摘　要：根据供暖房间热平衡方程，建立室内温度随温控阀调节变化的数学模型。以某居住建筑为研究对象，对室内温度随温控阀调节的变化进行模拟分析。

关键词：行为节能  温控阀设定温度  室内温度

Change of Indoor Temperature with Adjustment of Thermostatic Valve

Abstract：The mathematical model of change of imdoor temperature with adjustment of thermostatic valve is built according to the heat balance equation of heating room．Taking a residential building as research object，the simulation analysis on change of indoor temperature with adjustment of thermostatic valve is performed．

Keywords：behavioral energy-saving；set temperature of thermostatic valve；indoor temperature

随着供热事业的发展，计量供热的推行，温控阀的使用日益广泛^[1-2]。用户生活习惯、收入水平等不同，导致用户对室内温度的需求有所不同。用户可以通过调节温控阀控制室内温度，既满足用户对舒适度的要求，也能实现节能。对于安装温控阀的室内供暖系统，用户对温控阀的调节方式一般为：当人员离家时将温控阀设定在基础设定温度，当人员回家后将温控阀设定为理想设定温度。本文按温控阀一般调节方式，对室内温度随温控阀调节的变化进行模拟分析。

1　数学模型^[3]

根据供暖房间热平衡方程，考虑干扰量对室内温度的影响，建立温控阀调节条件下室内温度数学模型。当室内温度改变时，内围护结构内部温度场很复杂。为简化计算，以集总热容的方法对内围护结构的温度场进行简化，引入内围护结构热容平均温度的概念，可以用下式表示：

式中qC——内围护结构的热容平均温度，℃

k——内围护结构层数

qm,j——内围护结构第j层材料平均温度，℃

Cj——内围护结构第．j层材料热容，J／K

C——内围护结构总热容，J／K

引入热容平均温度后，可以近似用热容平均温度来描述内围护结构的整体热状态。内围护结构与室内空气发生换热时的热平衡方程为：

式中t——时间，s

KC——内围护结构换热系数，W／K

qn——实际室内温度，℃

A——内围护结构的面积，m²

Rm——内围护结构的平均热阻，m²·K／W。

供暖房间的热平衡方程为：

KC(qn-qC)+KA(qn-qw)-KdDqcos(wt+j)=Fe+Fw+Fh+Fs

式中KA——外围护结构传热与换气耗热综合热损失系数，W／K

qw——室外温度，℃

Kd——综合热损失系数中无蓄热影响的部分，W／K

Dqw——室外温度波动幅度，℃

w——角频率，rad／s

j——初相角，rad

Fe——散热器散热量，W

Fw——外围护结构由于蓄热作用通过其内表面传给室内的热量，W

Fh——由照明装置、设备等发热量形成的房间得热量，W

Fs——太阳辐射得热量，W

基于热平衡方程，利用Matlab编制室内温度随温控阀调节变化的求解程序，在温控阀不同设定温度下(反映为散热器散热量的不同)，计算室内温度。

2　模拟分析

2.1　研究对象

以天津市某住宅小区建筑为例，该建筑为一梯两户的l5层板楼，层高为3m。典型层的房间平面布置见图1，东侧住户建筑面积为l33.03m²，西侧住户建筑面积为132.07m²。各房间及外窗尺寸见表1，围护结构热工性能参数见表2。

选取房间1作为研究对象，选取2月16日作为典型日，设定用户在8：00将温控阀调低，17：00将温控阀调高。笔者根据用户生活习惯、收入水平等情况，筛选出几种理想设定温度、基础设定温度，见表3。

2.2　模拟结果与分析

①房间1的室内温度变化

不同理想设定温度下，4种基础设定温度对应的室内温度随时间的变化分别见图2～5。

由图2～5可知：对于温控阀调低后的室内温度下降阶段，当基础设定温度一定时，室内温度下降至基础设定温度的延迟时间随着理想设定温度的提高而延长。对于温控阀调高后的室内温度上升阶段，基础设定温度越高，室内温度回升至理想设定温度的时间越短。

②不同位置房间的室内温度变化

笔者选取东南角卧室(房间5)、无外墙且与邻户相邻的卧室(房间3)、西北角卧室(房间l)作为比较对象。理想设定温度为20℃、基础设定温度为14℃条件下，3个房间的室内温度随时间的变化见图6。

由图6可知，在理想设定温度为20℃、基础设定温度为l4℃条件下，房间3、5在人员外出的时间内，室内温度未能降至l4℃。尤其是位于建筑内部的房间3，17：00室内温度仅降低至l8℃。对于这种房间，基础设定温度无沦是小于还是等于18℃，产生的效果相近。相对于房间1，房间3、5的室内温度下降时间较长，温度回升时间较短。

3　结论

①对于温控阀调低后的室内温度下降阶段，当基础设定温度一定时，室内温度下降至基础设定温度的延迟时间随着理想设定温度的提高而延长。对于温控阀调高后的室内温度上升阶段，基础设定温度越高，室内温度回升至理想设定温度的时间越短。

②在相同理想设定温度、基础设定温度条件下，室内温度回升时间与房间位置、朝向有关。对于西北方向有外墙的房间，温控阀调高后，室内温度回升至理想没定温度的时间比其他朝向及建筑内部房间长。因此，对于卧室位于西北角，或就寝时间较早的用户，宜选取较高的基础设定温度。

参考文献：

[1]刘成，田雨辰．供暖系统恒温阀控制特性分析[J]．煤气与热力，2007，27(11)：76-78．

[2]孙项菲，孙毓舸，雷鸣．散热器温控阀的工作原理及应用[J]．煤气与热力，2005，25(4)：59-60．

[3]王淞，董重成．分户计量供暖系统室内温度波动规律研究[J]．节能技术，2005(3)：258-260．

本文作者：范萌  赵树兴  贾思捷  王志超

作者单位：天津城建大学

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