主要内容

房子的热模型

开放模式

这个例子展示了如何使用Simulink®创建一个房子的热模型金宝app。该系统模拟了室外环境、房屋的热特性和房屋供暖系统。

的sldemo_househeat_data.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空间，或者编辑文件并重新加载模型工作空间。要查看模型工作空间，请从Simulink Editor中金宝app建模选项卡上,单击模型浏览器．

开放模式

首先，打开sldemo_househeat模型。

初始化模型

这个模型计算了一个普通房屋的供暖费用。打开模型从sldemo_househeat_data.m文件。该文件的功能如下:

  • 定义房子的几何形状(大小，窗户数量)

  • 指定房屋材料的热特性

  • 计算房子的热阻

  • 提供加热器特性(热风温度，流量)

  • 定义电力成本(0.09美元/千瓦时)

  • 初始室温(20ºC = 68ºF)

  • 注意:时间是以小时为单位的。某些量，如空气流速，以每小时(而不是每秒)表示。

模型组件

设置点

设定点是一个常量块。它规定了室内必须保持的温度。默认值为70ºF。温度以ºF为单位。该模型将温度转换为ºC。

恒温器

恒温器子系统包含一个继电器块。恒温器允许5ºF的波动高于或低于所需的室温。如果空气温度低于65ºF，恒温器就会打开加热器。

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速，Mdot中指定的sldemo_househeat_data.m文件。恒温器信号打开或关闭加热器。加热器开启时，以剧场温度(默认50ºC = 122ºF)， Mdot恒定流量(默认1kg/sec = 3600kg/hr)的方式吹出热风。公式1表示进入房间的热流。

方程1

$ $ \压裂{dQ} {dt} = \离开(T_{加热器}识别- T_{房间}\右)识别\ cdot Mdot \ cdot美元加元

$$\frac{dQ}{dt} = \mbox{从加热器进入房间的热流}$$

$$c = \mbox{恒压空气热容}$$

$$Mdot = \mbox{通过加热器的空气质量流速(kg/hr)}$$

$$T_{加热器}= \mbox{加热器的热风温度}$$

$$T_{房间}= \mbox{当前房间空气温度}$$

打开加热器子系统。

成本计算器

成本计算器是一个增益块。成本计算器集成的热流随时间，并乘以能源成本。该模型在PlotResults范围内绘制供暖成本。

房子

房子是一个计算室内温度变化的子系统。它考虑了从加热器流出的热量和到环境中的热量损失。热损失和温度时间导数由式2表示。

方程2

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

$ $ \压裂{dT_{房间}}{dt} = \压裂{1}{M_{空气}\ cdot c} \ cdot \离开(\压裂{dQ_{加热器}}{dt} - \压裂{dQ_{损失}}{dt} \右)$ $

$$M_{air} = \mbox{房子里的空气质量}$$

$$R_{eq} = \mbox{房屋等效热阻}$$

打开房子子系统。

建立环境模型

为了模拟环境，该模型使用了一个具有无限热容和时变温度的散热器Tout。“室外平均温度”指的是室外的平均空气温度。每日温度变化正弦波模块产生每日室外温度波动。你可以改变这些参数，看看它们是如何影响供暖成本的。

运行模拟和可视化结果

运行模拟。使用PlotResults范围来可视化结果。范围绘制热量成本和室内与室外的温度。室外温度呈正弦变化。室内温度保持在设定点5ºC以内。时间轴以小时为单位。

根据这种模式，为房子供暖两天将花费大约30美元。尝试改变参数并观察系统响应。

下一个步骤

这个模型只计算了供暖费用。如果室外空气温度高于室温，则室温将超过所需的设定值。

您可以将此型号修改为包含空调。您可以将空调实现为改造后的加热器。为此，将如下参数添加到sldemo_househeat_data.m．

  • 冷空气输出

  • 空调的气流温度

  • 空调效率

如果需要同时控制空调和暖气，可以修改温控器。

另请参阅

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