Розробка моделі нейронної мережі для автоматизованої HVAC системи на основі зібраних даних

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2025.326909

Ключові слова:

контроль мікроклімату, HVAC-автоматизація, машинне навчання, енергоефективність, нейронні мережі

Анотація

Об’єктом дослідження є системи вентиляції та кондиціонування, яка виступає об’єктом збору даних для розробки на їх основі моделі нейронної мережі. Основна увага приділена вибору алгоритму, збору даних для навчання моделі нейронної мережі на основі програмного пакета MATLAB, для спрощення процесу розробки моделі.

Головною проблемою, яка була розглянута в дослідженні, є складність побудови математичних моделей для систем вентиляції та кондиціонування. Традиційні підходи вимагають значних обчислювальних ресурсів та глибокого аналізу фізичних процесів, що ускладнює їхню розробку та практичне використання.

Результати дослідження показують один з підходів до створення моделі систем вентиляції та кондиціонування з використанням нейронних мереж. Запропонований підхід забезпечує швидке навчання моделі на основі реальних даних, що в подальших дослідженнях дозволить адаптувати систему до змінних умов експлуатації та підвищувати її ефективність.

Отримані результати пояснюються тим, на відміну від класичних математичних моделей, які потребують точного формулювання всіх залежностей та параметрів, нейронні мережі здатні апроксимувати складні нелінійні функції без необхідності повного розуміння фізичних процесів.

Запропонований підхід може бути використаний для систем вентиляції та кондиціонування за умови наявності достатнього обсягу даних для навчання нейронної мережі. Також важливим є інтеграція такої системи із контролерами та SCADA-системами, які забезпечують оперативний збір параметрів з середовища. Використання нейромережевих моделей особливо ефективне в розумних будівлях, промислових об’єктах та енергозберігаючих системах, де важливо оптимізувати витрати енергії та забезпечити комфортні умови для користувачів. Крім того, такі моделі можуть бути впроваджені у хмарні платформи для централізованого управління кліматичними параметрами в різних будівлях або виробничих комплексах.

Біографії авторів

Ілля Вячеславович Величко, Національний університет харчових технологій

Кафедра автоматизації та комп'ютерних технологій систем управління ім. проф. А.П. Ладанюка

Віктор Михайлович Сідлецький, Національний університет харчових технологій

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра автоматизації та комп'ютерних технологій систем управління ім. проф. А.П. Ладанюка

Посилання

  1. Asamoah, P. B., Shittu, E. (2025). Evaluating the performance of machine learning models for energy load prediction in residential HVAC systems. Energy and Buildings, 334, 115517. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2025.115517
  2. Bundo, J., Tola, S., Daci, A. (2024). HVAC/R Systems Modelling: Assessing Mathematical Model for Gas Compressor. Mathematical Modelling of Engineering Problems, 11 (9), 2285–2292. https://doi.org/10.18280/mmep.110901
  3. Yan, L., Chang, X., Wang, N., Zhang, L., Liu, W., Deng, X. (2024). Comparison of Machine Learning and Classic Methods on Aerodynamic Modeling and Control Law Design for a Pitching Airfoil. International Journal of Aerospace Engineering, 2024 (1). https://doi.org/10.1155/2024/5535800
  4. Guo, W., Liang, S., He, Y., Li, W., Xiong, B., Wen, H. (2022). Combining EnergyPlus and CFD to predict and optimize the passive ventilation mode of medium-sized gymnasium in subtropical regions. Building and Environment, 207, 108420. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2021.108420
  5. García Vázquez, C. A., Cotfas, D. T., González Santos, A. I., Cotfas, P. A., León Ávila, B. Y. (2024). Reduction of electricity consumption in an AHU using mathematical modelling for controller tuning. Energy, 293, 130619. https://doi.org/10.1016/j.energy.2024.130619
  6. Chaudhary, G., Johra, H., Georges, L., Austbø, B. (2025). Transfer learning in building dynamics prediction. Energy and Buildings, 330, 115384. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2025.115384
  7. Afram, A., Janabi-Sharifi, F., Fung, A. S., Raahemifar, K. (2017). Artificial neural network (ANN) based model predictive control (MPC) and optimization of HVAC systems: A state of the art review and case study of a residential HVAC system. Energy and Buildings, 141, 96–113. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2017.02.012
  8. Zheng, G., Jia, R., Yi, W., Yue, X. (2025). Multi-step fusion model for predicting indoor temperature in residential buildings based on attention mechanism and neural network. Journal of Building Engineering, 102, 112057. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2025.112057
  9. Lopatko, O., Mykytyn, I. (2016). Neural networks as a tool for the temperature value prediction using transition process. Measuring Equipment and Metrology, 77, 65–70. https://doi.org/10.23939/istcmtm2016.77.065
  10. ROZROBKA MODELI SYSTEMY VENTYLYATSIYI TA KONDYTSIONUVANNYA DLYA REHULYUVANNYA TEMPERATURY TA VOLOHOSTI ZA DOPOMOHOYU NEYRONNYKH MEREZH NA OSNOVI ZIBRANYKH DANYKH DLYA PROTSESU AVTOMATYZATSIYI KERUVANNYA MIKROKLIMATOM. Available at: https://drive.google.com/drive/folders/1avfqXfqOSdkn6ZrbnP97oymGjdkCd_Hd?usp=sharing Last accessed: 14.04.2025
Development of a neural network model for an automated HVAC system based on collected data

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-04-18

Як цитувати

Величко, І. В., & Сідлецький, В. М. (2025). Розробка моделі нейронної мережі для автоматизованої HVAC системи на основі зібраних даних. Technology Audit and Production Reserves, 2(2(82), 21–26. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2025.326909

Номер

Розділ

Інформаційні технології