一次回风空调系统房间动态热力参数的仿真研究和节能分析

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　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。

　　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、一次回风空调房间

　　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：

　　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。

　　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

　　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。 结果表明， 由于室外温度的影响，变内热源比恒内热源更容易调节供热量的增加或减小，从而使室内温度、空气质量很快达到平稳状态，同时也节约了能源。设有一次性回风系统的空调房间，室内温度比无回风时更容易达到平稳状态，回风量越大，达到平稳状态所需的时间越短；供热过程中，回风量越大，室内温度越高；制冷过程中，回风量越大，室内温度越低，从而也达到节能的目的。

　　符号说明：U——内能（J）； M——质量（kg）；

　　Cp——定压比热（J/kgK）； Cv——定容比热（J/kgK）；

　　T——温度（K）； t——时间（h）；

　　k——换热系数（J/m2hK）； V——体积（m3）；

　　A——换热面积（m2）； R——气体常数；

　　Q——热量（J）

　　下标：

　　in——室内的； i——送风；

　　o——排风； r——回风；

　　2——室外的； n—— 房间内热源；

　　s—— 回风能量损失