【正文】 遠(yuǎn)遠(yuǎn)較新風(fēng)量小，在計算中未考慮滲透風(fēng)。因此本文中外部擾動主要與室外溫度、濕度、太陽直射輻射、太陽散射輻射有關(guān)四個因素有關(guān)。對于不透明的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，如外墻，各種外擾作用的影響是以傳熱得熱的方式進(jìn)行的，一般以室外綜合溫度來表達(dá)室外溫度、太陽直射輻射、太陽散射輻射對外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的綜合熱作用。 對于半透明的玻璃，外擾得熱既有傳熱得熱 又 有太陽輻射透射得熱，太陽輻射透射得熱是指太陽直射輻射、散射輻射等中短波輻射直接透過玻璃進(jìn)入室內(nèi)的熱量，傳熱得熱包括室內(nèi)外溫度差形成的傳熱量和被玻璃吸收的太陽輻射又以輻射和對流的形式進(jìn)入室內(nèi)的熱量。另外玻璃和周圍環(huán)境之間長波輻射熱交換，由于玻璃對長波熱輻射 幾 乎是不透明體，因此這部分熱量不會成為透射得熱，可以用室外空氣綜合溫度的形式考慮到傳熱計算中去。這樣，窗玻璃的外擾得熱計算主要是太陽輻射透射得熱計算和用于計算傳熱得熱的室外空氣綜合溫度。 根據(jù)熱力學(xué)第一定律，單位時間內(nèi) 進(jìn)入凈化室的能量減去單位時間內(nèi)由凈化室流出的能量等于凈化室中能 量 蓄熱量的變化率。即 = + +? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?凈 化 室 內(nèi) 蓄 每 小 時 進(jìn) 入 室 每 小 時 室 內(nèi) 設(shè) 備 照 每 小 時 從 室 內(nèi) 排 每 小 時 室 內(nèi) 向熱 量 的 變 化 率 內(nèi) 空 氣 的 熱 量 明 和 人 體 的 散 熱 量 出 的 空 氣 的 熱 量 室 外 的 傳 熱 量 由此可得出如下的數(shù)學(xué)表達(dá)式： 01 ( ) ( )nns n nd t t tC L c t q L c td t r?? ?? ? ? ? （ 33） 式 (33)中 r為凈化室內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱阻，℃ /KJ。0t 為室外空氣溫度，℃，其它符號同 (31)式相同（ nq ， 1C 見前面符號說明）。 （ CAV）方式下空調(diào)房間的數(shù)學(xué)模型 對于定風(fēng)量（ CAV）方式，即固定送風(fēng)量 L 而改變送風(fēng)溫度 st 空調(diào)系統(tǒng)，將式〔 33 )整理為 : 1801111nnnsqtdtC Lc rttdt L cL c L crr?????????? ? ????? ?? 或 ? ?11n n s fdtT t K t tdt ? ? ? （ 34） 式（ 34）中01111,11 nfqtC Lc rT K t LcL c L crr?????? ? ???。其中，1T 為凈化室的時間常數(shù)（ 1T表示對象的熱容 1C 和熱阻 1R 的乘積，即 1 1 1T RC? , 其中 R1為凈化室的熱阻，℃ /KJ； 1K 為凈化室的放大系數(shù)； ft 為 室內(nèi)外干擾量換算成送風(fēng)溫度的變化，℃。式（ 34）就是凈化室在定風(fēng)量 (CAV) 方式下的數(shù)學(xué)模型。式中 st 和 ft 是凈化室的輸入?yún)?shù)，又稱輸入信號，其中 st 起調(diào)節(jié)作用 ,而 ft 起干擾作用；而 nt 是凈化室的輸出參數(shù)，又稱輸出信號。調(diào)節(jié)作用至被控參數(shù)的信號聯(lián)系稱為調(diào)節(jié)通 道，干擾作用至被控參數(shù)的信號聯(lián)系稱為干擾通道。 在自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，主要考慮被調(diào)量偏離給定值的過渡過程，則用增量的形式表示為 : ? ?11n n s ftdtT T K t td?? ? ? ? ? ? ? （ 35） 如果式 (34)中的 ft 為常量，即 ft = 0ft ，則有 ? ?1 1 0n n s ftdtT t K t td? ? ? ? ?，上式稱為調(diào)節(jié)通道的微 分方程式。 如果式 ( 34 )中的 st 為常量， st = 0st ， 則有 ? ?1 1 0n n s ftdtT t K t td? ? ? ? ?，上式稱為干擾通道的微分方程式。 當(dāng)考慮凈化室純滯后 1? 影響時，并用傳遞函數(shù)來表示，則在定風(fēng)量（ CAV）方式下空調(diào)房間對象用一階純滯后的慣性環(huán)節(jié)來表示，即傳遞函數(shù)如圖 所示為 : 19 圖 定風(fēng)量系統(tǒng)下凈化室模型的結(jié)構(gòu) 111() 1sKeGs Ts ??? ? （ 36） 空調(diào)房間特性參數(shù) 的估算 對于定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)房間的特性，傳遞滯后τ 1 、時間常數(shù) T1 和放大系數(shù) K1這三個參數(shù)，國內(nèi)外都做過人量的測定工作。由于空調(diào)房間的工藝特性、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、送風(fēng)方式和換氣次數(shù)的不同，測得的結(jié)果也不相同。對于同一個房間，在不同的換氣次數(shù)下測得的結(jié)果也不一樣。文獻(xiàn) 《 室溫自動調(diào)節(jié)原理和應(yīng)用 》 在理論分 析的基礎(chǔ)上，綜合了我國許多單位在凈化室測定中所得到的大量數(shù)據(jù)，提出了這三個參數(shù)的估算公式，見表 31。 20表 空調(diào)房間特性參數(shù)的估算公式 送風(fēng)方式 對象特性 傳遞滯后 1? (min) 時間常數(shù) 1T (min) 放大系數(shù) 1K 特征比 11/T? 側(cè)面送風(fēng)和散流器送風(fēng) 19N? ? 1 90T N? 1 152 1 1 11KN a b h? ??? ? ????? 孔板送風(fēng) 118N? ? 1 180T N? 1 152 35 1 1 111KN h N a b h? ??? ? ? ?? ? ? ???????? ? ? ??? 注 :L=NV 為凈化室送風(fēng)量，單位是 m3/h ； N,V 見符號說明， V=a b h， 式中 a、 b、 h分別是凈化室的長寬高，單位為 m 。 應(yīng)用表 式，只要知道空調(diào)房間的送風(fēng)方式和三維尺寸，就可以很方便地估算出定風(fēng)量方式下空調(diào)房間的特性參數(shù)。至于換氣次數(shù) N，目前舒適性空調(diào)系統(tǒng)通常采用一次回風(fēng)全空氣系統(tǒng)，而且采用機(jī)器露點(diǎn)送風(fēng)，所以送風(fēng)溫差較大，送風(fēng)量較小，換氣次數(shù)均較小。但是對于潔凈度要求比較高的場所，要求的換氣次數(shù)要大一些?！恫膳L(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》 (GB11987)中提出，舒適性空調(diào)的換氣次數(shù)不宜小于 5/h。 在實(shí)際工程中可能大一些。 我們以某 工 程中的房間為例， a= ， b= ， h= ， 送風(fēng)方式為側(cè)面送風(fēng)，換氣次數(shù) 按 N=12 計算?？芍?τ 1=45s ， K1= ， T1=450s 。由 此，根據(jù)估算法可得該房間的傳遞函數(shù)為 : 450 .3 0()4 5 0 1seGss??? 21 表冷器的模型 基于傳熱過程機(jī)理建立表冷器模型 室溫自動調(diào) 節(jié) 系統(tǒng)示意圖如圖 所示，其傳熱學(xué)過程可簡述如下 : 圖 3. 4 室溫自動調(diào)節(jié)原理圖 由冷源 (冷水機(jī)組 )產(chǎn)生的低溫冷凍水，經(jīng)由水泵，送入表面冷卻器。其冷量通過表面冷卻器的管簇及其肋片進(jìn)行 量 釋放，使經(jīng)由表面冷卻器的空氣溫度降低，從而達(dá)到降溫目的。當(dāng) 冷水提供的冷量與被控房間的熱源相等時，被控環(huán)境內(nèi)溫度便穩(wěn)定下來。分析表冷器的傳熱過程可以看到，過程中串聯(lián)著三個環(huán)節(jié) : 圖 一般傳熱過程 (1)由冷流體到管壁內(nèi)側(cè)的冷量傳遞 。 (2)冷量由管壁內(nèi)側(cè)到管壁外側(cè)的冷量傳遞。 (3)冷量由管壁外側(cè)向熱流體即空氣流體的冷量傳遞 。 如圖 所示，對于一般的傳熱過程，可以用以下的傳熱學(xué)公式進(jìn)行描述： 221 1 1()fwQ Aa T T?? （ 37） 12/ ( )wwQ A T T???? （ 38） 2 2 2()wfQ A T T??? （ 39） TptdQ C M d? （ 310） 其中： M ： 流體質(zhì)量（ Kg）； pC ：物體的比熱 容（ KJ/(Kg℃ )） 由式 (37 ,(38) , (39) 整理可得 : 1212()11ffA T TQ?? ? ????? （ 311） 令 12111K ?? ? ?? ?? K：傳熱系數(shù)，單位 KJ/(Kg℃ ) 因此，對于空氣冷卻過程，依據(jù)傳熱學(xué)原理，可建立如下方程 : 111d= TtQ Q C M d?冷 總 （ 312） 12 1 1 2()Q K A T T?? （ 313） 22 3 2 2 d TtQ Q C M d?? （ 314） 23 23 2 2()Q K A T T?? （ 315） 各參數(shù)定義為： T1 、 T2 、 T: 冷水定性溫度、被控區(qū)空氣定性溫度、被控區(qū)外界溫度 。 C1 ： 表面冷卻器的比熱容 ； KJ/(Kg℃ ) C2 ： 建筑物比熱容 ； KJ/(Kg℃ ) 23 Q冷 總 ： 單位時間需要輸入的總冷量 。 Q :表面冷卻器與被控區(qū)的傳熱功率 。 Q23 ： 被控區(qū)與環(huán)境傳熱功率 。 A1 、 A2:表冷器、被控區(qū)的換熱面積 (m2)。 M M2 :冷水質(zhì) 量 、被控區(qū)空氣質(zhì)量 ( Kg)。 令 11Td T T?? 22Td T T?? 代入式 (312)~(315)得 : 111 ()Td Tttd dQ Q C M dd? ?