JZYG-HJC型大型建筑全环境舱动态实验平台

一、概述

建筑动态环境实验技术是国际建筑技术科学领域的前沿实验技术，是研究建筑材料、构件和系统性能退化及耐久性的关键实验方法，同时还可以开展建筑节能、建筑人居环境等方向的实验研究。大型建筑全环境舱动态实验平台是开展建筑动态环境实验的大型实验系统，代表了该领域*的实验技术。本实验系统核心技术为多环境参数同步耦合的动态模拟，不同于传统的单一环境参数稳态环境模拟。本系统可模拟动态的温湿度变化、红外太阳辐照、紫外太阳辐射、降雨（酸雨）、降雪、阵风等自然环境条件。
本系统的原型是东南大学建筑学院和城市与建筑遗产保护重点实验室依托国家985和211工程，于2009年正式启动的"东南大学大型建筑全环境舱动态实验平台"（ Large Scale Dynamic Building Climate Chamber Testing Facilityof Southeast University）建设项目。系统在结构、控制、采集、数据处理方面都采用了模块化设计，不断完善和升级系统，最终将该系统产业化。本实验室的研发成功，将会为推动我国具有自主知识产权的动态环境模拟实验室做出应有的贡献。

二、环境舱特点

1、大尺度的实验空间：实验段截面面积可达到 3.0m× 4.0m，可进行大型试件的实验；配合高精度传感器、变送器和采集器，实验数据的可信度大大提高。
2、全环境下的动态、精确、连续模拟控制：可对温度、湿度、太阳热辐射、紫外辐射、降水、酸雨等环境参数进行动态、同步、精确、连续的模拟控制，实现对真实自然环境的高精度仿真。
3、大范围环境控制：温度控制范围达到 -20℃～+40℃，湿度控制范围达到 20%～90%，太阳热辐射控制范围达到0～1000 W/m＾2。
4、高速的环境动态变化频率：环境加速比可达到8，即在3小时内完成真实条件下24小时的环境动态变化。

三、环境舱应用

1、建筑：研究建筑材料、构件和系统性能退化及耐久性，同时还可以开展建筑节能、建筑人居环境等方向的实验研究。比如单独对一个墙体或一种建筑材料进行长时间的测试，不仅可得到其老化及耐久性的实验结果，也可得到系列节能指标的测试结果，如传热系数等。

2、：为气候实验提供仿真实验室。比如装甲车要在天气情况下或特定的气候条件下进行试车，考察其在不同的外界环境负荷下，对车内的舒适度性、发动机的效率等因素的影响力度。如果在自然环境里实验，这些参数往往要受自然环境多变的困扰，而且随机性大，实验结果可信度差。在一个相对持续稳定的动态环境里，可长时间控制在一个想要的环境，使得测试更为简单和快捷。（该测试需要另配置底盘测功仪、一个空跑的平台、而且需要增加尾气排放系统等。具体依据用户要求设计）。
3、汽车工业：如同一样，这样的实验室可为汽车、摩托车等机械提供科学的实验环境。比如汽车的动力性、空调的负荷、车漆的老化等指标的实验和测试。（该测试需要另配置底盘测功仪、一个空跑的平台、而且需要增加尾气排放系统等。具体依据用户要求设计）。

4、农业：为植物生长、动植物培养等研究提供动态的环境模拟。
5、其它对环境模拟有需求的领域。

四、环境舱各模块介绍

1、舱体模块
舱体是本实验系统的载体，舱体的基本形式有混凝土整体浇注和钢构加保温层两种类型。具体规格我公司提供两种标准规格：纵向截面尺寸供用户选择：2 × 2m和 3m× 3m；长度为 6m左右。其它非标规格依据用户需求定制。舱体模块大小由有效实验面积决定。舱体的空间由设备间、室内环境模拟间、室外环境模拟间、数据采集及自动控制室组成。具体空间设置可依据用户的实验空间条件进行个性化设计。
2、环境参数控制模块
（1）温湿度控制模块
在建筑领域，温湿度的控制可按照我国典型区域气候条件设计，提供2种基本组合供用户选择：可满足夏热冬冷、夏热冬暖、温和地区实验要求：温度-10℃～+40℃，湿度 20%RH～90%RH；可满足寒冷、严寒地区实验要求：温度-30℃～+40℃，湿度 20%RH～90%RH。
注：低温高湿不好实现，自然界也不会有这样的情况，低温下一般都是 60%相对湿度，需用户注意该指标。
（2）太阳辐射模拟模块
太阳辐射模拟利用连续光谱的太阳模拟灯矩阵模拟，可调节角度及辐射强度，配置可调稳压电源：红外热辐射范围约为 0～1000W/m2。具体调节角度及辐射强度可依据用户要求单独设计。布置形式也依据需求可顶置也可侧置。

（3）降（酸）雨模拟模块
降雨采用特制淋雨喷头矩阵，可调节降雨强度，也可调节淋雨角度。可达到特大暴雨等级：0～140mm/12h。酸雨 PH值设计参考《近年中国酸雨分布图》，最小 PH值达到 4.5，可满足全国绝大多数地区实验的要求。< /p>

（4）降雪模拟模块
本系统可配置人工造雪设备进行模拟降雪。按照降雪等级划分标准，大雪为 12小时内降雪量 3～6 mm，暴雪为 12小时内降雪量超过 6 mm。
3、终端传感器测试模块
传感器模块分为环境控制传感器子模块和数据测量传感器子模块，前者为用于环境控制的传感器，后者为用于实验数据测量的传感器。环境控制传感器子模块需根据用户选择的环境控制模块确定，包括室内侧和室外侧的温湿度传感器（考虑高精度、高可靠度的进口仪器）和室外侧的太阳辐射计量仪。降雨量测定通过降雨管路上的电磁流量阀累积计算控制，在舱体内无需设置单独的传感器。
数据测量传感器子模块根据舱体大小（即有效实验截面积大小）确定。可考虑提供两种标准配备：
(1) 2x2米：配备热流计 64个（平均每 25 x 25 cm一个），温度传感器 150个（128 个对应 64个热流计，另 22个机动使用），材料含水量传感器 20个。
(2) 3x3米：配备热流计 144个（平均每 25 x 25 cm一个），温度传感器 310个（288个对应 144个热流计，另 22个机动使用），材料含水量传感器 30个。
上述传感器的种类和数量用户可以定制。
4、数据采集及自动控制硬件模块
数据采集及控制系统硬件主要涉及温度、湿度、流量等多通道传感器。自动控制模块通道数应同环境控制设备协调设计，与用户选择的环境控制种类直接相关。
5、系统控制及处理软件
数据采集及自动控制软件基于美国国家仪器公司的 LABVIEW平台编写，基本框架为大量传感器的数据采集和包含控制逻辑的自动控制部分。具体内容需根据硬件系统的要求定制。

五、施工及用电要求

1、施工空间要求：可根据用户的空间条件确定。
2、用电要求：本实验室的功率较大，需配置动力电，功率不小于 60KW。
3、用水要求：本实验室需提供水源。
4、施工周期：施工周期约为 60个工作日（不含设备采购及系统综合调试）。

六、用户选型定制

我们推荐三款建筑领域用的标准实验系统，其它非标规格及其它领域的特殊要求按实际配置另行设计方案。