主要内容

房屋的热模型

此示例显示如何使用Simulink®创建房屋的热模型。金宝app该系统塑造了室外环境,房屋的热特性,以及房屋加热系统。

sldemo_househeat_data.m.m.文件初始化模型工作区中的数据。要进行更改,您可以直接编辑模型工作区或编辑文件并重新加载模型工作区。要查看模型工作区,请从Simulink编辑器金宝app造型选项卡,单击模型探险家

开放式

首先,打开sldemo_househeat.模型。

初始化模型

该模型计算通用房屋的加热成本。打开模型从中加载有关房屋的信息sldemo_househeat_data.m.m.文件。该文件执行以下操作:

  • 定义房屋几何(大小,窗口数)

  • 指定房屋材料的热特性

  • 计算房屋的热阻

  • 提供加热器特性(热空气的温度,流速)

  • 定义电力成本(0.09 $ / KWHR)

  • 指定初始室温(20ºC=68ºF)

  • 笔记:时间以小时为单位给出。某些数量,如空气流速,每小时表达每小时(不是每秒)。

模型组件

设定点

设定点是常量块。它指定了必须在室内维护的温度。默认情况下,它是70ºF。温度在ºF中给出。该模型将温度转换为ºC。

恒温器

恒温器子系统包含继电器块。恒温器允许高于或低于所需室温的5ºF的波动。如果空气温度降至65ºF以下,则恒温器会打开加热器。

打开恒温器子系统。

加热器

加热器子系统模拟恒定的空气流量,MDOT.,它在其中指定sldemo_househeat_data.m.m.文件。恒温器信号打开或关闭加热器。当加热器打开时,它以MDOT的恒定流量(默认为50ºC=122ºF)在温度剧院(50ºC=122ºF)下吹动热空气(默认情况下1kg / sec = 3600kg / hr)。等式1表示热流进入房间。

等式1

$$ \ FRAC {DQ} {dt} = \ left(t_ {加热器}  -  t_ {room} \右)\ cdot mdot \ cdot c $$

$$ \ frac {dq} {dt} = \ mbox {从加热器中的热量流入房间} $$

$$ c = \ mbox {恒压空气的热量} $$

$$ mdot = \ mbox {空气质量流量通过加热器(kg / hr)} $$

$$ T_ {加热器} = \割框{来自加热器的热空气的温度} $$

$$ t_ {room} = \ mbox {Current Room Air温度} $$

打开加热器子系统。

成本计算器

成本计算器是增益块。成本计算器随着时间的推移整合热流并将其乘以能量成本。模型绘制了斑点范围的加热成本。

房子是一个计算室温变化的子系统。考虑到加热器的热流和对环境的热损失进行热流。热损失和温度时间衍生物由等式2表示。

等式2

左(\ FRAC {DQ} {dt} \右)_ {损失} = \ FRAC {T_ {room} -T_ {out}} {r_ {eq}} $$

$$ \ frac {dt_ {room}} {dt} = \ frac {1} {m_ {air} \ cdot c} \ cdot \ left(\ frac {dq_ {加热器} {dt}  -  \ frac {dq_ {损失}}} {dt} \右)$$

$$ m_ {air} = \ mbox {房子里面的空气} $$

$$ r_ {eq} = \ mbox {屋的等效热阻} $$

打开子系统。

模型环境

为了模拟环境,模型使用具有无限热容量和时间变化温度的散热器。常量块AVG室外温度指定户外的平均气温。每日温度变化正弦波块会产生每日户外温度波动。您可以改变这些参数,并了解它们如何影响加热成本。

运行模拟和可视化结果

运行模拟。使用PlotResults范围可视化结果。范围绘制了热成本和室内与户外温度。温度户外变化正弦。室内温度仍然在设定点的5ºC范围内。时间轴是数小时的。

据这个模式说,加热房子两天的价格约为30美元。尝试改变参数并观察系统响应。

下一步

此模型仅计算加热成本。如果外部空气的温度高于室温,则室温将超过所需的设定点。

您可以修改此模型以包含空调。您可以将空调作为改进的加热器实施。为此,请添加以下参数sldemo_househeat_data.m.m.

  • 冷空气输出

  • 来自空调的流的温度

  • 空调效率

控制空调和加热器,修改恒温器。

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