一次回風空調系統(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

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

　　數(shù)學模型建立選取空調房間為對象，以墻壁內壁面作為控制容積。在下面假設下建立數(shù)學模型：

　?。?）空氣看作理想氣體；

　?。?）房間地面五個墻壁使用相同材料，地面鋪設隔熱較好的建材；

　?。?）僅考慮室內氣體熱容變化， 不考慮建筑材料的熱容變化；

　　（4）無輻射傳熱。

　　2、一次回風空調房間

　　2.1 一次回風過程無能量損失后房間溫度動態(tài)模型：

　　2.2 一次回風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，可以得到模擬和預測的結果。

　　3.1 送室外新風并內置變熱源：

　　3.2 房間供熱送風并設有一次性回風系統(tǒng)，回風無能量損失：

　　在送恒定量空調風的基礎上，建立一次回風系統(tǒng)，并在此過程中不考慮回風與室外空氣發(fā)生熱交換，即回風無能量損失。

　　3.3 房間供熱送風并設有一次性回風系統(tǒng)，回風有能量損失

　　4、結論

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

　　符號說明：U——內能（J）； M——質量（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：

　　in——室內的； i——送風；

　　o——排風； r——回風；

　　2——室外的； n—— 房間內熱源；

　　s—— 回風能量損失