جلوگیری شود. شیر و اواپراتور توسعه به عنوان واحد داخلی سازماندهی شده است. یکی از مزایای سیستم تهویه مطبوع اسپلیت، آرامش آن است، و این باعث شده است که روند اصلی تهویه هوا برای خانه و کسب و کار تبدیل شود.