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建筑節(jié)能儀器Building Thermal

JZYG-HJC型大型建筑全環(huán)境艙動態(tài)實驗平臺

JZYG-HJC大型建筑全環(huán)境艙動態(tài)實驗平臺是開展建筑動態(tài)環(huán)境實驗的大型實驗系統(tǒng),代表了該領(lǐng)域先進的實驗技術(shù),目前國際上只有少數(shù)高水平的科研機構(gòu)和大學(xué)擁有此類實驗平臺。

一、概述

建筑動態(tài)環(huán)境實驗技術(shù)是國際建筑技術(shù)科學(xué)領(lǐng)域的前沿實驗技術(shù),是研究建筑材料、構(gòu)件和系統(tǒng)性能退化及耐久性的關(guān)鍵實驗方法,同時還可以開展建筑節(jié)能、建筑人居環(huán)境等方向的實驗研究。大型建筑全環(huán)境艙動態(tài)實驗平臺是開展建筑動態(tài)環(huán)境實驗的大型實驗系統(tǒng),代表了該領(lǐng)域先進的實驗技術(shù)。本實驗系統(tǒng)核心技術(shù)為多環(huán)境參數(shù)同步耦合的動態(tài)模擬,不同于傳統(tǒng)的單一環(huán)境參數(shù)穩(wěn)態(tài)環(huán)境模擬。本系統(tǒng)可模擬動態(tài)的溫濕度變化、紅外太陽輻照、紫外太陽輻射、降雨(酸雨)、降雪、陣風等自然環(huán)境條件。

本系統(tǒng)的原型是東南大學(xué)建筑學(xué)院和城市與建筑遺產(chǎn)保護教育部重點實驗室依托國家985和211工程,于2009年正式啟動的"東南大學(xué)大型建筑全環(huán)境艙動態(tài)實驗平臺"( Large Scale Dynamic Building Climate Chamber Testing Facilityof Southeast University)建設(shè)項目。系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)、控制、采集、數(shù)據(jù)處理方面都采用了模塊化設(shè)計,不斷完善和升級系統(tǒng),最終將該系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化。本實驗室的研發(fā)成功,將會為推動我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的動態(tài)環(huán)境模擬實驗室做出應(yīng)有的貢獻。 

 

二、環(huán)境艙特點

1、大尺度的實驗空間:實驗段截面面積可達到 3.0m× 4.0m,可進行大型試件的實驗;配合高精度傳感器、變送器和采集器,實驗數(shù)據(jù)的可信度大大提高。

2、全環(huán)境下的動態(tài)、精確、連續(xù)模擬控制:可對溫度、濕度、太陽熱輻射、紫外輻射、降水、酸雨等環(huán)境參數(shù)進行動態(tài)、同步、精確、連續(xù)的模擬控制,實現(xiàn)對真實自然環(huán)境的高精度仿真。

3、大范圍環(huán)境控制:溫度控制范圍達到 -20℃~+40℃,濕度控制范圍達到 20%~90%,太陽熱輻射控制范圍達到0~1000 W/m^2。

4、高速的環(huán)境動態(tài)變化頻率:環(huán)境加速比可達到8,即在3小時內(nèi)完成真實條件下24小時的環(huán)境動態(tài)變化。

三、環(huán)境艙應(yīng)用

1、建筑:研究建筑材料、構(gòu)件和系統(tǒng)性能退化及耐久性,同時還可以開展建筑節(jié)能、建筑人居環(huán)境等方向的實驗研究。比如單獨對一個墻體或一種建筑材料進行長時間的測試,不僅可得到其老化及耐久性的實驗結(jié)果,也可得到系列節(jié)能指標的測試結(jié)果,如傳熱系數(shù)等。

2、軍工:為軍品極端氣候?qū)嶒炋峁┓抡鎸嶒炇?。比如裝甲車要在極端天氣情況下或特定的氣候條件下進行試車,考察其在不同的外界環(huán)境負荷下,對車內(nèi)的舒適度性、發(fā)動機的效率等因素的影響力度。如果在自然環(huán)境里實驗,這些參數(shù)往往要受自然環(huán)境多變的困擾,而且隨機性大,實驗結(jié)果可信度差。在一個相對持續(xù)穩(wěn)定的動態(tài)環(huán)境里,可長時間控制在一個想要的環(huán)境,使得測試更為簡單和快捷。(該測試需要另配置底盤測功儀、一個空跑的平臺、而且需要增加尾氣排放系統(tǒng)等。具體依據(jù)用戶要求設(shè)計)。

3、汽車工業(yè):如同軍品一樣,這樣的實驗室可為汽車、摩托車等機械提供科學(xué)的實驗環(huán)境。比如汽車的動力性、空調(diào)的負荷、車漆的老化等指標的實驗和測試。(該測試需要另配置底盤測功儀、一個空跑的平臺、而且需要增加尾氣排放系統(tǒng)等。具體依據(jù)用戶要求設(shè)計)。

4、農(nóng)業(yè):為植物生長、動植物培養(yǎng)等研究提供動態(tài)的環(huán)境模擬。

5、其它對環(huán)境模擬有需求的領(lǐng)域。

四、環(huán)境艙各模塊介紹

1、艙體模塊

艙體是本實驗系統(tǒng)的載體,艙體的基本形式有混凝土整體澆注和鋼構(gòu)加保溫層兩種類型。具體規(guī)格我公司提供兩種標準規(guī)格:縱向截面尺寸供用戶選擇:2 × 2m和 3m× 3m;長度為 6m左右。其它非標規(guī)格依據(jù)用戶需求定制。艙體模塊大小由有效實驗面積決定。艙體的空間由設(shè)備間、室內(nèi)環(huán)境模擬間、室外環(huán)境模擬間、數(shù)據(jù)采集及自動控制室組成。具體空間設(shè)置可依據(jù)用戶的實驗空間條件進行個性化設(shè)計。

2、環(huán)境參數(shù)控制模塊

(1)溫濕度控制模塊

在建筑領(lǐng)域,溫濕度的控制可按照我國典型區(qū)域氣候條件設(shè)計,提供2種基本組合供用戶選擇:可滿足夏熱冬冷、夏熱冬暖、溫和地區(qū)實驗要求:溫度-10℃~+40℃,濕度 20%RH~90%RH;可滿足寒冷、嚴寒地區(qū)實驗要求:溫度-30℃~+40℃,濕度 20%RH~90%RH。

注:低溫高濕不好實現(xiàn),自然界也不會有這樣的情況,低溫下一般都是最低 60%相對濕度,需用戶注意該指標。

(2)太陽輻射模擬模塊

太陽輻射模擬利用連續(xù)光譜的太陽模擬燈矩陣模擬,可調(diào)節(jié)角度及輻射強度,配置可調(diào)穩(wěn)壓電源:紅外熱輻射范圍約為 0~1000W/m2。具體調(diào)節(jié)角度及輻射強度可依據(jù)用戶要求單獨設(shè)計。布置形式也依據(jù)需求可頂置也可側(cè)置。

(3)降(酸)雨模擬模塊

降雨采用特制淋雨噴頭矩陣,可調(diào)節(jié)降雨強度,也可調(diào)節(jié)淋雨角度。最大可達到特大暴雨等級:0~140mm/12h。酸雨 PH值設(shè)計參考《近年中國酸雨分布圖》,最小 PH值達到 4.5,可滿足全國絕大多數(shù)地區(qū)實驗的要求。< /p>

(4)降雪模擬模塊

本系統(tǒng)可配置人工造雪設(shè)備進行模擬降雪。按照降雪等級劃分標準,大雪為 12小時內(nèi)降雪量 3~6 mm,暴雪為 12小時內(nèi)降雪量超過 6 mm。

3、終端傳感器測試模塊
     傳感器模塊分為環(huán)境控制傳感器子模塊和數(shù)據(jù)測量傳感器子模塊,前者為用于環(huán)境控制的傳感器,后者為用于實驗數(shù)據(jù)測量的傳感器。環(huán)境控制傳感器子模塊需根據(jù)用戶選擇的環(huán)境控制模塊確定,包括室內(nèi)側(cè)和室外側(cè)的溫濕度傳感器(考慮高精度、高可靠度的進口儀器)和室外側(cè)的太陽輻射計量儀。降雨量測定通過降雨管路上的電磁流量閥累積計算控制,在艙體內(nèi)無需設(shè)置單獨的傳感器。
數(shù)據(jù)測量傳感器子模塊根據(jù)艙體大小(即有效實驗截面積大?。┐_定??煽紤]提供兩種標準配備:
  (1) 2x2米:配備熱流計 64個(平均每 25 x 25 cm一個),溫度傳感器 150個(128 個對應(yīng) 64個熱流計,另 22個機動使用),材料含水量傳感器 20個。
  (2) 3x3米:配備熱流計 144個(平均每 25 x 25 cm一個),溫度傳感器 310個(288個對應(yīng) 144個熱流計,另 22個機動使用),材料含水量傳感器 30個。
   上述傳感器的種類和數(shù)量用戶可以定制。

4、數(shù)據(jù)采集及自動控制硬件模塊
     數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)硬件主要涉及溫度、濕度、流量等多通道傳感器。自動控制模塊通道數(shù)應(yīng)同環(huán)境控制設(shè)備協(xié)調(diào)設(shè)計,與用戶選擇的環(huán)境控制種類直接相關(guān)。

5、系統(tǒng)控制及處理軟件
     數(shù)據(jù)采集及自動控制軟件基于美國國家儀器公司的 LABVIEW平臺編寫,基本框架為大量傳感器的數(shù)據(jù)采集和包含控制邏輯的自動控制部分。具體內(nèi)容需根據(jù)硬件系統(tǒng)的要求定制。

五、施工及用電要求

1、施工空間要求:可根據(jù)用戶的空間條件確定。

2、用電要求:本實驗室的功率較大,需配置動力電,功率不小于 60KW。

3、用水要求:本實驗室需提供水源。

4、施工周期:施工周期約為 60個工作日(不含設(shè)備采購及系統(tǒng)綜合調(diào)試)。

六、用戶選型定制

我們推薦三款建筑領(lǐng)域用的標準實驗系統(tǒng),其它非標規(guī)格及其它領(lǐng)域的特殊要求按實際配置另行設(shè)計方案。

基本參數(shù) JTHJ-I JTHJ-IA JTHJ-II
溫度控制(℃) -10~+40 -30~+40 -10~+40
濕度控制(%RH) 20~90 20~90 20~90
輻照模擬(K) _ 0~1 0~1
降雨模擬(mm/12h) 0~140 0~140 0~140
降雪模擬(mm) 按需要增加 按需要增加 按需要增加
環(huán)境加速比 8 8 8
試件尺寸(m) 2×2 2×2 3×3
艙體尺寸(m) 約2.5×2.5×5 約2.5×2.5×5 約3.5×3.5×6
控制軟件 LABVIEW定制 LABVIEW定制 LABVIEW定制