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一、概述

建筑動(dòng)態(tài)環(huán)境實(shí)驗(yàn)技術(shù)是國(guó)際建筑技術(shù)科學(xué)領(lǐng)域的前沿實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)方法，同時(shí)還可以開(kāi)展建筑節(jié)能、建筑人居環(huán)境等方向的實(shí)驗(yàn)研究。大型建筑全環(huán)境艙動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是開(kāi)展建筑動(dòng)態(tài)環(huán)境實(shí)驗(yàn)的大型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，代表了該領(lǐng)域先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)核心技術(shù)為多環(huán)境參數(shù)同步耦合的動(dòng)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(dòng)態(tài)的溫濕度變化、紅外太陽(yáng)輻照、紫外太陽(yáng)輻射、降雨（酸雨）、降雪、陣風(fēng)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(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室依托國(guó)家985和211工程，于2009年正式啟動(dòng)的"東南大學(xué)大型建筑全環(huán)境艙動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)"（ Large Scale Dynamic Building Climate Chamber Testing Facilityof Southeast University）建設(shè)項(xiàng)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(jì)，不斷完善和升級(jí)系統(tǒng)，最終將該系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化。本實(shí)驗(yàn)室的研發(fā)成功，將會(huì)為推動(dòng)我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的動(dòng)態(tài)環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。 

二、環(huán)境艙特點(diǎn)

1、大尺度的實(shí)驗(yàn)空間：實(shí)驗(yàn)段截面面積可達(dá)到 3.0m× 4.0m，可進(jìn)行大型試件的實(shí)驗(yàn)；配合高精度傳感器、變送器和采集器，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可信度大大提高。

2、全環(huán)境下的動(dòng)態(tài)、精確、連續(xù)模擬控制：可對(duì)溫度、濕度、太陽(yáng)熱輻射、紫外輻射、降水、酸雨等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)、同步、精確、連續(xù)的模擬控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)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(dá)到 -20℃～+40℃，濕度控制范圍達(dá)到 20%～90%，太陽(yáng)熱輻射控制范圍達(dá)到0～1000 W/m＾2。

4、高速的環(huán)境動(dòng)態(tài)變化頻率：環(huán)境加速比可達(dá)到8，即在3小時(shí)內(nèi)完成真實(shí)條件下24小時(shí)的環(huán)境動(dòng)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(shí)還可以開(kāi)展建筑節(jié)能、建筑人居環(huán)境等方向的實(shí)驗(yàn)研究。比如單獨(dú)對(duì)一個(gè)墻體或一種建筑材料進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)試，不僅可得到其老化及耐久性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也可得到系列節(jié)能指標(biāo)的測(cè)試結(jié)果，如傳熱系數(shù)等。

2、軍工：為軍品極端氣候?qū)嶒?yàn)提供仿真實(shí)驗(yàn)室。比如裝甲車(chē)要在極端天氣情況下或特定的氣候條件下進(jìn)行試車(chē)，考察其在不同的外界環(huán)境負(fù)荷下，對(duì)車(chē)內(nèi)的舒適度性、發(fā)動(dòng)機(jī)的效率等因素的影響力度。如果在自然環(huán)境里實(shí)驗(yàn)，這些參數(shù)往往要受自然環(huán)境多變的困擾，而且隨機(jī)性大，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可信度差。在一個(gè)相對(duì)持續(xù)穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)環(huán)境里，可長(zhǎng)時(shí)間控制在一個(gè)想要的環(huán)境，使得測(cè)試更為簡(jiǎn)單和快捷。（該測(cè)試需要另配置底盤(pán)測(cè)功儀、一個(gè)空跑的平臺(tái)、而且需要增加尾氣排放系統(tǒng)等。具體依據(jù)用戶(hù)要求設(shè)計(jì)）。

3、汽車(chē)工業(yè)：如同軍品一樣，這樣的實(shí)驗(yàn)室可為汽車(chē)、摩托車(chē)等機(jī)械提供科學(xué)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。比如汽車(chē)的動(dòng)力性、空調(diào)的負(fù)荷、車(chē)漆的老化等指標(biāo)的實(shí)驗(yàn)和測(cè)試。（該測(cè)試需要另配置底盤(pán)測(cè)功儀、一個(gè)空跑的平臺(tái)、而且需要增加尾氣排放系統(tǒng)等。具體依據(jù)用戶(hù)要求設(shè)計(jì)）。

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

5、其它對(duì)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(shí)驗(yàn)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(lèi)型。具體規(guī)格我公司提供兩種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格：縱向截面尺寸供用戶(hù)選擇：2 × 2m和 3m× 3m；長(zhǎng)度為 6m左右。其它非標(biāo)規(guī)格依據(jù)用戶(hù)需求定制。艙體模塊大小由有效實(shí)驗(yàn)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(dòng)控制室組成。具體空間設(shè)置可依據(jù)用戶(hù)的實(shí)驗(yàn)空間條件進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)。

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(guó)典型區(qū)域氣候條件設(shè)計(jì)，提供2種基本組合供用戶(hù)選擇：可滿(mǎn)足夏熱冬冷、夏熱冬暖、溫和地區(qū)實(shí)驗(yàn)要求：溫度-10℃～+40℃，濕度 20%RH～90%RH；可滿(mǎn)足寒冷、嚴(yán)寒地區(qū)實(shí)驗(yàn)要求：溫度-30℃～+40℃，濕度 20%RH～90%RH。

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

（2）太陽(yáng)輻射模擬模塊

太陽(yáng)輻射模擬利用連續(xù)光譜的太陽(yáng)模擬燈矩陣模擬，可調(diào)節(jié)角度及輻射強(qiáng)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(qiáng)度可依據(jù)用戶(hù)要求單獨(dú)設(shè)計(jì)。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(qiáng)度，也可調(diào)節(jié)淋雨角度。最大可達(dá)到特大暴雨等級(jí)：0～140mm/12h。酸雨 PH值設(shè)計(jì)參考《近年中國(guó)酸雨分布圖》，最小 PH值達(dá)到 4.5，可滿(mǎn)足全國(guó)絕大多數(shù)地區(qū)實(shí)驗(yàn)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(jìn)行模擬降雪。按照降雪等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，大雪為 12小時(shí)內(nèi)降雪量 3～6 mm，暴雪為 12小時(shí)內(nèi)降雪量超過(guò) 6 mm。

3、終端傳感器測(cè)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(cè)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量的傳感器。環(huán)境控制傳感器子模塊需根據(jù)用戶(hù)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(jìn)口儀器）和室外側(cè)的太陽(yáng)輻射計(jì)量?jī)x。降雨量測(cè)定通過(guò)降雨管路上的電磁流量閥累積計(jì)算控制，在艙體內(nèi)無(wú)需設(shè)置單獨(dú)的傳感器。
數(shù)據(jù)測(cè)量傳感器子模塊根據(jù)艙體大小（即有效實(shí)驗(yàn)截面積大?。┐_定?？煽紤]提供兩種標(biāo)準(zhǔn)配備：
  (1) 2x2米：配備熱流計(jì) 64個(gè)（平均每 25 x 25 cm一個(gè)），溫度傳感器 150個(gè)（128 個(gè)對(duì)應(yīng) 64個(gè)熱流計(jì)，另 22個(gè)機(jī)動(dòng)使用），材料含水量傳感器 20個(gè)。
  (2) 3x3米：配備熱流計(jì) 144個(gè)（平均每 25 x 25 cm一個(gè)），溫度傳感器 310個(gè)（288個(gè)對(duì)應(yīng) 144個(gè)熱流計(jì)，另 22個(gè)機(jī)動(dòng)使用），材料含水量傳感器 30個(gè)。
   上述傳感器的種類(lèi)和數(shù)量用戶(hù)可以定制。

4、數(shù)據(jù)采集及自動(dòng)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(dòng)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(jì)，與用戶(hù)選擇的環(huán)境控制種類(lèi)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(dòng)控制軟件基于美國(guó)國(guó)家儀器公司的 LABVIEW平臺(tái)編寫(xiě)，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(dòng)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(hù)的空間條件確定。

2、用電要求：本實(shí)驗(yàn)室的功率較大，需配置動(dòng)力電，功率不小于 60KW。

3、用水要求：本實(shí)驗(yàn)室需提供水源。

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

六、用戶(hù)選型定制

我們推薦三款建筑領(lǐng)域用的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其它非標(biāo)規(guī)格及其它領(lǐng)域的特殊要求按實(shí)際配置另行設(shè)計(jì)方案。