Řízení teploty v chytré domácnosti

Abstract

Práce se zaměřuje na vývoj tepelného modelu vybraného inteligentního domu. Hlavním cílem je návrh regulátorů pro řízení teploty v budově, které umožňují dosažení tepelného komfortu a zároveň snižují spotřebu energie. Za účelem lepšího pochopení stavby domu jsou vytvořeny orientační modely interiéru obou podlaží a jejich 3D modely v softwaru SolidWorks na základě vlastních znalostí a dostupných výkresů. Dále jsou sestaveny tabulky zahrnující jednotlivé konstrukční prvky domu, jejich tloušťku, použité materiály a jejich tepelné vlastnosti. Na základě těchto dat byl vytvořen tepelný model budovy v prostředí MATLAB Simulink s využitím nadstavby Simscape. Model je otestován simulací 24hodinového provozu s využitím reálných dat. Výsledkem této práce je simulace tepelného chování místností, která umožňuje prognózu při různých vnějších a vnitřních podmínkách. Na základě těchto simulací je realizován modelově orientovaný návrh regulátorů pro efektivní řízení teploty v chytré domácnosti.

This thesis focuses on developing a thermal model of a selected smart home. The main objective is to design controllers for temperature control in the building, enabling thermal comfort while reducing energy consumption. To better understand the house structure, indicative models of the interiors of both floors are created, including their 3D representations in SolidWorks software, based on personal expertise and available drawings. Furthermore, tables listing the house’s various structural elements, thicknesses, materials, and thermal properties are compiled. With these data, a thermal model of the building is developed in MATLAB Simulink using the Simscape extension. The model is tested by simulating 24-hour operation with real data inputs. The outcome of this thesis is a simulation of the rooms’ thermal behavior, enabling predictions under varying external and internal conditions. Based on these simulations, a model-based controller design is implemented to ensure efficient temperature control in the smart home.