ІНТЕЛЕКТУАЛЬНА СИСТЕМА ЕНЕРГОЕФЕКТИВНОГО КЕРУВАННЯ МІКРОКЛІМАТОМ ОПЕРАЦІЙНИХ БЛОКІВ ЗАКЛАДІВ ОХОРОНИ ЗДОРОВ’Я В УМОВАХ ОБМЕЖЕНОГО ЕНЕРГОЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

Анотація

У статті розроблено концепцію та математичне забезпечення інтелектуальної системи енергоефективного керування мікрокліматом операційних блоків закладів охорони здоров’я (ЗОЗ) в умовах обмеженого енергозабезпечення – актуальної проблеми для лікарень України в умовах воєнного часу, спричиненої систематичними пошкодженнями енергетичної інфраструктури, віяловими відключеннями електроенергії та необхідністю безперервного функціонування критичних підрозділів хірургічного профілю. Обґрунтовано, що традиційні підходи до керування системами опалення, вентиляції та кондиціонування повітря (ОВК), орієнтовані на цілодобове підтримання фіксованих параметрів, не відповідають сучасним викликам та потребують принципового перегляду з урахуванням динаміки операційного циклу, змінної окупації приміщення та нестабільності енергозабезпечення.

Запропоновано багаторівневу архітектуру системи, що охоплює: IoT-моніторинг параметрів повітряного середовища (температура, відносна вологість, швидкість руху повітря, концентрація CO₂ та PM2.5 з використанням розподіленої сенсорної мережі; нечіткий регулятор на базі індексів PMV/PPD, який забезпечує адаптивне керування кліматичними параметрами з урахуванням нелінійності процесів теплообміну та суб’єктивного сприйняття комфорту медичним персоналом; менеджер енергетичних пріоритетів для роботи в режимах обмеженої потужності з ієрархічним ранжуванням споживачів за критеріями клінічної критичності; а також багатокритеріальний оптимізатор на основі генетичного алгоритму NSGA-II, що мінімізує споживання електроенергії за умови дотримання санітарно-гігієнічних вимог згідно з ДБН В.2.2-10 та стандартом ASHRAE 170, а також мінімізації ризику виникнення інфекцій хірургічної ділянки (SSI) через контроль кратності повітрообміну та концентрації аерозольних частинок.

Розроблено математичну модель, що описує взаємозв’язок між параметрами мікроклімату, енергоспоживанням ОВК-системи та інтегральним показником епідеміологічного ризику, з формалізацією обмежень у вигляді функцій приналежності для нечіткого виводу. Математичне моделювання та обчислювальні експерименти на базі реального пілотного об’єкта у Вінницькій області свідчать, що впровадження запропонованої системи забезпечує зниження споживання енергії системою ОВК на 38–62% порівняно з традиційним цілодобовим режимом за збереження PMV у діапазоні ±0.5 упродовж не менше 95% операційного часу та дотримання нормативних показників бактеріальної контамінації повітря. Отримані результати мають практичне значення для проєктування та модернізації інженерних систем лікарень в умовах відновлення критичної інфраструктури України.