Синергетический подход в управлении инженерными системами зданий

Куликов С.В., Шилкина С.В. Московский государственный строительный университет.

Синергетический подход при принятии организационно-управленческих решений по управлению инженерными системами зданий и сооружений.
Количество используемых человечеством природных ресурсов значительно растет, а общее количество ресурсов нашей планеты неуклонно сокращается из-за их потребления, зачастую неоправданного. Неизбежным следствим является неминуемое повышение тарифов на эти ресурсы. Электроэнергия - один из самых необходимых и потребляемых ресурсов, на экономию которого следует обратить особое внимание. Поэтому вопросы энергосбережения в строящихся зданиях и сооружениях являются чрезвычайно важными в настоящее время и будут изучаться на протяжении всего периода исследования по данной тематике.

С каждым годом все более и более актуальными и значимыми становятся задачи поддержания необходимых параметров микроклимата помещений в зданиях, сооружениях при минимальном потреблении энергии. На первый план здесь выходят организационно-технические решения по управлению инженерными системами возводимых зданий и сооружений с учетом синергетического подхода, который предполагает учет суммирующего эффекта взаимодействия двух или более факторов, характеризующихся тем, что их действие значительно превосходит эффект, если бы каждый компонет воздействовал отдельно и они просто суммировались. Отметим три основных процесса в синергетическом действии - это адекватное планирование и правильная организация, эффективный обмен оперативной информацией между подсистемами, диспетчерами организации, текущая координация работы оборудования и персонала. Приоритетом при рассмотрении и принятии решений по управлению обладают системы отопления, горячего водоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха, поскольку являются наиболее затратными и, вместе с тем, обладают большим количеством резервных возможностей.

Эффективным направлением достижения успеха в рассматриваемой области исследования является интегрирование инженерных систем зданий и сооружений в единую сеть управления. Исследовательская работа подразумевает создание и внедрение в строительную практику интегрированной системы управления зданиями, сооружениями (ИСУ). Только комплексный синергетический подход к исследованиям проблемных участков может дать наибольшую экономию эксплуатационных расходов. За счет того, что весь инженерно-технический комплекс контролируется не локальной автоматикой, а единой системой, становится возможным не только объединить и согласовать работу всех узлов, машин, механизмов и программных средств управления, но и гибко подстраиваться под постоянно меняющиеся условия эксплуатации. Разработка эффективных организационно-технических решений позволит унифицировать различные модули ИСУ, повысить возможность интеграции оборудования всех групп интеллектуальных систем, в результате чего появится возможность получения синергетического эффекта.

Считается, что за счет создания единой платформы объединения различных комплексов оборудования и техники, появится возможность использования уже существующей вычислительной сети, вместо необходимости создания параллельных систем. Эффективный обмен данными о рабочей среде и собственном состоянии позволит составить более полную картину о фактических характеристиках объекта, понять причины возникновения избыточного потребления топливно-энергетических ресурсов и разработать наиболее эффективные стратегии их устранения. Сравнения статистических данных о работе различных объектов позволит сделать обобщающие выводы и на их основе разработать эталонные модели с указанием удельных характеристик по потреблению тепловой, электрической и других форм энергии на производство единицы продукции или оказания услуг с анализом влияющих факторов. Развивая систему коммуникаций между энергоемкими механизмами, установками и комплексами, можно будет таким образом скоординировать расписание их работы, последовательность функционирования, рабочую загрузку, что это позволит существенно снизить пиковую нагрузку на обслуживающие сети.

Анализ синергетических факторов, на наш взгляд, будет способствовать обоснованному выбору критерия оптимальности в последующих разделах исследовательской работы, связанных с планированием и проведением эксперимента, написанием программ и расчетов, анализом экспериментальных массивов данных.
Экономия одной единицы потребления электрической энергии в итоге даёт многократное сокращение общей потрености на базовые энергоносители в соответствующем энергетическом эквиваленте. А для экономии энергии требуются инвестиции в несколько раз меньшие, чем их вложения генерацию эквивалентного количества энергии. В дальнейшей работе предполагается построить кибернетическую модель, дать математическое описание технологических процессов подсистем в здании, осуществить синтез двух видов моделирования на уровне объекта и системы. Математическое моделирование рассматриваемого процесса будет включать разработку математической модели объекта управления и управляющей системы. Синтез двух моделей позволит выбрать и принять наилучшее организационно-техническое решение по управлению.