Σχεδιασμός κτηρίου με ελάχιστη κατανάλωση ενέργειας υπό την επίδραση διαταραχών

• Κύριος συγγραφέας: Σακελλαρόπουλος, Παναγιώτης
• Άλλοι συγγραφείς: Κούσουλας, Νικόλαος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2020
• Θέματα: Προβλεπτικός έλεγχος; On-off έλεγχος; Μη κυρτό πρόβλημα βελτιστοποίησης; Κυρτοποίηση; Διαδοχική γραμμικοποίηση; Αποδυνάμωση McCormick; Διαταραχές; Σθεναρότητα ελέγχου; Model predictive control; On-off control; Non-convex optimization problem; Convexification; Successive linearization; McCormick relaxation; Perturbations; Control robustness

Στην παρούσα διπλωματική μοντελοποιείται το σύστημα ψύξης, θέρμανσης και εξαερισμού (HVAC) και η διάδοση θερμότητας σε ένα κτήριο, υπό την επίδραση διαταραχών. Το συγκεκριμένο κτήριο, θεωρείται ότι ανήκει σε μία βιομηχανία εισαγωγής, εξαγωγής και αποθήκευσης φαρμάκων, στην οποία η θερμοκρασία θα πρέπει να διατηρείται σε ορισμένες επιθυμητές τιμές, καθ’ όλη τη διάρκεια του εικοσιτετραώρου. Σκοπός της εργασίας, είναι η ρύθμιση της θερμοκρασίας σ’ αυτές τις τιμές, καταναλώνοντας παράλληλα την ελάχιστη δυνατή ενέργεια, μέσω της χρήσης του προβλεπτικού ελέγχου (MPC). Επιπλέον, διερευνώνται η ταχύτητα σύγκλισής της, το σφάλμα μετά την προσέγγισή της, καθώς και η παροχή αέρα του ελέγχου -τόσο για τις μονές όσο και για τις ζυγές θερμικές ζώνες του κτηρίου- και συγκρίνονται με τα αποτελέσματα που προκύπτουν από τη χρήση του ON-OFF ελέγχου, υπό την επίδραση της κάθε διαταραχής. Γι’ αυτό εξετάζονται οι πιο πιθανές διαταραχές, οι οποίες ενσωματώθηκαν σε ένα διγραμμικό μοντέλο που χρησιμοποιείται από τον προβλεπτικό έλεγχο (MPC). Επειδή το συγκεκριμένο μοντέλο δημιουργεί ένα μη κυρτό πρόβλημα βελτιστοποίησης, γραμμικοποιείται με χρήση της μεθόδου διαδοχικής γραμμικοποίησης και, στη συνέχεια, κυρτοποιείται με τη μέθοδο της αποδυνάμωσης McCormick. Από τις αναλύσεις προκύπτει ότι οι μονές θερμικές ζώνες συγκλίνουν καλύτερα και ταχύτερα στην επιθυμητή θερμοκρασία, ενώ ο MPC έλεγχος είναι πιο αποδοτικός από τον ON-OFF. Επιπλέον, καταναλώνεται λιγότερη ενέργεια με χρήση της μεθόδου διαδοχικής γραμμικοποίησης, ενώ οι θερμικές ζώνες προσεγγίζουν λίγο καλύτερα την επιθυμητή θερμοκρασία, σε σύγκριση με τη μέθοδο αποδυνάμωσης McCormick, υπό την επίδραση του συνόλου των διαταραχών. Τέλος, συμπεραίνεται η σθεναρότητα του ελέγχου.