CN104634814B - 一侧带有相变材料幕墙的室内热环境实验装置及使用方法 - Google Patents
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- CN104634814B CN104634814B CN201510066333.9A CN201510066333A CN104634814B CN 104634814 B CN104634814 B CN 104634814B CN 201510066333 A CN201510066333 A CN 201510066333A CN 104634814 B CN104634814 B CN 104634814B
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Abstract
本发明属于节能环保技术领域,具体涉及一种一侧带有相变材料幕墙的室内热环境实验装置及使用方法,实验装置包括模拟太阳热源***、内嵌相变材料玻璃幕墙***、房间仿真***、气流循环***、冷源***共五部分,包括模拟太阳能发热装置、太阳辐射检测装置、温度控制与数据采集***、相变材料、封装相变材料装置、封装相变材料装置的固定装置、内嵌相变材料玻璃幕墙通风口装置、示踪气体发射器、小型风机、红外成像仪、风速监测装置、冷却装置。本发明中各装置可分段拆卸和组装,幕墙***大小可调控,便于安装和调试,可控制性强;整个装置的墙体材料使用钢化玻璃,易于观测。
Description
技术领域
本发明属于节能环保技术领域,具体涉及一种一侧带有相变材料幕墙的室内热环境实验装置及使用方法。
背景技术
据统计,与建筑有关的能源消耗占总能源消耗的30%左右,因此,建筑节能已经成为节能减排的重中之重,降低建筑耗能势在必行。大量的实际应用表明:有效合理的利用太阳能能够显著降低建筑能耗,从而可以减少化石燃料的使用,如大范围、多区域内普及带有相变材料的新型双层玻璃幕墙可以有效利用太阳能,进一步减少能源消耗。我国幅员广阔,太阳能辐射能量呈现出“南低北高”的特点,使得我国高纬度寒冷地区太阳能资源丰富,对于推广带有相变材料的新型双层玻璃幕墙有着优越的地理条件。
带有相变材料的新型双层玻璃幕墙的发展,不仅可以满足人们对于建筑热舒适性的要求,而且起到了一定的节能环保作用。室内热环境的好坏直接反映了幕墙***的功能效果,因此开发带有相变材料玻璃幕墙的室内热环境检测实验装置具有重要的应用价值。
发明内容
本发明提供了一种结构合理、使用方便、安全可靠、节能环保的实验装置,提出了一种一侧带有相变材料幕墙的室内热环境实验装置及使用方法,可以在各大院校及科研单位推广和使用。
本发明采用的技术方案为:一种一侧带有相变材料幕墙的室内热环境实验装置及使用方法,本实验装置包括模拟太阳热源***Ⅰ、内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ、房间仿真***Ⅲ、冷源***Ⅳ及气流循环***Ⅴ;模拟太阳热源***Ⅰ包括模拟太阳能发热装置及太阳能辐射检测装置;内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ包括相变材料、可拆卸百叶、电加热片、格栅板条及锚栓,相变材料为水、石蜡类相变材料,可拆卸百叶通过钢化玻璃封装组成,相变材料及电加热片位于可拆卸百叶的内部,可拆卸百叶通过锚栓安装于格栅板条上并可以旋转,格栅板条通过锚栓锚固在内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ的壁面上;房间仿真***Ⅲ包括泡沫板屋顶、空调***、照明***采暖***、小型床、小型办公桌、植物及微型门;冷源***Ⅳ包括透明冷却水箱、小型水泵、输水管、小型冷却塔、节流阀及蓄水桶,透明冷却水箱及蓄水桶沿地面敷设,小型水泵连同与其连接的输水管架空敷设,小型水泵的一端通过输水管与透明冷却水箱的上部连接,小型水泵的另一端通过输水管与小型冷却塔连接,小型冷却塔通过输水管向蓄水桶的顶部输水,蓄水桶通过输水管与透明冷却水箱的下部连接且中间设有节流阀,输水管的材料为PPR材质,输水管的连接处采用卡套连接方式进行连接;气流循环***Ⅴ包括可控尺寸幕墙通风口装置、可控尺寸通风挡板、示踪气体发射器、小型风机、卡槽、红外成像仪、风速监测装置及温度控制与数据采集***,示踪气体发射器通过红外成像仪来检测示踪气体的流动,示踪气体发射器及小型风机位于内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ的底端;所述的内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ、气流循环***Ⅴ及冷源***Ⅳ中的透明冷却水箱的材料为透明钢化玻璃或树脂材质并通过玻璃胶封装组成;所述的模拟太阳能发热装置位于模拟太阳热源***Ⅰ内并正面辐射内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ;所述的模拟太阳热源***Ⅰ的内部空间设有太阳能辐射检测装置;所述的内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ的内部空间设有太阳能辐射检测装置、风速监测装置和温度控制与数据采集***,温度控制与数据采集***包括数据采集器、计算机、温度检测装置、数据接收器、电路及温度调节控制器,数据采集器通过导线分别与计算机、温度检测装置、数据接收器、电路、温度调节控制器、太阳能辐射检测装置及风速监测装置连接,太阳能辐射检测装置、风速监测装置及温度检测装置位于内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ和房间仿真***Ⅲ内部空间的不同位置。
所述的温度检测装置为T型热电偶,T型热电偶和测点布置在距墙底端1/4、2/4及3/4的空间位置。
所述的模拟太阳能发热装置的光源波段为280-3000nm。
所述的温控数据采集器型号为BES-02,通过热电偶对室内温度进行测量并记录。
所述的太阳辐射检测装置的测量精度小于5%,其感应装置位于内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ内的各个监测点处。
所述的小型风机送风量为15m3/min,位于内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ的底部,以促进内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ和房间仿真***Ⅲ之间形成循环气流。
所述的风速检测装置型号为TM-414,灵敏度达到0.4m/s,其感应装置位于内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ内的各个监测点处。
所述的冷源***Ⅳ中,小型冷却塔的电机功率为2.2KW,型号为70T,蓄水桶的容量为2000L的PE材料桶。
所述的卡槽具有调节内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ的尺寸的功能,并能够固定内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ。
一种一侧带有相变材料幕墙的室内热环境实验装置的使用方法,本实验装置的操作步骤主要包括10个步骤。
步骤1:根据试验台的结构,将监测点布置好,在首次操作之前,对所需的各种设备进行灵敏度调试和性能检测,特别是电子感应设备。
步骤2:装上可拆卸百叶,可拆卸百叶内无相变材料,测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ中各部位的温度,并记录备案数据D1-1,启动小型水泵,使透明冷却水箱注满冷却水,开启节流阀使水流循环,开启小型风机,使内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ、房间仿真***Ⅲ之间气流得以充分的循环,通过风速监测装置测试的数据来调试送风量大小,待稳定后,关闭小型风机的电源,停止送风,测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ和房间仿真***Ⅲ各部位在该时间段内的温度变化,并记录备案数据D1-2,开启模拟太阳能发热装置的电源待预热20分钟后,开启示踪气体发射器,释放示踪气体,模拟无相变材料情况下白天的传热,通过红外成像仪记录跟拍内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ、房间仿真***Ⅲ内的气体流动情况M1-1,若流动情况不明显,根据需要开启小型风机并调试送风量大小,继续记录跟拍内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ、房间仿真***Ⅲ内的气体流动情况M1-2,并测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ中各部位的温度变化直至稳定,记录备案数据D1-3。
步骤3:上述的其它条件不变,关闭模拟太阳能发热装置的电源,开启电加热片的电源,加热使可拆卸百叶能辐射出热量,模拟无相变材料情况下夜间的传热,记录跟拍内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ、房间仿真***Ⅲ内的气体流动情况M1-3,并测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ、房间仿真***Ⅲ各部位的温度变化,记录备案数据D1-4。
步骤4:待装置恢复操作步骤2之前的状态后,进行如同步骤2的操作,装上可拆卸百叶,百叶内有相变材料水,测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ中各部位的温度,并记录备案数据D2-1;开启小型水泵使透明冷却水箱注满冷却水,开启节流阀使水流循环,开启小型风机,使内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ之间气流得以充分的循环,通过风速监测装置测试的数据来调试送风量大小,待稳定后,关闭小型风机的电源,停止送风,测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ中各部位在该时间段内的温度变化,并记录备案数据D2-2,开启模拟太阳能发热装置的电源预热待20分钟后,开启示踪气体发射器,释放示踪气体,模拟有相变材料水白天传热的情况,通过红外成像仪记录跟拍内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ内的气体流动情况M2-1,若流动情况不明显,根据需要开启小型风机并调试送风量大小,继续记录跟拍内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ内的气体流动情况M2-2,并测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ中各部位的温度变化直至稳定,记录备案数据D2-3。
步骤5:上述的其它条件不变,关闭模拟太阳能发热装置的电源,开启电加热片的电源,加热使得可拆卸百叶能辐射出热量,模拟有相变材料夜间的传热情况,记录跟拍内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ内的气体流动情况M2-3,并测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ中各部位的温度变化直至稳定,记录备案数据D2-4。
步骤6:待实验装置恢复到操作步骤2之前的状态后,进行如同步骤2的操作,装上可拆卸百叶,可拆卸百叶内有相变材料石蜡,测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ中各部位的温度,并记录备案数据D3-1,开启小型水泵,使透明冷却水箱注满冷却水,开启节流阀使水流循环,开启小型风机,使内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ之间气流得以充分的循环,通过风速监测装置测试的数据来调试送风量大小,待稳定后,关闭小型风机的电源,停止送风,测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ中各部位在该时间段内的温度变化,并记录备案数据D3-2,开启模拟太阳能发热装置的电源待预热20分钟后,开启示踪气体发射器,释放示踪气体,模拟有相变材料石蜡白天传热的情况,通过红外成像仪记录跟拍内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ内的气体流动情况M3-1,若流动情况不明显,根据需要开启小型风机并调试送风量大小,继续记录跟拍内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ内的气体流动情况M3-2,并测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ中各部位的温度变化直至稳定,记录备案数据D3-3。
步骤7:上述的其它条件不变,关闭模拟太阳能发热装置的电源,开启电加热片的电源,加热使可拆卸百叶能辐射出热量,模拟有相变材料石蜡夜间的传热情况,记录跟拍内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ内的气体流动情况M3-3,并测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ中各部位的温度变化直至稳定,记录备案数据D3-4。
步骤8:获取模拟太阳能发热装置在稳定时刻的辐射强度。
步骤9:汇总数据。
步骤10:通过控制幕墙和房间仿真***尺寸并对其固定的卡槽来改变内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ的尺寸并分别重复上述的操作步骤。
本发明的有益效果:提供了一种结构合理、使用方便、安全可靠、节能环保的实验装置,设计了一侧带有相变材料幕墙的室内热环境实验装置,通过温度控制及数据采集装置、分光谱辐射表和风速检测装置测量测试不同情况下装置内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ内实时数据。封装相变材料装置百叶可拆卸,便于安装和调试,以便于对比研究不同相变材料百叶的对室内热环境的影响。本发明拟采用模拟太阳光源,各装置可分段拆卸和组装,幕墙***大小可调控,便于安装和调试,可控制性强;整个装置的墙体材料使用钢化玻璃,易于观测,相关参数容易测得。
附图说明:
图1是本发明的结构示意图。
图2是房间仿真***Ⅲ的结构示意图。
具体实施方式:
参照图1和图2,一种一侧带有相变材料幕墙的室内热环境实验装置及使用方法,本实验装置包括模拟太阳热源***Ⅰ、内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ、房间仿真***Ⅲ、冷源***Ⅳ及气流循环***Ⅴ;模拟太阳热源***Ⅰ包括模拟太阳能发热装置11及太阳能辐射检测装置;内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ包括相变材料21、可拆卸百叶22、电加热片23、格栅板条24及锚栓25,相变材料21为水、石蜡类相变材料,可拆卸百叶22通过钢化玻璃封装组成,相变材料21及电加热片23位于可拆卸百叶22的内部,可拆卸百叶22通过锚栓25安装于格栅板条24上并可以旋转,格栅板条24通过锚栓25锚固在内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ的壁面上;房间仿真***Ⅲ包括泡沫板屋顶31、空调***32、照明***33采暖***34、小型床35、小型办公桌36、植物37及微型门38;冷源***Ⅳ包括透明冷却水箱41、小型水泵42、输水管43、小型冷却塔44、节流阀45及蓄水桶46,透明冷却水箱41及蓄水桶46沿地面敷设,小型水泵42连同与其连接的输水管43架空敷设,小型水泵42的一端通过输水管43与透明冷却水箱41的上部连接,小型水泵42的另一端通过输水管43与小型冷却塔44连接,小型冷却塔44通过输水管43向蓄水桶46的顶部输水,蓄水桶46通过输水管43与透明冷却水箱41的下部连接且中间设有节流阀45,输水管43的材料为PPR材质,输水管43的连接处采用卡套连接方式进行连接;气流循环***Ⅴ包括可控尺寸幕墙通风口装置51、可控尺寸通风挡板52、示踪气体发射器54、小型风机55、卡槽56、红外成像仪、风速监测装置及温度控制与数据采集***,示踪气体发射器54通过红外成像仪来检测示踪气体的流动,示踪气体发射器54及小型风机55位于内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ的底端;所述的内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ、气流循环***Ⅴ及冷源***Ⅳ中的透明冷却水箱41的材料为透明钢化玻璃或树脂材质并通过玻璃胶封装组成;所述的模拟太阳能发热装置11位于模拟太阳热源***Ⅰ内并正面辐射内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ;所述的模拟太阳热源***Ⅰ的内部空间设有太阳能辐射检测装置;所述的内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ的内部空间设有太阳能辐射检测装置、风速监测装置和温度控制与数据采集***,温度控制与数据采集***包括数据采集器、计算机、温度检测装置、数据接收器、电路及温度调节控制器,数据采集器通过导线分别与计算机、温度检测装置、数据接收器、电路、温度调节控制器、太阳能辐射检测装置及风速监测装置连接,太阳能辐射检测装置、风速监测装置及温度检测装置位于内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ和房间仿真***Ⅲ内部空间的不同位置;所述的温度检测装置为T型热电偶,T型热电偶和测点布置在距墙底端1/4、2/4及3/4的空间位置;所述的模拟太阳能发热装置11的光源波段为280-3000nm;所述的温控数据采集器型号为BES-02,通过热电偶对室内温度进行测量并记录;所述的太阳辐射检测装置的测量精度小于5%,其感应装置位于内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ内的各个监测点处;所述的小型风机55送风量为15m3/min,位于内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ的底部,以促进内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ和房间仿真***Ⅲ之间形成循环气流53;所述的风速检测装置型号为TM-414,灵敏度达到0.4m/s,其感应装置位于内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ内的各个监测点处;所述的冷源***Ⅳ中,小型冷却塔44的电机功率为2.2KW,型号为70T,蓄水桶46的容量为2000L的PE材料桶;所述的卡槽56具有调节内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ的尺寸的功能,并能够固定内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ;相变通风幕墙26的侧面设有微型门38;图中“△”表示太阳辐射监测点,“◎”表示温度控制监测点,“×”表示气体流速监测点。
一种一侧带有相变材料幕墙的室内热环境实验装置的使用方法,本实验装置的操作步骤主要包括10个步骤。
步骤1:根据试验台的结构,将监测点布置好,在首次操作之前,对所需的各种设备进行灵敏度调试和性能检测,特别是电子感应设备。
步骤2:装上可拆卸百叶22,可拆卸百叶22内无相变材料21,测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ中各部位的温度,并记录备案数据D1-1,启动小型水泵42,使透明冷却水箱41注满冷却水,开启节流阀45使水流循环,开启小型风机55,使内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ、房间仿真***Ⅲ之间气流得以充分的循环,通过风速监测装置测试的数据来调试送风量大小,待稳定后,关闭小型风机55的电源,停止送风,测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ和房间仿真***Ⅲ各部位在该时间段内的温度变化,并记录备案数据D1-2,开启模拟太阳能发热装置11的电源待预热20分钟后,开启示踪气体发射器54,释放示踪气体,模拟无相变材料21情况下白天的传热,通过红外成像仪记录跟拍内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ、房间仿真***Ⅲ内的气体流动情况M1-1,若流动情况不明显,根据需要开启小型风机55并调试送风量大小,继续记录跟拍内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ、房间仿真***Ⅲ内的气体流动情况M1-2,并测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ中各部位的温度变化直至稳定,记录备案数据D1-3。
步骤3:上述的其它条件不变,关闭模拟太阳能发热装置11的电源,开启电加热片23的电源,加热使可拆卸百叶22能辐射出热量,模拟无相变材料21情况下夜间的传热,记录跟拍内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ、房间仿真***Ⅲ内的气体流动情况M1-3,并测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ、房间仿真***Ⅲ各部位的温度变化,记录备案数据D1-4。
步骤4:待装置恢复操作步骤2之前的状态后,进行如同步骤2的操作,装上可拆卸百叶22,百叶内有相变材料水,测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ中各部位的温度,并记录备案数据D2-1;开启小型水泵42使透明冷却水箱41注满冷却水,开启节流阀45使水流循环,开启小型风机55,使内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ之间气流得以充分的循环,通过风速监测装置测试的数据来调试送风量大小,待稳定后,关闭小型风机55的电源,停止送风,测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ中各部位在该时间段内的温度变化,并记录备案数据D2-2,开启模拟太阳能发热装置11的电源预热待20分钟后,开启示踪气体发射器54,释放示踪气体,模拟有相变材料水白天传热的情况,通过红外成像仪记录跟拍内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ内的气体流动情况M2-1,若流动情况不明显,根据需要开启小型风机55并调试送风量大小,继续记录跟拍内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ内的气体流动情况M2-2,并测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ中各部位的温度变化直至稳定,记录备案数据D2-3。
步骤5:上述的其它条件不变,关闭模拟太阳能发热装置11的电源,开启电加热片23的电源,加热使得可拆卸百叶22能辐射出热量,模拟有相变材料21夜间的传热情况,记录跟拍内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ内的气体流动情况M2-3,并测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ中各部位的温度变化直至稳定,记录备案数据D2-4。
步骤6:待实验装置恢复到操作步骤2之前的状态后,进行如同步骤2的操作,装上可拆卸百叶22,可拆卸百叶22内有相变材料石蜡,测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ中各部位的温度,并记录备案数据D3-1,开启小型水泵42,使透明冷却水箱41注满冷却水,开启节流阀45使水流循环,开启小型风机55,使内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ之间气流得以充分的循环,通过风速监测装置测试的数据来调试送风量大小,待稳定后,关闭小型风机55的电源,停止送风,测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ中各部位在该时间段内的温度变化,并记录备案数据D3-2,开启模拟太阳能发热装置11的电源待预热20分钟后,开启示踪气体发射器54,释放示踪气体,模拟有相变材料石蜡白天传热的情况,通过红外成像仪记录跟拍内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ内的气体流动情况M3-1,若流动情况不明显,根据需要开启小型风机55并调试送风量大小,继续记录跟拍内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ内的气体流动情况M3-2,并测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ中各部位的温度变化直至稳定,记录备案数据D3-3。
步骤7:上述的其它条件不变,关闭模拟太阳能发热装置11的电源,开启电加热片23的电源,加热使可拆卸百叶22能辐射出热量,模拟有相变材料石蜡夜间的传热情况,记录跟拍内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ内的气体流动情况M3-3,并测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ中各部位的温度变化直至稳定,记录备案数据D3-4。
步骤8:获取模拟太阳能发热装置11在稳定时刻的辐射强度。
步骤9:汇总数据。
Claims (9)
1.一种一侧带有相变材料幕墙的室内热环境实验装置,其特征在于:本实验装置包括模拟太阳热源***Ⅰ、内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ、房间仿真***Ⅲ、冷源***Ⅳ及气流循环***Ⅴ;模拟太阳热源***Ⅰ包括模拟太阳能发热装置(11)及太阳能辐射检测装置;内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ包括相变材料(21)、可拆卸百叶(22)、电加热片(23)、格栅板条(24)及锚栓(25),相变材料(21)为水、石蜡类相变材料,可拆卸百叶(22)通过钢化玻璃封装组成,相变材料(21)及电加热片(23)位于可拆卸百叶(22)的内部,可拆卸百叶(22)通过锚栓(25)安装于格栅板条(24)上并可以旋转,格栅板条(24)通过锚栓(25)锚固在内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ的壁面上;房间仿真***Ⅲ包括泡沫板屋顶(31)、空调***(32)、照明***(33)采暖***(34)、小型床(35)、小型办公桌(36)、植物(37)及微型门(38);冷源***Ⅳ包括透明冷却水箱(41)、小型水泵(42)、输水管(43)、小型冷却塔(44)、节流阀(45)及蓄水桶(46),透明冷却水箱(41)及蓄水桶(46)沿地面敷设,小型水泵(42)连同与其连接的输水管(43)架空敷设,小型水泵(42)的一端通过输水管(43)与透明冷却水箱(41)的上部连接,小型水泵(42)的另一端通过输水管(43)与小型冷却塔(44)连接,小型冷却塔(44)通过输水管(43)向蓄水桶(46)的顶部输水,蓄水桶(46)通过输水管(43)与透明冷却水箱(41)的下部连接且中间设有节流阀(45),输水管(43)的材料为PPR材质,输水管(43)的连接处采用卡套连接方式进行连接;气流循环***Ⅴ包括可控尺寸幕墙通风口装置(51)、可控尺寸通风挡板(52)、示踪气体发射器(54)、小型风机(55)、卡槽(56)、红外成像仪、风速监测装置及温度控制与数据采集***,示踪气体发射器(54)释放示踪气体,通过红外成像仪来检测示踪气体的流动,示踪气体发射器(54)及小型风机(55)位于内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ的底端;所述的内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ、气流循环***Ⅴ及冷源***Ⅳ中的透明冷却水箱(41)的材料为透明钢化玻璃或树脂材质并通过玻璃胶封装组成;所述的模拟太阳能发热装置(11)位于模拟太阳热源***Ⅰ内并正面辐射内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ;所述的模拟太阳热源***Ⅰ的内部空间设有太阳能辐射检测装置;所述的内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ的内部空间设有太阳能辐射检测装置、风速监测装置和温度控制与数据采集***,温度控制与数据采集***包括数据采集器、计算机、温度检测装置、数据接收器、电路及温度调节控制器,数据采集器通过导线分别与计算机、温度检测装置、数据接收器、电路、温度调节控制器、太阳能辐射检测装置及风速监测装置连接,太阳能辐射检测装置、风速监测装置及温度检测装置位于内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ和房间仿真***Ⅲ内部空间的不同位置。
2.根据权利要求1所述的一侧带有相变材料幕墙的室内热环境实验装置,其特征在于:所述的温度检测装置为T型热电偶,T型热电偶和测点布置在距墙底端1/4、2/4及3/4的空间位置。
3.根据权利要求1所述的一侧带有相变材料幕墙的室内热环境实验装置,其特征在于,所述的模拟太阳能发热装置(11)的光源波段为280-3000nm。
4.根据权利要求1所述的一侧带有相变材料幕墙的室内热环境实验装置,其特征在于:所述的太阳能辐射检测装置的测量精度小于5%,其感应装置位于内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ内的各个监测点处。
5.根据权利要求1所述的一侧带有相变材料幕墙的室内热环境实验装置,其特征在于:所述的小型风机(55)送风量为15m3/min,位于内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ的底部,以促进内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ和房间仿真***Ⅲ之间形成循环气流(53)。
6.根据权利要求1所述的一侧带有相变材料幕墙的室内热环境实验装置,其特征在于:所述的风速监测装置型号为TM-414,灵敏度达到0.4m/s,其感应装置位于内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ内的各个监测点处。
7.根据权利要求1所述的一侧带有相变材料幕墙的室内热环境实验装置,其特征在于:所述的冷源***Ⅳ中,小型冷却塔(44)的电机功率为2.2KW,型号为70T,蓄水桶(46)的容量为2000L的PE材料桶。
8.根据权利要求1所述的一侧带有相变材料幕墙的室内热环境实验装置,其特征在于:所述的卡槽(56)具有调节内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ的尺寸的功能,并能够固定内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ。
9.根据权利要求1所述的一侧带有相变材料幕墙的室内热环境实验装置,其特征在于:该实验装置的实验操作步骤主要包括10个步骤;
步骤1:根据试验装置的结构,将监测点布置好,在首次操作之前,对所需的各种设备进行灵敏度调试和性能检测,特别是电子感应设备;
步骤2:装上可拆卸百叶(22),可拆卸百叶(22)内无相变材料(21),测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ中各部位的温度,并记录备案数据D1-1,启动小型水泵(42),使透明冷却水箱(41)注满冷却水,开启节流阀(45)使水流循环,开启小型风机(55),使内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ、房间仿真***Ⅲ之间气流得以充分的循环,通过风速监测装置测试的数据来调试送风量大小,待稳定后,关闭小型风机(55)的电源,停止送风,测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ和房间仿真***Ⅲ各部位在启动小型水泵(42)至关闭小型风机(55)的电源的时间段内的温度变化,并记录备案数据D1-2,开启模拟太阳能发热装置(11)的电源待预热20分钟后,开启示踪气体发射器(54),释放示踪气体,模拟无相变材料(21)情况下白天的传热,通过红外成像仪记录跟拍内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ、房间仿真***Ⅲ内的气体流动情况M1-1,若流动情况不明显,根据需要开启小型风机(55)并调试送风量大小,继续记录跟拍内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ、房间仿真***Ⅲ内的气体流动情况M1-2,并测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ中各部位的温度变化直至稳定,记录备案数据D1-3;
步骤3:步骤2中“开启模拟太阳能发热装置(11)的电源待预热20分钟后”之前和“开启模拟太阳能发热装置(11)的电源待预热20分钟后”之后的实验条件不变,关闭模拟太阳能发热装置(11)的电源,开启电加热片(23)的电源,加热使可拆卸百叶(22)能辐射出热量,模拟无相变材料(21)情况下夜间的传热,记录跟拍内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ、房间仿真***Ⅲ内的气体流动情况M1-3,并测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ、房间仿真***Ⅲ各部位的温度变化,记录备案数据D1-4;
步骤4:待装置恢复操作步骤2之前的状态后,进行如同步骤2的操作,装上可拆卸百叶(22),百叶内有相变材料水,测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ中各部位的温度,并记录备案数据D2-1;开启小型水泵(42)使透明冷却水箱(41)注满冷却水,开启节流阀(45)使水流循环,开启小型风机(55),使内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ之间气流得以充分的循环,通过风速监测装置测试的数据来调试送风量大小,待稳定后,关闭小型风机(55)的电源,停止送风,测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ中各部位在启动小型水泵(42)至关闭小型风机(55)的电源的时间段内的温度变化,并记录备案数据D2-2,开启模拟太阳能发热装置(11)的电源预热待20分钟后,开启示踪气体发射器(54),释放示踪气体,模拟有相变材料水白天传热的情况,通过红外成像仪记录跟拍内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ内的气体流动情况M2-1,若流动情况不明显,根据需要开启小型风机(55)并调试送风量大小,继续记录跟拍内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ内的气体流动情况M2-2,并测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ中各部位的温度变化直至稳定,记录备案数据D2-3;
步骤5:步骤4中“开启模拟太阳能发热装置(11)的电源待预热20分钟后”之前和“开启模拟太阳能发热装置(11)的电源待预热20分钟后”之后的实验条件不变,关闭模拟太阳能发热装置(11)的电源,开启电加热片(23)的电源,加热使得可拆卸百叶(22)能辐射出热量,模拟有相变材料(21)夜间的传热情况,记录跟拍内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ内的气体流动情况M2-3,并测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ中各部位的温度变化直至稳定,记录备案数据D2-4;
步骤6:待实验装置恢复到操作步骤2之前的状态后,进行如同步骤2的操作,装上可拆卸百叶(22),可拆卸百叶(22)内有相变材料石蜡,测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ中各部位的温度,并记录备案数据D3-1,开启小型水泵(42),使透明冷却水箱(41)注满冷却水,开启节流阀(45)使水流循环,开启小型风机(55),使内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ之间气流得以充分的循环,通过风速监测装置测试的数据来调试送风量大小,待稳定后,关闭小型风机(55)的电源,停止送风,测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ中各部位在启动小型水泵(42)至关闭小型风机(55)的电源的时间段内的温度变化,并记录备案数据D3-2,开启模拟太阳能发热装置(11)的电源待预热20分钟后,开启示踪气体发射器(54),释放示踪气体,模拟有相变材料石蜡白天传热的情况,通过红外成像仪记录跟拍内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ内的气体流动情况M3-1,若流动情况不明显,根据需要开启小型风机(55)并调试送风量大小,继续记录跟拍内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ内的气体流动情况M3-2,并测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ中各部位的温度变化直至稳定,记录备案数据D3-3;
步骤7:步骤6中“开启模拟太阳能发热装置(11)的电源待预热20分钟后”之前和“开启模拟太阳能发热装置(11)的电源待预热20分钟后”之后的实验条件不变,关闭模拟太阳能发热装置(11)的电源,开启电加热片(23)的电源,加热使可拆卸百叶(22)能辐射出热量,模拟有相变材料石蜡夜间的传热情况,记录跟拍内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ内的气体流动情况M3-3,并测试内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ及房间仿真***Ⅲ中各部位的温度变化直至稳定,记录备案数据D3-4;
步骤8:获取模拟太阳能发热装置(11)在稳定时刻的辐射强度;
步骤9:汇总数据;
步骤10:通过控制幕墙和房间仿真***尺寸并对其固定的卡槽(56)来改变内嵌相变材料玻璃幕墙***Ⅱ的尺寸并分别重复上述的操作步骤。
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