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。