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一種大空間氣流組織縮尺模型試驗平臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大空間氣流組織縮尺模型試驗平臺，包括大空間縮尺模型、空氣處理系統(tǒng)、熱環(huán)境系統(tǒng)、空調(diào)冷源系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，空調(diào)冷源系統(tǒng)分別與空氣處理系統(tǒng)、熱環(huán)境系統(tǒng)連接用于向二者提供冷凍水，空氣處理系統(tǒng)與大空間縮尺模型連接用于向大空間縮尺模型室內(nèi)提供氣流組織，熱環(huán)境系統(tǒng)用于提供大空間縮尺模型室外的熱環(huán)境，數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)安裝在空氣處理系統(tǒng)、熱環(huán)境系統(tǒng)上用于采集大空間縮尺模型室內(nèi)、室外環(huán)境的空氣參數(shù)并進(jìn)行控制。本發(fā)明基于相似性原理建立，可完成多種大空間建筑縮尺模型試驗，應(yīng)用范圍廣，使用靈活，試驗過程直觀，試驗結(jié)果真實，為大空間建筑氣流組織優(yōu)化設(shè)計、研究提供試驗和驗證平臺，在該領(lǐng)域為首創(chuàng)。
【專利說明】一種大空間氣流組織縮尺模型試驗平臺
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種縮尺模型試驗平臺，尤其涉及一種大空間氣流組織縮尺模型試驗平臺，屬于暖通空調(diào)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]氣流組織是否合理對于空調(diào)房間的舒適性有著直接的影響，合理的氣流組織能夠避免房間內(nèi)部局部過冷過熱，減少吹風(fēng)感，同時還能減少運行能耗。對于層高超過5m，體積超過IOOOOm3的大空間建筑來說，由于其內(nèi)部空間大，氣流組織對室內(nèi)熱環(huán)境的影響更為明顯，氣流組織設(shè)計不合理，則會造成大空間室內(nèi)明顯的冷熱不均，且運行能耗大大增加，因此，大空間氣流組織優(yōu)化設(shè)計至關(guān)重要，最佳的氣流組織形式不僅可提高室內(nèi)的熱環(huán)境，而且可大大減少建筑的運行費用。
[0003]大空間建筑形式多樣，不同形式的大空間建筑有其最佳的氣流組織形式，但是，由于可采用的技術(shù)手段有限，優(yōu)化設(shè)計大空間氣流組織一直是設(shè)計人員面臨的技術(shù)難題。目前，大空間氣流組織優(yōu)化設(shè)計最常用的方式就是CFD模擬，通過計算機(jī)模擬比較來確定最佳的氣流組織形式，但是，計算機(jī)模擬結(jié)果受諸多因素的影響，比如物理模型搭建、邊界條件設(shè)置等，常會導(dǎo)致模擬結(jié)果與實際效果不符，致使氣流組織不盡完善；也有依靠設(shè)計人員的設(shè)計經(jīng)驗，經(jīng)過簡單計算設(shè)計氣流組織，這樣的設(shè)計效果更可能偏離實際效果，從而無法實現(xiàn)氣流組織的最佳設(shè)計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種試驗結(jié)果準(zhǔn)確、可優(yōu)化大空間氣流組織設(shè)計、適應(yīng)于不同類型和工況試驗的大空間氣流組織縮尺模型試驗平臺，可以為設(shè)計人員提供一個大空間氣流組織研究和驗證的試驗平臺，從而實現(xiàn)氣流組織的最佳設(shè)計。
[0005]本發(fā)明的上述目的可以通過以下措施來實現(xiàn)，一種大空間氣流組織縮尺模型試驗平臺，其特征在于:包括大空間縮尺模型、空氣處理系統(tǒng)、熱環(huán)境系統(tǒng)、空調(diào)冷源系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，所述空調(diào)冷源系統(tǒng)分別與所述空氣處理系統(tǒng)、熱環(huán)境系統(tǒng)連接用于向二者提供冷凍水，所述空氣處理系統(tǒng)與大空間縮尺模型連接用于向大空間縮尺模型室內(nèi)提供氣流組織，所述熱環(huán)境系統(tǒng)用于提供大空間縮尺模型室外的熱環(huán)境，所述數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)安裝在空氣處理系統(tǒng)、熱環(huán)境系統(tǒng)上用于采集大空間縮尺模型室內(nèi)、室外環(huán)境的空氣參數(shù)并進(jìn)行控制。
[0006]本發(fā)明空氣處理系統(tǒng)和熱環(huán)境系統(tǒng)可實現(xiàn)對大空間縮尺模型室外環(huán)境參數(shù)的調(diào)節(jié)，以及大空間縮尺模型送風(fēng)參數(shù)的調(diào)節(jié)，從而滿足不同大空間建筑縮尺模型的試驗要求，因此，本發(fā)明可以提供一個大空間氣流組織研究和驗證的試驗平臺，相對于CFD模擬技術(shù)，更加真實可信，更有利于優(yōu)化設(shè)計大空間氣流組織。另外，本發(fā)明通過調(diào)節(jié)可完成各種大空間建筑和工況的大空間建筑縮尺模型的試驗，應(yīng)用范圍廣泛，使用靈活。
[0007]本發(fā)明大空間縮尺模型按照弗勞德準(zhǔn)則進(jìn)行模型設(shè)計，根據(jù)相似性原理建立，包括幾何相似、運動相似、動力相似和熱源相似等，而大空間縮尺模型的尺寸則根據(jù)具體對象建筑的尺寸按一定比例縮小得到。幾何相似是指大空間縮尺模型和大空間實物的流場幾何形狀相似，結(jié)構(gòu)尺寸成一定比例縮小，確保室內(nèi)空調(diào)送回風(fēng)口、氣流組織形式以及其它主要設(shè)備的尺寸和布局遵循幾何相似；運動相似是指大空間縮尺模型與大空間實物中對應(yīng)的運動參數(shù)如送風(fēng)速度、回風(fēng)速度方向一致大小成一定比例；動力相似是指大空間縮尺模型與大空間實物中對應(yīng)點上受相同性質(zhì)力的作用、力的方向相同，且各對應(yīng)的同名力成一定比例，主要考慮重力和慣性力；熱源相似是指大空間縮尺模型內(nèi)的熱源功率與大空間實物內(nèi)對應(yīng)的熱源功率成一定比例，且熱源形狀滿足幾何相似。
[0008]作為本發(fā)明的一種實施方式，所述熱環(huán)境系統(tǒng)主要由第一空氣處理機(jī)組和送風(fēng)箱、回風(fēng)箱組成，所述第一空氣處理機(jī)組與送風(fēng)箱、回風(fēng)箱通過風(fēng)管連接，所述送風(fēng)箱的其中一側(cè)面是開孔的孔板，為送風(fēng)孔板，通過該送風(fēng)孔板正向大空間縮尺模型室外送風(fēng)，所述回風(fēng)箱的其中一側(cè)面也是開孔的孔板，為回風(fēng)孔板，大空間縮尺模型室外的空氣通過該回風(fēng)孔板回風(fēng)。
[0009]本發(fā)明所述的第一空氣處理機(jī)組主要由變頻離心風(fēng)機(jī)、表冷器和電加熱器朝向送風(fēng)方向依次排列組成，所述變頻離心風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)第一空氣處理機(jī)組的送風(fēng)量，所述電加熱器和表冷器共同調(diào)節(jié)第一空氣處理機(jī)組的送風(fēng)溫濕度，從而滿足熱環(huán)境系統(tǒng)的環(huán)境參數(shù)。
[0010]作為本發(fā)明的一種實施方式，所述空氣處理系統(tǒng)主要由第二空氣處理機(jī)組、送風(fēng)靜壓箱、回風(fēng)靜壓箱、混合靜壓箱和風(fēng)閥組成，所述第二空氣處理機(jī)組、送風(fēng)靜壓箱、回風(fēng)靜壓箱和混合靜壓箱通過風(fēng)管順次連接構(gòu)成一循環(huán)回路，其中，所述送風(fēng)靜壓箱、回風(fēng)靜壓箱分別連通所述大空間縮尺模型，即二者通過大空間縮尺模型實現(xiàn)連接，所述送風(fēng)靜壓箱具有與所述第二空氣處理機(jī)組相連的進(jìn)風(fēng)口、與所述大空間縮尺模型連接的出風(fēng)口，所述回風(fēng)靜壓箱具有與所述大空間縮尺模型連接的進(jìn)風(fēng)口、用于向外界排風(fēng)的排風(fēng)口、與混合靜壓箱連接的出風(fēng)口，所述回風(fēng)靜壓箱具有用于從外界進(jìn)風(fēng)的進(jìn)風(fēng)口 ；所述風(fēng)閥包括第一風(fēng)閥、第二風(fēng)閥、第三風(fēng)閥及第四風(fēng)閥，所述第一風(fēng)閥設(shè)于所述送風(fēng)靜壓箱的進(jìn)風(fēng)口，所述第二風(fēng)閥設(shè)于所述回風(fēng)靜壓箱的排風(fēng)口，所述第三風(fēng)閥設(shè)于所述回風(fēng)靜壓箱的出風(fēng)口，所述第四風(fēng)閥設(shè)于所述混合靜壓箱的進(jìn)風(fēng)口。
[0011]本發(fā)明所述送風(fēng)靜壓箱、回風(fēng)靜壓箱和混合靜壓箱對空氣處理系統(tǒng)起到穩(wěn)壓、降噪、增大靜壓、均勻分流和萬能接頭的作用，提高風(fēng)系統(tǒng)的綜合性能。
[0012]本發(fā)明所述的第二空氣處理機(jī)組主要由表冷器、電加熱器和變頻離心風(fēng)機(jī)朝向送風(fēng)方向順次排列組成，所述變頻離心風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)第二空氣處理機(jī)組的送風(fēng)量，所述電加熱器和表冷器共同調(diào)節(jié)第二空氣處理機(jī)組的送風(fēng)溫濕度，從而滿足空氣處理系統(tǒng)的送風(fēng)參數(shù)。
[0013]作為本發(fā)明的一種實施方式，所述數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)包括第一取樣裝置、第一溫濕度控制器、第二取樣裝置、第三取樣裝置、第二溫濕度控制器、速度傳感器、流量傳感器、第一電動閥和第二電動閥，所述第一取樣裝置安裝在外界環(huán)境中且靠近所述回風(fēng)箱的回風(fēng)孔板，所述第二取樣裝置安裝在第二空氣處理機(jī)組與送風(fēng)靜壓箱之間的風(fēng)管上用于采集送風(fēng)溫濕度參數(shù)，所述第三取樣裝置安裝在所述回風(fēng)靜壓箱和混合靜壓箱之間的風(fēng)管上用于采集回風(fēng)溫濕度參數(shù)；所述速度傳感器安裝在第一空氣處理機(jī)組和送風(fēng)箱之間的風(fēng)管上；所述流量傳感器安裝在第二空氣處理機(jī)組和混合靜壓箱之間的風(fēng)管上；第一電動閥、第二電動閥分別安裝在第一空氣處理機(jī)組和第二空氣處理機(jī)組的出水管上；所述第一空氣處理機(jī)組的變頻離心風(fēng)機(jī)根據(jù)速度傳感器的速度信號調(diào)整風(fēng)機(jī)頻率，控制送風(fēng)箱的送風(fēng)量，所述第二空氣處理機(jī)組的變頻離心風(fēng)機(jī)根據(jù)流量傳感器的流量信號調(diào)整變頻離心風(fēng)機(jī)的頻率，控制送風(fēng)靜壓箱的送風(fēng)量；所述第一溫濕度控制器分別連接第一取樣裝置、第一空氣處理機(jī)組的電加熱器和第一電動閥以控制送風(fēng)箱的送風(fēng)溫濕度，所述第二溫濕度控制器分別連接第二取樣裝置、第三取樣裝置、第二空氣處理機(jī)組的電加熱器和第二電動閥以控制送風(fēng)靜壓箱的送風(fēng)溫濕度。
[0014]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述第二空氣處理機(jī)組和混合靜壓箱之間的風(fēng)管至少為兩個，相應(yīng)地，所述流量傳感器至少為兩個且最大流量不同，分設(shè)在不同的風(fēng)管上，以適應(yīng)于不同大小及不同風(fēng)量要求的大空間縮尺模型。
[0015]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述送風(fēng)靜壓箱和回風(fēng)靜壓箱均為吊頂布置，所述送風(fēng)靜壓箱和回風(fēng)靜壓箱分別通過多根軟風(fēng)管與所述大空間縮尺模型內(nèi)連通；所述送風(fēng)箱和回風(fēng)箱均為靜壓箱式，緊貼墻面布置。
[0016]本發(fā)明所述空調(diào)冷源系統(tǒng)的制冷機(jī)組采用風(fēng)冷冷水機(jī)組。
[0017]作為本發(fā)明的一種推薦實施方式，所述大空間縮尺模型中的主要模擬熱源是人員、燈具、設(shè)備、墻體、門窗和幕墻，人員、燈具、設(shè)備均采用電子元件進(jìn)行模擬，墻體通過大空間縮尺模型與室外環(huán)境的傳熱進(jìn)行模擬，門窗和幕墻采用電加熱絲網(wǎng)進(jìn)行模擬。
[0018]本發(fā)明所述第一風(fēng)閥、第二風(fēng)閥、第三風(fēng)閥及第四風(fēng)閥為電動或手動風(fēng)閥，通過第一風(fēng)閥開，第二風(fēng)閥開、第三風(fēng)閥關(guān)、第四風(fēng)閥開完成示蹤法試驗或者通過第一風(fēng)閥開，第二風(fēng)閥關(guān)、第三風(fēng)閥開、第四風(fēng)閥關(guān)完成溫度場試驗；所述大空間縮尺模型采用透明材料制作。使整個試驗過程更加直觀，更有利于觀察和優(yōu)化設(shè)計氣流組織。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著的效果:
[0020]⑴本發(fā)明可以提供一個大空間氣流組織研究和驗證的試驗平臺，相對于CFD模擬技術(shù)，更加真實可信，更有利于優(yōu)化設(shè)計大空間氣流組織，實現(xiàn)氣流組織的最佳設(shè)計。
[0021]⑵本發(fā)明可根據(jù)試驗需求調(diào)節(jié)大空間建筑縮尺模型主試驗間的內(nèi)外環(huán)境參數(shù)和送回風(fēng)參數(shù)，實現(xiàn)大空間縮尺模型在不同室內(nèi)外環(huán)境下的氣流組織研究和驗證。
[0022]⑶本發(fā)明大空間縮尺模型采用透明結(jié)構(gòu)，如:有機(jī)玻璃，使整個試驗過程更加直觀，更有利于觀察和優(yōu)化設(shè)計氣流組織。
[0023]⑷本發(fā)明通過調(diào)節(jié)可完成各種大空間建筑和工況的大空間建筑縮尺模型的試驗，應(yīng)用范圍廣泛，使用靈活。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]下面結(jié)合附圖和具體實施例對發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0025]圖1是本發(fā)明組成系統(tǒng)圖；
[0026]圖2是本發(fā)明的布置平面圖(顯示各組成設(shè)備設(shè)置的區(qū)域)；
[0027]圖3是沿圖2中A-A線剖面圖。
【具體實施方式】
[0028]如圖1?3所示，是本發(fā)明一種大空間氣流組織縮尺模型試驗平臺，包括大空間縮尺模型1、空氣處理系統(tǒng)、熱環(huán)境系統(tǒng)、空調(diào)冷源系統(tǒng)7、數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，大空間縮尺模型I采用有機(jī)玻璃制作，大空間縮尺模型中的主要模擬熱源是人員、燈具、設(shè)備、墻體、門窗和幕墻，人員、燈具、設(shè)備均采用電子元件進(jìn)行模擬，墻體通過大空間縮尺模型與室外環(huán)境的傳熱進(jìn)行模擬，門窗和幕墻采用電加熱絲網(wǎng)進(jìn)行模擬。空調(diào)冷源系統(tǒng)7分別與空氣處理系統(tǒng)、熱環(huán)境系統(tǒng)連接用于向二者提供冷凍水，空調(diào)冷源系統(tǒng)7的制冷機(jī)組采用風(fēng)冷冷水機(jī)組。空氣處理系統(tǒng)與大空間縮尺模型連接用于向大空間縮尺模型室內(nèi)提供氣流組織，熱環(huán)境系統(tǒng)用于提供大空間縮尺模型室外的熱環(huán)境，數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)安裝在空氣處理系統(tǒng)、熱環(huán)境系統(tǒng)上用于采集大空間縮尺模型室內(nèi)、室外環(huán)境的空氣參數(shù)并進(jìn)行控制，且通過調(diào)節(jié)該空氣參數(shù)以適應(yīng)于不同類型和工況的試驗。
[0029]熱環(huán)境系統(tǒng)主要由第一空氣處理機(jī)組5、送風(fēng)箱22和回風(fēng)箱33組成，第一空氣處理機(jī)組5與送風(fēng)箱22、回風(fēng)箱33通過風(fēng)管連接，送風(fēng)箱22和回風(fēng)箱33均為靜壓箱式，緊貼墻面布置。送風(fēng)箱22的其中一側(cè)面是開孔的孔板，通過該孔板向大空間縮尺模型室外均勻送風(fēng)，所述回風(fēng)箱33的其中一側(cè)面也是開孔的孔板，大空間縮尺模型室外的空氣通過該孔板均勻回風(fēng)，從而創(chuàng)造穩(wěn)定、均勻的室外環(huán)境。第一空氣處理機(jī)組5主要由變頻離心風(fēng)機(jī)24、表冷器27和電加熱器25朝向送風(fēng)方向依次排列組成，電加熱器25采用可調(diào)功率電加熱，變頻離心風(fēng)機(jī)24調(diào)節(jié)第一空氣處理機(jī)組5的送風(fēng)量，電加熱器25和表冷器27共同調(diào)節(jié)第一空氣處理機(jī)組5的送風(fēng)溫濕度，從而滿足熱環(huán)境系統(tǒng)的環(huán)境參數(shù)。
[0030]空氣處理系統(tǒng)主要由第二空氣處理機(jī)組6、送風(fēng)靜壓箱2、回風(fēng)靜壓箱3、混合靜壓箱4和風(fēng)閥組成，第二空氣處理機(jī)組6、送風(fēng)靜壓箱2、回風(fēng)靜壓箱3和混合靜壓箱4通過風(fēng)管順次連接構(gòu)成一循環(huán)回路，其中，送風(fēng)靜壓箱2、回風(fēng)靜壓箱3分別連通大空間縮尺模型1，即二者通過大空間縮尺模型I實現(xiàn)連接，在本實施例中，送風(fēng)靜壓箱2和回風(fēng)靜壓箱3均為吊頂布置，送風(fēng)靜壓箱2和回風(fēng)靜壓箱3分別通過多根軟風(fēng)管與大空間縮尺模型內(nèi)連通，軟風(fēng)管尺寸和規(guī)格多樣，可根據(jù)不同的縮尺模型的需求選擇，實現(xiàn)不同的氣流組織，滿足多工況試驗的需要，為設(shè)計最佳氣流組織創(chuàng)造條件。送風(fēng)靜壓箱2具有與第二空氣處理機(jī)組6相連的進(jìn)風(fēng)口、與大空間縮尺模型I連接的出風(fēng)口，回風(fēng)靜壓箱3具有與大空間縮尺模型I連接的進(jìn)風(fēng)口、用于向外界排風(fēng)的排風(fēng)口、與混合靜壓箱4連接的出風(fēng)口，混合靜壓箱4具有用于從外界進(jìn)風(fēng)的進(jìn)風(fēng)口 ；風(fēng)閥包括第一風(fēng)閥12、第二風(fēng)閥13、第三風(fēng)閥14及第四風(fēng)閥15，且為電動或手動風(fēng)閥。第一風(fēng)閥12設(shè)于送風(fēng)靜壓箱2的進(jìn)風(fēng)口，第二風(fēng)閥13設(shè)于回風(fēng)靜壓箱3的排風(fēng)口，第三風(fēng)閥14設(shè)于回風(fēng)靜壓箱3的回風(fēng)口，通過調(diào)節(jié)第二風(fēng)閥13、第三風(fēng)閥14可以調(diào)節(jié)回風(fēng)靜壓箱的回風(fēng)量和排風(fēng)量，第四風(fēng)閥15設(shè)于混合靜壓箱4的進(jìn)風(fēng)口，通過調(diào)節(jié)第四風(fēng)閥15，可以調(diào)節(jié)混合靜壓箱4的新風(fēng)量。送風(fēng)靜壓箱、回風(fēng)靜壓箱和混合靜壓箱對空氣處理系統(tǒng)起到穩(wěn)壓、降噪、增大靜壓、均勻分流和萬能接頭的作用，提高風(fēng)系統(tǒng)的綜合性能。
[0031]第二空氣處理機(jī)組6主要由表冷器28、電加熱器26和變頻離心風(fēng)機(jī)23朝向送風(fēng)方向順次排列組成，變頻離心風(fēng)機(jī)23調(diào)節(jié)第二空氣處理機(jī)組6的送風(fēng)量，電加熱器26和表冷器28共同調(diào)節(jié)第二空氣處理機(jī)組6的送風(fēng)溫濕度，從而滿足空氣處理系統(tǒng)的送風(fēng)參數(shù)。
[0032]數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)包括第一取樣裝置8、第一溫濕度控制器19、第二取樣裝置9、第三取樣裝置10、第二溫濕度控制器18、速度傳感器11、流量傳感器、第一電動閥20和第二電動閥21，流量傳感器為兩個，分別為第一流量傳感器16、第二流量傳感器17，第一流量傳感器16的最大流量為500m3/h，第二流量傳感器17的最大流量是50m3/h，可根據(jù)大空間縮尺模型I的大小及不同風(fēng)量要求情況進(jìn)行選用。第二空氣處理機(jī)組6和混合靜壓箱4之間的風(fēng)管為兩個，第一流量傳感器16、第二流量傳感器17分別安裝在兩個風(fēng)管上用于采集該風(fēng)管的空氣流速。第一取樣裝置8安裝在外界環(huán)境中且靠近回風(fēng)箱33的回風(fēng)孔板，第二取樣裝置9安裝在第二空氣處理機(jī)組6與送風(fēng)靜壓箱2之間的風(fēng)管上，第三取樣裝置10安裝在回風(fēng)靜壓箱3和混合靜壓箱4之間的風(fēng)管上。速度傳感器11安裝在第一空氣處理機(jī)組5和送風(fēng)箱22之間的風(fēng)管上用于采集該風(fēng)管的空氣流速；第一電動閥20、第二電動閥21分別安裝在第一空氣處理機(jī)組5和第二空氣處理機(jī)組6的出水管上，用于調(diào)節(jié)向第一空氣處理機(jī)組5和第二空氣處理機(jī)組6的冷凍水供水流量；第一空氣處理機(jī)組5的變頻離心風(fēng)機(jī)24根據(jù)速度傳感器11的速度信號調(diào)整風(fēng)機(jī)頻率，控制送風(fēng)箱22的送風(fēng)量，第二空氣處理機(jī)組6的變頻離心風(fēng)機(jī)23根據(jù)第一流量傳感器20或第二流量傳感器21的流量信號調(diào)整變頻離心風(fēng)機(jī)23的頻率，控制送風(fēng)靜壓箱的送風(fēng)量。第一溫濕度控制器19分別連接第一取樣裝置8、第一空氣處理機(jī)組5的電加熱器25和第一電動閥20，第一取樣裝置8采集大空間縮尺模型I室外環(huán)境空氣的溫濕度參數(shù)，然后傳輸給溫濕度控制器19，以控制第一空氣處理機(jī)組5的電加熱器25的功率和第一電動閥20開度，進(jìn)而控制送風(fēng)箱22的送風(fēng)溫濕度，最終保證大空間縮尺模型I室外環(huán)境。第二溫濕度控制器分別連接第二取樣裝置
9、第三取樣裝置10、第二空氣處理機(jī)組6的電加熱器26和第一電動閥21，第二取樣裝置9和第三取樣裝置10分別采集送、回風(fēng)溫濕度參數(shù)，然后傳輸給溫濕度控制器18，以控制第二空氣處理機(jī)組6的電加熱器26的功率和第二電動閥21開度，進(jìn)而控制送風(fēng)靜壓箱2的送風(fēng)溫濕度，最終保證大空間縮尺模型I室內(nèi)環(huán)境。
[0033]本發(fā)明還包括操作間31，用于實現(xiàn)對試驗平臺的操作控制，還設(shè)有輔助設(shè)備間32。第一、第二、第三、第四風(fēng)閥12、13、14、15采用電動或手動調(diào)節(jié)開度，并可以通過調(diào)節(jié)風(fēng)閥的開關(guān)完成示蹤法試驗和溫度場試驗。如圖1所示，示蹤法試驗(研究速度場)時，第一風(fēng)閥12開，第二風(fēng)閥13開、第三風(fēng)閥14關(guān)、第四風(fēng)閥15開，此試驗過程中均為全新風(fēng)運行，沒有回風(fēng)；溫度場試驗(研究溫度場)時，第一風(fēng)閥12開，第二風(fēng)閥13關(guān)、第三風(fēng)閥14開、第四風(fēng)閥15關(guān)，此試驗過程中沒有新風(fēng)，內(nèi)循環(huán)運行。
[0034]本實施例中，依據(jù)相似原理，建立與原型相似的縮小了尺度的模型進(jìn)行試驗研究，并根據(jù)試驗結(jié)果換算到原型，以預(yù)測原型將會發(fā)生的現(xiàn)象，其中模型律的選擇和模型設(shè)計
至關(guān)重要。
[0035]首先，針對具體大空間建筑，明確對流動起主導(dǎo)的作用力為重力和慣性力，從而按弗勞德準(zhǔn)則進(jìn)行模型設(shè)計(即正確選擇模型律)，然后根據(jù)幾何相似原理，合理地選擇幾何比尺，建立大空間建筑縮尺模型的基本模型，得出模型的幾何邊界，再根據(jù)選擇的模型律，確定其他相關(guān)的模型比尺，如:流速比尺和作用力比尺(即運動相似和動力相似)，最后根據(jù)熱源相似原理，創(chuàng)建大空間建筑縮尺模型內(nèi)部相應(yīng)的冷熱源，而大空間建筑縮尺模型創(chuàng)建時最主要是內(nèi)部熱源的模擬，將大空間建筑內(nèi)部熱源主要歸類為人員、燈具、設(shè)備、墻體和屋頂、門窗和幕墻等幾部分，大空間建筑縮尺模型內(nèi)部熱源的模擬方法如下所述:
[0036]人員:發(fā)熱量按100?200W計算，對應(yīng)模擬發(fā)熱量根據(jù)縮尺比例確定，由電子元件模擬。
[0037]燈具:每組按100?1000W計算，對應(yīng)模擬發(fā)熱量根據(jù)縮尺比例確定，由電子元件模擬。[0038]設(shè)備:功率≥IOOff且較多的設(shè)備，由電子元件模擬，IOKff以上特大功率設(shè)備，由電子元件或加熱電阻絲模擬。
[0039]墻體、屋頂:通過縮尺模型與環(huán)境的傳熱進(jìn)行模擬，單位面積傳熱量與實際傳熱量—致。
[0040]門窗、幕墻:采用電加熱絲網(wǎng)模擬，原型功率約為100~1000W/m2，對應(yīng)模擬功率0.01 ~0.lW/cm2。
[0041]本發(fā)明的實施方式不限于此，根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，本發(fā)明大空間縮尺模型也可以采用其它透明材料制作；第二空氣處理機(jī)組和混合靜壓箱之間的風(fēng)管至少為兩個，相應(yīng)地，流量傳感器至少為兩個且最大流量不同，分設(shè)在不同的風(fēng)管上，以適應(yīng)于不同大小及不同風(fēng)量要求的大空間縮尺模型。因此，本發(fā)明還可以做出其它多種形式的修改、替換或變更，均落在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種大空間氣流組織縮尺模型試驗平臺，其特征在于:包括大空間縮尺模型、空氣處理系統(tǒng)、熱環(huán)境系統(tǒng)、空調(diào)冷源系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，所述空調(diào)冷源系統(tǒng)分別與所述空氣處理系統(tǒng)、熱環(huán)境系統(tǒng)連接用于向二者提供冷凍水，所述空氣處理系統(tǒng)與大空間縮尺模型連接用于向大空間縮尺模型室內(nèi)提供氣流組織，所述熱環(huán)境系統(tǒng)用于提供大空間縮尺模型室外的熱環(huán)境，所述數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)安裝在空氣處理系統(tǒng)、熱環(huán)境系統(tǒng)上用于采集大空間縮尺模型室內(nèi)、室外環(huán)境的空氣參數(shù)并進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大空間氣流組織縮尺模型試驗平臺，其特征在于:所述熱環(huán)境系統(tǒng)主要由第一空氣處理機(jī)組和送風(fēng)箱、回風(fēng)箱組成，所述第一空氣處理機(jī)組與送風(fēng)箱、回風(fēng)箱通過風(fēng)管連接，所述送風(fēng)箱的其中一側(cè)面是開孔的孔板，為送風(fēng)孔板，通過該送風(fēng)孔板向大空間縮尺模型室外送風(fēng)，所述回風(fēng)箱的其中一側(cè)面也是開孔的孔板，為回風(fēng)孔板，大空間縮尺模型室外的空氣通過該回風(fēng)孔板回風(fēng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大空間氣流組織縮尺模型試驗平臺，其特征在于:所述第一空氣處理機(jī)組主要由變頻離心風(fēng)機(jī)、表冷器和電加熱器朝向送風(fēng)方向依次排列組成，所述變頻離心風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)第一空氣處理機(jī)組的送風(fēng)量，所述電加熱器和表冷器共同調(diào)節(jié)第一空氣處理機(jī)組的送風(fēng)溫濕度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大空間氣流組織縮尺模型試驗平臺，其特征在于:所述空氣處理系統(tǒng)主要由第二空氣處理機(jī)組、送風(fēng)靜壓箱、回風(fēng)靜壓箱、混合靜壓箱和風(fēng)閥組成，所述第二空氣處理機(jī)組、送風(fēng)靜壓箱、回風(fēng)靜壓箱和混合靜壓箱通過風(fēng)管順次連接構(gòu)成一循環(huán)回路，其中，所述送風(fēng)靜壓箱、回風(fēng)靜壓箱分別連通所述大空間縮尺模型，即二者通過大空間縮尺模型實現(xiàn)連接，所述送風(fēng)靜壓箱具有與所述第二空氣處理機(jī)組相連的進(jìn)風(fēng)口、與所述大空間縮尺模型連接的出風(fēng)口，所述回風(fēng)靜壓箱具有與所述大空間縮尺模型連接的進(jìn)風(fēng)口、用于向外界排風(fēng)的排風(fēng)口、與混合靜壓箱連接的出風(fēng)口，所述混合靜壓箱具有用于從外界進(jìn)風(fēng)的進(jìn)風(fēng)口 ；所述風(fēng)閥 包括第一風(fēng)閥、第二風(fēng)閥、第三風(fēng)閥及第四風(fēng)閥，所述第一風(fēng)閥設(shè)于所述送風(fēng)靜壓箱的進(jìn)風(fēng)口，所述第二風(fēng)閥設(shè)于所述回風(fēng)靜壓箱的排風(fēng)口，所述第三風(fēng)閥設(shè)于所述回風(fēng)靜壓箱的出風(fēng)口，所述第四風(fēng)閥設(shè)于所述混合靜壓箱的進(jìn)風(fēng)口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大空間氣流組織縮尺模型試驗平臺，其特征在于:所述第二空氣處理機(jī)組主要由表冷器、電加熱器和變頻離心風(fēng)機(jī)朝向送風(fēng)方向順次排列組成，所述變頻離心風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)第二空氣處理機(jī)組的送風(fēng)量，所述電加熱器和表冷器共同調(diào)節(jié)第二空氣處理機(jī)組的送風(fēng)溫濕度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大空間氣流組織縮尺模型試驗平臺，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)包括第一取樣裝置、第一溫濕度控制器、第二取樣裝置、第三取樣裝置、第二溫濕度控制器、速度傳感器、流量傳感器、第一電動閥和第二電動閥，所述第一取樣裝置安裝在外界環(huán)境中且靠近所述回風(fēng)箱的回風(fēng)孔板，所述第二取樣裝置安裝在第二空氣處理機(jī)組與送風(fēng)靜壓箱之間的風(fēng)管上用于采集送風(fēng)溫濕度參數(shù)，所述第三取樣裝置安裝在所述回風(fēng)靜壓箱和混合靜壓箱之間的風(fēng)管上用于采集回風(fēng)溫濕度參數(shù)；所述速度傳感器安裝在第一空氣處理機(jī)組和送風(fēng)箱之間的風(fēng)管上；所述流量傳感器安裝在第二空氣處理機(jī)組和混合靜壓箱之間的風(fēng)管上；第一電動閥、第二電動閥分別安裝在第一空氣處理機(jī)組和第二空氣處理機(jī)組的出水管上；所述第一空氣處理機(jī)組的變頻離心風(fēng)機(jī)根據(jù)速度傳感器的速度信號調(diào)整風(fēng)機(jī)頻率，控制送風(fēng)箱的送風(fēng)量，所述第二空氣處理機(jī)組的變頻離心風(fēng)機(jī)根據(jù)流量傳感器的流量信號調(diào)整變頻離心風(fēng)機(jī)的頻率，控制送風(fēng)靜壓箱的送風(fēng)量；所述第一溫濕度控制器分別連接第一取樣裝置、第一空氣處理機(jī)組的電加熱器和第一電動閥以控制送風(fēng)箱的送風(fēng)溫濕度，所述第二溫濕度控制器分別連接第二取樣裝置、第三取樣裝置、第二空氣處理機(jī)組的電加熱器和第二電動閥以控制送風(fēng)靜壓箱的送風(fēng)溫濕度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的大空間氣流組織縮尺模型試驗平臺，其特征在于:所述送風(fēng)靜壓箱和回風(fēng)靜壓箱均為吊頂布置，所述送風(fēng)靜壓箱和回風(fēng)靜壓箱分別通過多根軟風(fēng)管與所述大空間縮尺模型內(nèi)連通；所述送風(fēng)箱和回風(fēng)箱均為靜壓箱式，緊貼墻面布置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的大空間氣流組織縮尺模型試驗平臺，其特征在于:所述第二空氣處理機(jī)組和混合靜壓箱之間的風(fēng)管至少為兩個，相應(yīng)地，所述流量傳感器至少為兩個且最大流量不同，分設(shè)在不同的風(fēng)管上，以適應(yīng)于不同大小及不同風(fēng)量要求的大空間縮尺模型；所述空調(diào)冷源系統(tǒng)的制冷機(jī)組采用風(fēng)冷冷水機(jī)組。
9.根據(jù)權(quán)利要求1~8任一項所述的大空間氣流組織縮尺模型試驗平臺，其特征在于:所述大空間縮尺模型中的模擬熱源主要是人員、燈具、設(shè)備、墻體、門窗和幕墻，人員、燈具、設(shè)備均采用電子元件進(jìn)行模擬，墻體通過大空間縮尺模型與室外環(huán)境的傳熱進(jìn)行模擬，門窗和幕墻采用電加熱絲網(wǎng)進(jìn)行模擬。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的大空間氣流組織縮尺模型試驗平臺，其特征在于:所述第一風(fēng)閥、第二風(fēng)閥、第三風(fēng)閥及第四風(fēng)閥為電動或手動風(fēng)閥，通過第一風(fēng)閥開，第二風(fēng)閥開、第三風(fēng)閥關(guān)、第四風(fēng)閥開完成示蹤法試驗或者通過第一風(fēng)閥開，第二風(fēng)閥關(guān)、第三風(fēng)閥開、第四風(fēng)閥關(guān)完成溫度場 試驗；所述大空間縮尺模型采用透明材料制作。
【文檔編號】G01M9/00GK103900783SQ201410085701
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月10日
【發(fā)明者】麥粵幫, 楊仕超, 吳培浩, 路建嶺 申請人:廣東省建筑科學(xué)研究院