СИСТЕМА КЕРУВАННЯ СОНЯЧНИМ ПОВІТРЯНИМ КОЛЕКТОРОМ
DOI:
https://doi.org/10.31649/1997-9266-2026-186-3-92-98Ключові слова:
повітряний сонячний колектор, IoT-система керування, енергоефективність, мікроконтролер, дистанційне керування, хмарні технологі, мікроклімат приміщенняАнотація
У статті представлено розробку інтелектуальної IoT-системи керування повітряним сонячним колектором, призначеної для підвищення енергоефективності опалення та вентиляції приміщень і забезпечення безпечних параметрів мікроклімату. Актуальність дослідження зумовлена зростанням вартості енергоресурсів, необхідністю скорочення викидів парникових газів та наявністю значного сонячного потенціалу України (середньорічний показник GHI близько 1200 кВт·год/м²), що створює сприятливі умови для впровадження повітряних сонячних колекторів. Проаналізовано сучасні комерційні рішення та встановлено, що більшість з них мають обмежені можливості автоматизації й не забезпечують повноцінного дистанційного моніторингу та захисту від ризику конденсації. Запропоновано архітектуру системи на основі мікроконтролера з підключенням датчиків температури, відносної вологості та концентрації CO₂, а також GSM/NB-IoT-модема для передавання даних у хмарне середовище з використанням захищених протоколів (TLS, AES).Особливу увагу приділено алгоритму запобігання утворенню конденсату шляхом розрахунку температури точки роси за формулою Магнуса–Тетенса та впровадженню логіки прийняття рішень на основі порівняння температурних і вологісних параметрів. Система функціонує в трьох режимах: «опалення та осушення», «термінова вентиляція» та «захист/простій», що дозволяє адаптивно реагувати на зміну умов у приміщенні та зовнішньому середовищі. Передбачено мобільний застосунок для моніторингу показників у реальному часі та віддаленого керування. Реалізовано механізми автентифікації пристрою, шифрування даних і автономної роботи у разі втрати зв’язку. Живлення системи здійснюється від джерела постійної напруги 12 В з резервуванням акумулятором і BMS, що забезпечує безперервність функціонування. Отримані результати підтверджують доцільність застосування розробленої системи для модернізації наявних повітряних сонячних колекторів та впровадження в житлових і малих комерційних об’єктах з метою підвищення енергоефективності та підвищення якості внутрішнього повітря.
Посилання
A. K. Prasad, and M. K. Singh, “Design and analysis of different types of solar collector for solar air dryer: A review,” 2022 1st IEEE International Conference on Industrial Electronics: Developments & Applications (ICIDeA), Bhubaneswar, India, 2022, pp. 169-174, https://doi.org/10.1109/ICIDeA53933.2022.9970183 .
A. E. Rafaat, A. A. M. Hassan, D. A. Kotin, A. A. Z. Diab, and E. A. A, “Novel Models on Packed Bed Solar Air Collectors,” 2022 Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus), Saint Petersburg, Russian Federation, 2022, pp. 853-857, https://doi.org/10.1109/ElConRus54750.2022.9755772 .
Global Solar Atlas / World Bank Group. [Electronic resource]. Available: https://globalsolaratlas.info/ .
American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers. (2021). ANSI/ASHRAE Standard 160-2021—Criteria for Moisture-Control Design Analysis in Buildings. [Electronic resource]. Available: https://basc.pnnl.gov/library/criteria-moisture-control-design-analysis-buildings-ansiashrae-160-2021 .
A.W.T. Barenburg, Psychrometry and Psychrometric Charts, 3rd Edition, Cape Town, S.A.: Cape and Transvaal Printers Ltd., 1974.
M. Lubbers, P. Koopman, and R. Plasmeijer, “Multitasking on Microcontrollers using Task Oriented Programming,” 2019 42nd International Convention on Information and Communication Technology, Electronics and Microelectronics (MIPRO), Opatija, Croatia, 2019, pp. 1587-1592, https://doi.org/10.23919/MIPRO.2019.8756711 .
А. В. Бруско, і О. Ю. Мирончук, «Особливості реалізації багатозадачності на платформах Raspberry Pi та Arduino,» Вісник Вінницького політехнічного інституту, № 5, с. 80-85, 2022. https://doi.org/10.31649/1997-9266-2022-164-5-80-85 .
G. Singh, R. Das, and A. Singh, “Application of Artificial Neural Network in Renewable Energy-Based Building Cooling Systems,” 2024 IEEE Third International Conference on Power Electronics, Intelligent Control and Energy Systems (ICPEICES), Delhi, India, 2024, pp. 666-671, https://doi.org/10.1109/ICPEICES62430.2024.10719162 .
O. Myronchuk, O. Shpylka, D. Strukov, and A. Petrovskyi, “Neural Network for Channel Frequency Response Estimation in OFDM Communication Systems,” 2022 IEEE 9th International Conference on Problems of Infocommunications, Science and Technology (PIC S&T), Kharkiv, Ukraine, 2022, pp. 54-58, https://doi.org/10.1109/PICST57299.2022.10238631 .
R. Du, S. Magnusson, and C. Fischione, “The Internet of Things as a Deep Neural Network,” in IEEE Communications Magazine, vol. 58, no. 9, pp. 20-25, September 2020, https://doi.org/10.1109/MCOM.001.2000015 .
##submission.downloads##
-
pdf
Завантажень: 0
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, згодні з такими умовами:
- Автори зберігають авторське право і надають журналу право першої публікації.
- Автори можуть укладати окремі, додаткові договірні угоди з неексклюзивного поширення опублікованої журналом версії статті (наприклад, розмістити її в інститутському репозиторії або опублікувати її в книзі), з визнанням її первісної публікації в цьому журналі.
- Авторам дозволяється і рекомендується розміщувати їхню роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їхньому сайті) до і під час процесу подачі, оскільки це сприяє продуктивним обмінам, а також швидшому і ширшому цитуванню опублікованих робіт (див. вплив відкритого доступу).
