Gaz yakıtlı kombi cihazlarının matematiksel modellemesi

Teknolojinin ve hükümetlerin zorlu talepleri, su ısıtma sektörünü sürekli olarak şekillendirmektedir; bu da yeni yüksek verimli kombiler içeren geniş bir ürün portföyünün ortaya çıkmasına neden olmaktadır. Bu çalışmada hem merkezi ısıtma hem de kullanım sıcak suyu ısıtması için kullanılan çift fonksiyonlu ısıtma cihazlarının matematiksel modellemesi hem kararlı durum (steady-state), hem de kararsız durum (transient) için yapılmıştır. Kararlı durum analizlerinde LMTD ve e-NTU teknikleri kullanılmış, farklı Nusselt sayısı korelasyonlarının modele olan etkileri araştırılmıştır. Kararsız durum analizlerinde ise sistemin ısı transferi davranışını modelleyen 5 farklı kısmi diferansiyel denklem sonlu farklar metoduyla ayrıklaştırılarak çözülmüş, sonuçlar MATLAB programı ile hazırlanan bir arayüz aracılığıyla izlenmiştir. Bu matematiksel model fiziksel kombi sisteminin iki farklı dijital ikizinin oluşturulmasını sağlamıştır. Ayrıca çalışmada modele Oransal İntegral Türevsel Denetleyici (Proportional Integrative Derivative, PID) ve Model Öngörülü Kontrol (Model Predictive Control, MPC) olmak üzere iki farklı kontrol algoritması entegre edilmiş, bu algoritmalar optimize edilerek performansları karşılaştırılmıştır. Geliştirilen matematiksel model deneysel olarak doğrulanmıştır. Doğrulama çalışması sonucunda toplam ısı transferi sapması kararlı durum için %1.64, kararsız durum için %0.7 olarak hesaplanmıştır.