Wykorzystanie sieci neuronowych do sterowania procesów cieplnych w budynkach

Realizacja projektu przewidziana jest w latach 2013-2015. Wyniki badań zostaną wykorzystane i wdrożone przez Konsorcjanta, reprezentanta przemysłu, który za nabycie praw do produkcji powstałego urządzenia wnosi wkład własny w wysokości ~20% kosztów projektu.

Prace nad zastosowaniem regulacji predykcyjnej w systemach ciepłowniczych i ogrzewczych są prowadzone przez różne ośrodki już od wielu lat, jednak do chwili obecnej nie udało się uzyskać zadawalających rozwiązań. Zastosowanie nowego regulatora neuronowego będzie miało istotny wpływ na zużycie ciepła w budynkach, co bezpośrednio wiąże się z kosztami eksploatacji, a oprócz tego zapewni odpowiednie warunki komfortu cieplnego. Obecnie stosowane rozwiązania, w których wykorzystywane są proste algorytmy regulacji nie spełniają wymagań dotyczących jakości regulacji oraz sposobu zarządzania energią. Istnieje zatem potrzeba poszukiwania innych rozwiązań.

Procesy cieplne w budynku charakteryzują się właściwościami nieliniowymi i niestacjonarnymi, ponadto występuje w nich duża zmienność parametrów wraz ze zmianą punktu pracy układu. W takich przypadkach zalecane jest sterowanie adaptacyjne z wykorzystaniem sieci neuronowych. Prace dotyczące tych zagadnień są prowadzone na Wydział Inżynierii Środowiska PW już od wielu lat. Obejmują one badania laboratoryjne, badania doświadczalne w obiektach rzeczywistych oraz szerokie badania symulacyjne. Opracowany został model regulatora neuronowego, który poddano badaniom laboratoryjnym oraz doświadczalnym w układach rzeczywistych. Otrzymano w pełni satysfakcjonujące wyniki badań.

Obecnie w ramach projektu badawczego powstaje model prototypu regulatora neuronowego. Zgodnie z przyjętymi założeniami, regulator neuronowy przeznaczony będzie do sterowania węzłów ciepłowniczych i będzie realizował wiele funkcji. Podstawowe z nich to algorytmy regulacji procesów cieplnych w budynkach, sterowanie, zarządzanie energią, zbieranie i przetwarzanie danych, wizualizacja przebiegów wielkości, czy identyfikacja obiektu regulacji. Predykcyjny regulator neuronowy przeznaczony do sterownia procesów cieplnych w budynkach będzie urządzeniem w pełni innowacyjnym, który znajdzie zastosowanie zarówno w kraju jak i zagranicą. Ze względu na powszechne stosowanie ciepłownictwa centralnego w wielu krajach przyczyni się on do oszczędności energii i wpłynie na ograniczenie emisji zanieczyszczeń do atmosfery.

Praca badawcza wdrożeniowa do zastosowań przemysłowych w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka POIG 01.03.01‑ 14/88/12-00 pt. „Wykorzystanie sieci neuronowych do sterowania procesów cieplnych w budynkach”