一次回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)房間動態(tài)熱力參數(shù)的仿真研究和節(jié)能分析

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　前言

　　空調(diào)的耗能量占國民經(jīng)濟的比例是可觀的，節(jié)約能源勢在必行。傳統(tǒng)的空調(diào)設(shè)計方法，計算選用設(shè)備時往往取安全系數(shù)較大；一些已投入使用的高檔建筑，絕大部分時間內(nèi)設(shè)備處于部分負荷的低效率高能耗運行狀態(tài)。因此，許多研究者在預(yù)測和分析空調(diào)耗能系統(tǒng)動態(tài)特性（負載）和供能裝置的匹配方面做了大量工作。本文從熱動力學(xué)角度出發(fā)，建立帶有一次回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的房間的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，從理論上對一次性回風(fēng)系統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)動態(tài)特性進行模擬、預(yù)測和分析。

　　數(shù)學(xué)模型建立選取空調(diào)房間為對象，以墻壁內(nèi)壁面作為控制容積。在下面假設(shè)下建立數(shù)學(xué)模型：

　　（1）空氣看作理想氣體；

　?。?）房間地面五個墻壁使用相同材料，地面鋪設(shè)隔熱較好的建材；

　?。?）僅考慮室內(nèi)氣體熱容變化， 不考慮建筑材料的熱容變化；

　?。?）無輻射傳熱。

　　2、一次回風(fēng)空調(diào)房間

　　2.1 一次回風(fēng)過程無能量損失后房間溫度動態(tài)模型：

　　2.2 一次回風(fēng)過程中有能量損失后房間溫度動態(tài)模型：

　　2.3 室外溫度回歸表達式：

　　3、結(jié)果和討論將上述方程組聯(lián)立求解， 輸入初始值，可以得到模擬和預(yù)測的結(jié)果。

　　3.1 送室外新風(fēng)并內(nèi)置變熱源：

　　3.2 房間供熱送風(fēng)并設(shè)有一次性回風(fēng)系統(tǒng)，回風(fēng)無能量損失：

　　在送恒定量空調(diào)風(fēng)的基礎(chǔ)上，建立一次回風(fēng)系統(tǒng)，并在此過程中不考慮回風(fēng)與室外空氣發(fā)生熱交換，即回風(fēng)無能量損失。

　　3.3 房間供熱送風(fēng)并設(shè)有一次性回風(fēng)系統(tǒng)，回風(fēng)有能量損失

　　4、結(jié)論

　　在建立的動態(tài)數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上， 對一次回風(fēng)空調(diào)房間的熱力動態(tài)參數(shù)進行模擬和分析，并作了節(jié)能性的討論。 結(jié)果表明， 由于室外溫度的影響，變內(nèi)熱源比恒內(nèi)熱源更容易調(diào)節(jié)供熱量的增加或減小，從而使室內(nèi)溫度、空氣質(zhì)量很快達到平穩(wěn)狀態(tài)，同時也節(jié)約了能源。設(shè)有一次性回風(fēng)系統(tǒng)的空調(diào)房間，室內(nèi)溫度比無回風(fēng)時更容易達到平穩(wěn)狀態(tài)，回風(fēng)量越大，達到平穩(wěn)狀態(tài)所需的時間越短；供熱過程中，回風(fēng)量越大，室內(nèi)溫度越高；制冷過程中，回風(fēng)量越大，室內(nèi)溫度越低，從而也達到節(jié)能的目的。

　　符號說明：U——內(nèi)能（J）； M——質(zhì)量（kg）；

　　Cp——定壓比熱（J/kgK）； Cv——定容比熱（J/kgK）；

　　T——溫度（K）； t——時間（h）；

　　k——換熱系數(shù)（J/m2hK）； V——體積（m3）；

　　A——換熱面積（m2）； R——氣體常數(shù)；

　　Q——熱量（J）

　　下標(biāo)：

　　in——室內(nèi)的； i——送風(fēng)；

　　o——排風(fēng)； r——回風(fēng)；

　　2——室外的； n—— 房間內(nèi)熱源；

　　s—— 回風(fēng)能量損失