主要内容

房屋热模型

开放模式

这个例子展示了如何使用Simulink®来创建房屋的热模型。万博1manbetx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区，或者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编辑器中万博1manbetx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

该模型计算一般住宅的供暖费用。打开模型，就会从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，窗户的数量)

  • 指定房屋材料的热性能

  • 计算房屋的热阻

  • 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

恒温器子系统包含一个继电器模块。恒温器允许高于或低于所需室温5ºF的波动。当空气温度低于65ºF时，自动调温器打开加热器。

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中指定的sldemo_househeat_data.m文件。恒温器信号可以打开或关闭加热器。加热器开启时，以Mdot (1kg/sec = 3600kg/hr)的恒流速率吹出温度THeater(默认50ºC = 122ºF)的热风。方程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

$$ {dQ}{dt} = mbox{热流从加热器流入房间}$$

$c = mbox{空气恒压热容}$$

$$Mdot = \mbox{通过加热器的空气质量流量(kg/hr)}$$

$T_{加热器}= \mbox{来自加热器的热空气温度}$$

$T_{room} = mbox{当前房间温度}$

打开加热器子系统。

成本计算器

成本计算器是一个增益块。成本计算器集成了热流随时间和乘数乘以能源成本。该模型在PlotResults范围内绘制供暖成本。

房子

房子是一个计算房间温度变化的子系统。它考虑了加热器的热流和对环境的热损失。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{空气质量}$$

$R_{eq} = \mbox{房屋的等效热阻}$$

打开房子子系统。

模型的环境

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。

运行模拟和可视化结果

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，为房子供暖两天大约需要30美元。尝试改变参数并观察系统响应。

下一个步骤

这个模型只计算供热费用。如果外界空气温度高于室温，则室温将超过所需的设定值。

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．

  • 寒冷的空气输出

  • 空调流出流的温度

  • 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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