主要内容

房屋热模型

这个例子说明了如何使用的Simulink创建一所房子的热模型金宝app。该系统模型的户外环境,房子的热特性,和房子供暖系统。

sldemo_househeat_data.m文件中的模型工作区进行初始化数据。要进行更改,您可以直接编辑模型工作区或编辑该文件并重新加载模型工作区。要查看模型工作区,在Simulink编辑器金宝app造型选项卡,单击模型浏览器

开放模式

首先,打开sldemo_househeat模型。

初始化模式

该模型计算的一般住宅取暖费。打开模型加载有关从房子的信息sldemo_househeat_data.m文件。该文件执行以下操作:

  • 定义房子的几何形状(大小,窗口数)

  • 指定的房子材料的热性能

  • 计算房屋的热阻

  • 提供加热器的特性(热空气的温度,流量)

  • 定义电力成本(0.09美元/千瓦时)

  • 初始室温(20ºC = 68ºF)

  • 笔记:时间以小时为单位。某些量,如空气流量,是以小时(而不是秒)来表示的。

模型组件

设置点

设置点是一个常量块。它规定了室内必须保持的温度。缺省值为70ºF。温度以ºF给出。模型将温度转换为ºC。

恒温器

温控器子系统包含一个继电器块。恒温器允许5华氏度的波动高于或低于所需室温。如果空气温度下降到低于65华氏度,在加热器的恒温器匝。

打开恒温器子系统。

加热器

加热器子系统模型恒定的空气流量,Mdot,其在指定的sldemo_househeat_data.m文件。恒温器信号打开或关闭所述加热器。当加热器开启时,它吹热风在MDOT(1KG /秒默认=3600公斤/小时)的恒定流量温度剧场(50ºC= 122°F通过默认值)。等式1表示的热流进入房间。

等式1

$$ \压裂{dQ的} {DT} = \左(T_ {加热器}  -  {T_房间} \右)\ CDOT MDOT \ CDOTÇ$$

$$ \压裂{dQ的} {DT} = \ {MBOX来自加热器的热量流入房间} $$

$$ C = \ {MBOX在恒定压力下的空气的热容量} $$

$$ MDOT = \ {MBOX空气质量流通过加热器速率(千克/小时)} $$

$$ T_ {加热器} = \ {MBOX从加热器的热空气的温度} $$

$$ T_ {室} = \ {MBOX当前室内空气温度} $$

打开加热器子系统。

成本计算器

成本计算器是一个增益块。成本计算器集成了由能源成本随着时间的推移和相乘的热流。该模型绘制在PlotResults范围的加热成本。

房子

房子是计算室温变化的子系统。它考虑从加热器和热损失到环境中的热流。热损失和温度时间的导数是由方程2表示。

公式2

左($ $ \ \压裂{dQ} {dt} \右)_{损失}= \压裂{T_{房间}识别-T_{出来}}{R_ {eq}} $ $

$$ \压裂{DT_ {室}} {DT} = \压裂{1} {{M_空气} \ CDOTÇ} \ CDOT \左(\压裂{dQ_ {加热器}} {DT}  -  \压裂{dQ_ {损失}} {DT} \右)$$

$$ M_ {空气} = \ {MBOX屋内空气质量} $$

$R_{eq} = \mbox{房屋的等效热阻}$$

打开房子子系统。

模型环境

为了模拟环境,该模型使用了具有无限热容和时变温度的散热片Tout。恒阻室外平均温度室外平均气温。日温度变化正弦波块产生日室外温度波动。你可以改变这些参数,看看它们是如何影响加热成本的。

运行仿真和可视化结果

运行仿真。使用PlotResults范围来可视化结果。该范围绘制了热量成本和室内与室外的温度。室外温度呈正弦变化。室内温度保持在设置值的5℃以内。时间轴以小时为单位。

根据这个模型,这将花费大约30 $加热房子两天。尝试改变参数,观察系统的响应。

下一步

该模型计算的供热成本。如果外部空气的温度比室温高,室内温度将超过所需的设定点。

可修改为包含空调。可将空调实现为修改后的加热器。为此,将如下参数添加到sldemo_househeat_data.m

  • 冷风输出

  • 从空调机的流的温度

  • 空调效率

要同时控制空调和加热器,请修改恒温器。

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