冷凍サイクル (システムレベル)
この例では、System-Level Refrigeration Cycle (2P)ブロックを使用して家庭用空調システムの冷凍サイクルを抽象システム レベルでモデル化する方法を示します。このブロックにより、冷媒ループ全体が 1 つのブロックにカプセル化され、冷凍サイクルの設定が簡略化されます。
System-Level Refrigeration Cycle (2P) ブロックは複数の内部コンポーネントで構成されます。蒸発器が住宅の空気から熱を吸収し、冷媒を過熱蒸気に変えます。その後、コンプレッサーが冷媒を加圧して凝縮器に送り、冷媒と圧縮に要した仕事によって吸収された熱が外部環境に放出されます。これにより、冷媒が凝縮して過冷却液体になり、受液器に貯蔵されます。望ましい過熱度を保つために、受液器から蒸発器に流れる冷媒の量がバルブで制御されます。また、バルブによって圧力が低下することで、冷媒が冷却され、蒸発器の熱を吸収できるようになります。
このモデルの冷却負荷は住宅であり、湿り空気ドメインの空気の体積として表されます。高温の外部環境と住宅の空気の間での壁、屋根、窓を介した熱伝達が熱ネットワークでモデル化されます。さらに、住宅の中の人や電化製品によって熱が発生します。冷却のために、ファンによって住宅と蒸発器の間で空気が循環されます。温度を 22℃に保つために、システムのオンとオフを切り替えるサーモスタットによってシステムが制御されます。
スタンドアロンのコンポーネントを使用して冷凍サイクルをモデル化する方法については、冷凍サイクル (空調)の例を参照してください。
モデル
External Environment サブシステム
House サブシステム
House Thermal Network サブシステム
Scope からのシミュレーション結果
Simscape ログからのシミュレーション結果
次のプロットは、凝縮器および蒸発器における熱伝達とコンプレッサーおよびファンによる消費電力を示しています。パフォーマンス係数は、総消費電力に対する蒸発器の熱伝達の比です。
次のプロットは、冷凍サイクルの高圧と低圧、それに対応する飽和温度を示しています。設計凝縮温度は 45℃、設計蒸発温度は 5 ℃です。冷媒の設計質量流量は約 0.1 kg/s です。
次のプロットは、凝縮器出口の過冷却度と蒸発器出口の過熱度を示しています。過熱度を 5℃に保つために、蒸発器への流量がサーモスタット膨張弁で調整されます。
参考
System-Level Refrigeration Cycle (2P)
