一次性回风系统空调系统动态特性的分析

1、前言 空调的耗能量占国民经济的比例是可观的,节约能源势在必行。传统的空调设计方法, 计算选用设备时往往取安全系数较大; 一些已投入使用的高档建筑,绝大部分时间内设备处于部分负荷的低效率高能耗运行状态。因此,许多研究者在预测和分析空调耗能系统动态特性(负载)和供能装置的匹配方面做了大量工作。 本文从热动力学角度出发,建立带有一次回风空调系统的房间的动态数学模型,从理论上对一次性回风系统空调系统动态特性进行模拟、预测和分析。2 数学模型建立 选取空调房间为对象,以墙壁内壁面作为控制容积。在下面假设下建立数学模型: (1) 空气看作理想气体;(2)房间地面五个墙壁使用相同材料,地面铺设隔热较好的建材;(3)仅考虑室内气体热容变化, 不考虑建筑材料的热容变化;(4)无辐射传热。 2.1 一次回风过程无能量损失后房间温度动态模型: 2.2 一次回风过程中有能量损失后房间温度动态模型: 2.3 室外温度回归表达式:3 结果和讨论 将上述方程组联立求解, 输入初始值,可以得到模拟和预测的结果。 3.1 送室外新风并内置变热源: 模拟结果显示, 以恒定的内热源加热时,在室外条件的影响下, 使室内的的温度波动较大。因此, 该研究中,选取不同的变内热源 ,对室内温度 有着实质性影响。 6在0 - 12小时内供热量按正弦曲线逐增,温度上升明显;在12 -24小时内供热量按某一曲线逐减,而且在17-24小时内和T2的双重影响使室内温度近似直线下降到最低点,整个加热过程 最大 近似4K,波动较大。在递增内热源周期,如 7、 8、 9、 10系列, 曲线较平坦,分析后取 10加热较为合理。但是 10在18点过后下降而引起 明显降温,说明在18点过后应继续按递增曲线方式供热, 11符合实际要求。因此,根据室外温度变化而动态地改变供热量,既可使 趋于平稳,又可节能。 3.2 房间供热送风并设有一次性回风系统,回风无能量损失: 在送恒定量空调风的基础上,建立一次回风系统,并在此过程中不考虑回风与室外空气发生热交换,即回风无能量损失。 空调房间建立一次回风系统,比较无回风、有回风以及加大回风时相应的 0、 1、 2、 3可发现,越增加回风量,室内温度越容易达到平稳状态,且平均温度有所上升。在20点左右, 1, 2, 3三线趋向于同一温度并保持以后时段温度不变,故回风量越大, 越容易达到平稳时刻。 3.3 房间供热送风并设有一次性回风系统,回风有能量损失 在一次回风中, 所回之风与室外空气发生热交换,即回风有能量损失。先假设回风温度 与 的温度差为恒定值(如 、2或3), 0, 1, 2三条曲线在6-8时分别进入平稳状态,之后,三条曲线变化趋势基本相同,彼此温差也保持在1-2 。 是关于t的拟合温度,由于温差较小, 3更快达到平稳状态。 4 结论: 在建立的动态数学模型基础上, 对一次回风空调房间的热力动态参数进行模拟和分析,并作了节能性的讨论。