居住建筑用户室内温度和热负荷模拟

居住建筑用户室内温度和热负荷模拟

张艳玲;宋永明

【摘 要】为研究热力站供热量与居住建筑用户实际热负荷的关系,建立了供热系统

数学模型,采用Matlab对数学模型编程计算.得到热力站进出水温度不变情况下,用

户室内温度、热负荷随室外温度的变化曲线.

【期刊名称】《煤气与热力》

【年(卷),期】2014(034)007

【总页数】4页(P11-14)

【关键词】居住建筑;供热量;热负荷;模拟

【作 者】张艳玲;宋永明

【作者单位】山东建筑大学,山东济南250101;山东省邮电规划设计院有限公司,山

东济南250101;山东建筑大学,山东济南250101

【正文语种】中 文

【中图分类】TU832.02

随着城市建设的发展和人们生活水平的提高，在城市总能耗中建筑能耗占比越来越

大，而冬季供暖能耗甚至占到建筑总能耗的56%～58%，在能源问题日益突出的

今天，节能成专业实习总结 为人们日益关注的焦点［1－2］。目前集中供热系统的供热量由供

热公司根据室外温度以及运行经验确定，热源的供热量与用户热负荷之间存在不平

衡［3］。当住宅小区二级管网形式、建筑类型和供暖面积等参数确定后，在维持

室内温度基本恒定的条件下，影响用户热负荷的主要因素是室外温度。本文建立住

宅小区供热系统的数学模型，研究热力站一级侧进出水温度不变的情况下，室外温

度变化对用户室内温度的影响，草书作品欣赏 并分析设定室内温度条件山药做法大全 下用户热负荷。

1 供热系统的数学模型

1.1 小区供热系统结构

小区供热系统结构见图1。小区供热系统划分为3 个部分:热力站、二级管网、用

户。

图1 小区供热系统结构

图中 qm，1，s——热力站一级侧质量流量，kg/s

qm，2，s——热力站二级侧总质量流量，kg/s

qm，1、qm，2、qm，3——用户1～3 质量流量，kg/s

1，1、1，2——热力站一级侧进、出水温度，℃

2，2、2，1——热力站二级侧进、出水温度，℃

3，1、4，1、5，1——管段AB、BC、CD 出水温度(即用户1～3 进水温

度)，℃

d，1、d，2、d，3——用户1～3 出水温度，℃

3，2、4，2——管段FG、EF 出水温度，℃

1.2 数学模型

①热力站

忽略换热器的热损失，热力站二级侧储存的热量为一级侧输入的热量与二级侧输出

的热量之差。热力站二级侧出水温度2，1可按下式计算:

式中 Eex——热力站二级侧储存的热量，J/℃

t——时间，s

cp——水的比定压热容，J/(kgK)，取4 200 J/(kgK)

②孤独的句子 管网

管段AB、BC、CD、EF、FG、GH 储存的热量为输入管段的热量与管道散热损失

之差。各管段出水温度计算式如下。

管段AB:

式中 EAB——管段AB 储存的热量，J/℃

Kn——埋地管道的传热系数，W/(m2K)

AAB——管段AB 的散热面积，m2

soil——土壤温度，℃

管段BC:

式中 EBC——管段BC 储存的热量，J/℃

ABC——管段BC 的散热面积，m2

管段CD:

式中 ECD——管段CD 储存的热量，J/℃

ACD——管段CD 的散热面积，m2

管段EF:

式中 EEF——管段EF 储存的热量，J/℃

AEF——管段EF 的散热面积，m2

管段FG:

式中 EFG——管段FG 储存的热量，J/℃

F——节点F 热水温度，℃

AFG——管段FG 的散热面积，m2

管段GH:

式中 EGH——管段GH 储存的热量，J/℃

G——节点G 热水温度，℃

AGH——管段GH 的散热面积，m2

节点F、G 热水温度的计算式为:

③散热器

散热器储存的热量为供水管网输入的热量与散热器散热量之差，散热器的表面温度

取散热器进水与出水算术平均值。热用户1～3 散热器的出水温度可按下式计算:

热用户1:

热用户2:

热用户3:

式中 Er，1、Er，2、Er，3——用户1～3 散热器储存的热量，J/℃

Kd，1、Kd，2、Kd，3——用户1～3 散热器散热系数，W/(m2K)

Ad，1、Ad，2、Ad，3——用户1～3 散热器散热面积，m2

z，1、z，2、z，3——用户1～3 室内温度，℃

④ 房间 情人节朋友圈文案

忽略太阳得热量、冷风渗透耗热量等，房间储存的热量为散热器散热量与围护结构

散热量之差。用户1～3 房间温度可按下式计算:

热用户1:

热用户2:

热用户3:

式中 Ez，1、Ez，2、Ez，3——用户1～3 房间储存的热量，J/℃

hw，1、hw，2、hw，3——用户1～3 外墙内表面传热系数，W/(m2K)

Aw，1、Aw，2、Aw，3——用户1～3 外墙内表面积，m2

w，1、w，2、w，3——用户1～3 外墙内表面温度，℃

Kb，1、Kb，2、Kb，3——用户1～3 外窗的传热系数，W/(m2K)

Ab，1、Ab，2、Ab，键盘无法打字 3——用户1～3 外窗面积，m2

0——室外温度，℃

⑤ 外墙

忽略外墙内部的温度变化，即采用集总热容法建立外墙数学模型，外墙储存的热量

为外墙内侧输入的热量与外侧输出的热量之差。各用户外墙温度可按下式计算:

热用户1:

热用户2:

热用户3:

式中 Ew，1、Ew，2、Ew，3——用户1～3 外墙储存的热量，J/℃

h'w，1、h'w，2、h'w，3——用户1～3 外墙外表面传热系数，W/(m2K)

A'w，1、A'w，2、A'w，3——用户1～3 外墙外表面积，m2

⑥ 用户热负荷

忽略太阳得热量、冷风渗透耗热量等，用户1～3 热负荷近似等于围护结构基本耗

热量。第i 个用户热负荷的计算式为:

2 仿真计算与分析

①基础参数

某小区配置一座热力站，供热面积为25 920 m2，用户分为3 个区域，用户1～3

的供热面积分别为6 480、8 640、10 800 m2。供热系统参数的计算方法见文献

［4］，供热系统参数见表1。用户1～3 的相关参数见表2，表2 中各量符号下

标的i 表示第i个用户。采用Matlab/simulink 对数学模型进行仿真。

表1 供热系统参数

表2 用户1～3 相关参数

② 模拟结果所有反义词

在热力站炒肉末 一级侧进出水温度不变的情况下，以t=0 h 时室外温度0为－10 ℃，

用户1～3 初始室内温度为－7 ℃，外墙内表面温度为－9 ℃作为初始条件。在

t=10 h 时0从－10 ℃阶跃到－5 ℃为仿真条件，模拟用户1～3 室内温度。用

户1～3 室内温度随室外温度的变化见图2。由图2 可知，随着供热系统运行，用

户室内温度逐渐升高，当室外温度升高5 ℃时，各用户的室内温度出现向上的拐

点，并继续升高。

图2 用户1～3 室内温十万个为什么读后感100字 度随室外温度的变化

将用户1 作为研究对象，在热力站一级侧进出水温度不变的情况下，以t=0 h 时

室外温度0为－10 ℃，用户1 室内温度为16 ℃，外墙内表面温度为－2.5 ℃作

为初始条件。在t=10 h 时0从－10 ℃阶跃到－5 ℃为仿真条件，模拟用户1 热

负荷，见图3。由图3 可知，当室外温度升高5 ℃后，用户1 的热负荷明显下降，

这是由于式(1)等号右侧第2 项中的室外温度由－10 ℃阶跃至－5 ℃造成的。此后，

随着外墙内表面温度继续升高，用户1 的热负荷逐渐下降。

图3 用户1 热负荷随室外温度的变化

3 结语

热力站供热量与用户热负荷之间存在差别，在室外温度变化的情电脑锁屏怎么设置 况下，可采用前馈

动态补偿器、史密斯预估控制器用于热力站二级侧供水温度控制，使热力站供热量

与用户热负荷基本一致。

参考文献:

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