Исследование характеристик генетического алгоритма, применяемого для оптимизации температурного режима отапливаемых помещений

Рассматриваются вопросы энергосбережения в части решения задач с применением методов математической оптимизации, а также исследования математических алгоритмов оптимизации в приложении к данной задаче. Представлен обзор российских и зарубежных работ по теме энергосбережения и оптимизации энергопотребления. Поясняется необходимость решения задач оптимизации теплогидравлических режимов зданий. Приводится математическая постановка задачи оптимизации температурного режима помещений с помощью регулируемых устройств, а также два метода решения поставленной задачи: метод направленного поиска и генетический алгоритм. Приводится описание вышеназванных алгоритмов, включая используемый математический аппарат. Описана целевая функция как среднеквадратичное отклонение температуры отапливаемых помещений. Исследованы различные варианты использования генетического алгоритма. Предложена модификация генетического алгоритма, позволяющая получить лучшие результаты применительно к рассматриваемой задаче. Представлены результаты численного эксперимента для рассматриваемых методов оптимизации. Расчеты проводились для типового здания г. Ижевска при средних расчетных условиях с учетом фактического состояния ограждающих конструкций, системы отопления здания, в том числе отопительных приборов помещений. Проведен сравнительный анализ сходимости итерационного процесса для различных вариантов применения генетического алгоритма и направленного поиска. Сделан вывод о том, что новая модификация позволяет улучшить качество генетического алгоритма. Исследована зависимость сходимости генетического алгоритма от его параметров и предложена модификация данного алгоритма применительно к задаче оптимизации термогидравлических режимов отапливаемых помещений. Исследование представляет практическую ценность с точки зрения возможности использования предложенной методики в системе жилищно-коммунального хозяйства в целях экономии тепловой энергии.