專利名稱：模擬太陽光源檢測遮陽裝置的遮陽系數(shù)檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種模擬太陽光源檢測遮陽裝置的遮陽系數(shù)檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在世界能源危機(jī)的今天，節(jié)能尤為重要，在世界能源組織的積極推動下，世界各國掀起了節(jié)能運動的高潮，中國是能源消耗大國，政府的節(jié)能導(dǎo)向在世界能源危機(jī)中起著舉足輕重的作用，我國政府早認(rèn)識到了這點，先后發(fā)布了很多法律法規(guī)，積極推動和鼓勵各個領(lǐng)域節(jié)能減排。有研究數(shù)據(jù)表明建筑能耗占全國總能耗的40 %以上，建筑節(jié)能迫在眉急，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)是建筑節(jié)能不可分割的部分。外窗是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)必不可少的組成部分，夏季通過外窗的太陽輻射得熱所消耗空調(diào)能耗占建筑總空調(diào)能耗的30% 50%，要降低通過外窗的能耗最有效的辦法就是采用遮陽措施，建筑遮陽產(chǎn)品的太陽得熱量是影響建筑空調(diào)能耗的一個非常重要的因素。傳統(tǒng)的遮陽產(chǎn)品品種單一、不美觀、遮陽效果差、功能少不能滿足現(xiàn)代建筑的節(jié)能要求，因此，近幾年在國家節(jié)能政策的鼓勵下，廣大科研人員成功研發(fā)了多種新型遮陽產(chǎn)品，有內(nèi)置百葉中空玻璃窗、鋁合金外遮陽百葉、鋁合金卷簾、織物卷簾、中置百葉窗等。它們靈活的多變的調(diào)節(jié)功能，可以滿足春夏秋冬遮陽、采光、通風(fēng)的不同要求。這些遮陽產(chǎn)品或單獨或與外窗組合，可以適應(yīng)不同層次建筑的節(jié)能需求。目前我國遮陽產(chǎn)品遮陽性能評價體系還不夠完善，主要是通過檢測透光產(chǎn)品與理論計算相結(jié)合的方法來評價遮陽性能，通常只能評價玻璃和典型遮陽產(chǎn)品的遮陽性能。對一些新型的遮陽產(chǎn)品的遮陽性能還無法定量評價。我國現(xiàn)有測量透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)太陽得熱量的設(shè)備，是在室外陽光達(dá)到一定強(qiáng)度且持續(xù)3 5小時的夏天進(jìn)行，受氣候條件(如輻照、天氣、溫度、風(fēng)速)的限制很多，因為氣候是無法控制的，只適用于定性研究，不能及時準(zhǔn)確定量檢測。這就給遮陽產(chǎn)品的節(jié)能評價帶來了實踐上的不便。因此，需要研制一種不受天氣及氣候條件限制又適用于各種遮陽產(chǎn)品遮陽性能的檢測系統(tǒng)。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種模擬太陽光源檢測遮陽裝置的遮陽系數(shù)檢測系統(tǒng)，以克服目前現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):一種模擬太陽光源檢測遮陽裝置的遮陽系數(shù)檢測系統(tǒng)，包括模擬太陽光源裝置、熱量計量裝置和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，模擬太陽光源裝置設(shè)置于熱量計量裝置的一側(cè)，熱量計量裝置的另一側(cè)設(shè)有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，熱量計量裝置設(shè)置于模擬環(huán)境空間內(nèi)；所述模擬太陽光源裝置包括穩(wěn)壓電源、主機(jī)電源控制柜、高壓電源控制柜和矩陣式發(fā)光裝置，穩(wěn)壓電源和高壓電源控制柜分別設(shè)置于主機(jī)電源控制柜的兩側(cè)，高壓電源控制柜的右側(cè)設(shè)有矩陣式發(fā)光裝置；熱量計量裝置包括熱計量箱、圍護(hù)板、水換熱循環(huán)系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)，所述熱計量箱設(shè)置于保溫房內(nèi)，熱計量箱的兩側(cè)分別設(shè)有變頻空調(diào)，其中一個變頻空調(diào)的外側(cè)設(shè)置有所述的矩陣式發(fā)光裝置，熱計量箱通過水換熱循環(huán)系統(tǒng)與溫度控制系統(tǒng)連接，溫度控制系統(tǒng)的一側(cè)設(shè)有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。所述熱計量箱上靠近矩陣式發(fā)光裝置的一側(cè)設(shè)有圍護(hù)板，圍護(hù)板的中部設(shè)有試件，試件的外側(cè)設(shè)有風(fēng)機(jī)，試件上與風(fēng)機(jī)相對應(yīng)的一側(cè)中部設(shè)有輻照表，輻照表通過輻照表定位裝置固定。所述輻照表通過兩個繞過滑輪的鋼絲繩分別與定位板連接，熱計量箱的內(nèi)部設(shè)有吸熱鋁板。所述模擬環(huán)境空間由所述的保溫房以及設(shè)置于其內(nèi)部的風(fēng)機(jī)和變頻空調(diào)構(gòu)成。本實用新型的有益效果為:檢測工作不受季節(jié)、輻照、天氣、溫度、風(fēng)速、時間等影響，可以大大提高遮陽產(chǎn)品遮陽性能評價工作的效率。同時可以客觀地、準(zhǔn)確地評價各種遮陽產(chǎn)品(如內(nèi)置百葉中空玻璃窗、鋁合金外遮陽百葉、鋁合金卷簾、織物卷簾、中置百葉窗等)整體的遮陽效果。

下面根據(jù)附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1是本實用新型實施例所述的模擬太陽光源檢測遮陽裝置的遮陽系數(shù)檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的A向視圖。圖中:1、穩(wěn)壓電源；2、主機(jī)電源控制柜；3、高壓電源控制柜；4、保溫房；5、矩陣式發(fā)光裝置；6、變頻空調(diào)；7、輻照表；8、輻照表定位裝置；9、圍護(hù)板；10、試件；11、吸熱鋁板；12、熱計量箱；13、模擬環(huán)境空間；14、水換熱循環(huán)系統(tǒng)；15、溫度控制系統(tǒng)；16、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；17、定位板；18、滑輪；19、鋼絲繩；20、風(fēng)機(jī)。
具體實施方式
如圖1-2所示，本實用新型實施例所述的一種模擬太陽光源檢測遮陽裝置的遮陽系數(shù)檢測系統(tǒng)，包括模擬太陽光源裝置、熱量計量裝置和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，模擬太陽光源裝置設(shè)置于熱量計量裝置的一側(cè)，熱量計量裝置的另一側(cè)設(shè)有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，熱量計量裝置設(shè)置于模擬環(huán)境空間13內(nèi)；所述模擬太陽光源裝置包括穩(wěn)壓電源1、主機(jī)電源控制柜2、高壓電源控制柜3和矩陣式發(fā)光裝置5，穩(wěn)壓電源I和高壓電源控制柜3分別設(shè)置于主機(jī)電源控制柜2的兩側(cè)，高壓電源控制柜3的右側(cè)設(shè)有矩陣式發(fā)光裝置5，矩陣式發(fā)光裝置5為高度和角度可調(diào)結(jié)構(gòu)；熱量計量裝置包括熱計量箱12、圍護(hù)板9、水換熱循環(huán)系統(tǒng)14和溫度控制系統(tǒng)15，所述熱計量箱12為固定式，熱計量箱12設(shè)置于保溫房4內(nèi)，熱計量箱12的兩側(cè)分別設(shè)有變頻空調(diào)6，其中一個變頻空調(diào)6的外側(cè)設(shè)置有所述的矩陣式發(fā)光裝置5，熱計量箱12通過水換熱循環(huán)系統(tǒng)14與溫度控制系統(tǒng)15連接，溫度控制系統(tǒng)15的一側(cè)設(shè)有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)16 ;所述熱計量箱12上靠近矩陣式發(fā)光裝置5的一側(cè)設(shè)有圍護(hù)板9，圍護(hù)板9的中部設(shè)有試件10，試件10的外側(cè)設(shè)有風(fēng)機(jī)20，試件10上與風(fēng)機(jī)20相對應(yīng)的一側(cè)中部設(shè)有輻照表7，輻照表7通過輻照表定位裝置8固定，輻照表7通過兩個繞過滑輪18的鋼絲繩19分別與定位板17連接，熱計量箱12的內(nèi)部設(shè)有吸熱鋁板11 ;所述模擬環(huán)境空間13由所述的保溫房4以及設(shè)置于其內(nèi)部的風(fēng)機(jī)20和變頻空調(diào)6構(gòu)成。[0017]穩(wěn)壓電源I為主機(jī)電源控制柜2提供一定精度要求的交流電壓。主機(jī)電源控制柜2為高壓電源控制柜3提供直流電壓。高壓電源控制柜3為矩陣式發(fā)光裝置5提供高壓直流電；矩陣式發(fā)光裝置5選用超高氣壓線形長弧氙燈做光源。氙燈的光譜是從紫外、可見到紅外的連續(xù)光譜，在可見區(qū)與太陽光譜極其相似，并且輻射光強(qiáng)度可調(diào)；發(fā)光裝置支架、柜體及光路調(diào)節(jié)采用鋼制結(jié)構(gòu)，電動調(diào)節(jié)升降(O 1.5米)與照射角度(O 90度)；采用高反射率反光板(反射率大于90%)，成光學(xué)弧型角度，可將光源反射成平行光發(fā)出。裝有四組大功率風(fēng)機(jī)，對發(fā)射光源環(huán)境進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。矩陣式發(fā)光裝置5為試件10提供符合要求的模擬太陽光。熱計量箱12的箱壁面主體由隔熱性能良好的板材制成，確保箱內(nèi)可建立一個可控的熱環(huán)境(模擬建筑內(nèi)部的空間)；箱體內(nèi)部裝有完全遮擋熱計量箱壁板且懸空布置的吸熱鋁板11，吸收輻射熱量，使熱計量箱12內(nèi)壁不直接受太陽輻射，以便更好的進(jìn)行對流換熱；熱計量箱12內(nèi)設(shè)置風(fēng)機(jī)盤管，風(fēng)機(jī)盤管和水換熱循環(huán)系統(tǒng)14將箱內(nèi)得到的熱量帶走，以保持箱內(nèi)的空氣溫度在設(shè)定范圍內(nèi)；熱計量箱12的四個側(cè)面和底面覆蓋一層鋼板作為外殼，各壁面內(nèi)外表面分別設(shè)置溫度傳感器；圍護(hù)板9置于熱計量箱12前側(cè)，內(nèi)外表面分別設(shè)置溫度傳感器，圍護(hù)板中央切出一個洞口，以嵌放被測量的試件10 ;熱計量箱12水路進(jìn)出口設(shè)置溫度傳感器，水換熱循環(huán)系統(tǒng)中設(shè)有流量計；控制系統(tǒng)為采用智能調(diào)節(jié)儀的循環(huán)水溫度控制系統(tǒng)和電熱膜溫度控制系統(tǒng)。熱計量箱12的外側(cè)裝有輻照表定位裝置，用以標(biāo)定光源的均勻度和檢測輻照強(qiáng)度。模擬環(huán)境空間13采用保溫彩鋼板制成封閉空間(即保溫房4采用保溫彩鋼板制成)，內(nèi)設(shè)變頻空調(diào)6設(shè)施和風(fēng)機(jī)(模擬夏天室外環(huán)境)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)16包括溫度采集、水流量采集、輻照采集、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。溫度采集包括熱計量箱內(nèi)外壁溫度，圍護(hù)板內(nèi)外壁溫度，供水溫度，回水溫度，試件內(nèi)外空氣溫度等。水流量可自動采集。輻照采用圍護(hù)板中心輻照值自動采集，該點值以圍護(hù)板面積9等分面積中心輻照平均值為基準(zhǔn)，誤差不超過2%。圍護(hù)板面積9等分面積中心輻照不均勻度不大于 ±5%。熱計量箱12箱體由隔熱性能良好的復(fù)合保溫板制成，復(fù)合保溫板的兩側(cè)用Imm厚的鋁板覆蓋。板外側(cè)鋁板的外表面貼上電熱膜，電熱膜處放置一鉬電阻溫度傳感器與箱體外的PID(比例、積分、微分)控制器相連，用于箱壁熱流的標(biāo)定。箱壁熱流標(biāo)定時，PID控制器根據(jù)鉬電阻溫度傳感器的信號來調(diào)整電熱膜的加熱功率，從而可以將箱壁外表面的溫度控制在不同的值，獲得不同的壁面溫差。熱計量箱12外側(cè)裝有輻照表定位裝置8，通過滑輪18、鋼絲繩19、定位板17調(diào)節(jié)輻照表的位置。熱計量箱12內(nèi)的空氣溫度通過溫度控制系統(tǒng)15可以控制在一定范圍。水換熱循環(huán)系統(tǒng)14會將箱內(nèi)得到的熱量帶走，以保持箱內(nèi)的空氣溫度在規(guī)定的數(shù)值。為了減少或消除透過試件10進(jìn)入熱計量箱12的太陽輻射對箱壁內(nèi)表面溫度測量的影響，箱體內(nèi)部裝有吸熱鋁板11。吸熱鋁板11是用0.3mm厚的鋁箔制成，并且用啞光的黑色噴漆涂成黑色。吸熱鋁板11不是熱計量箱12壁板的一部分，而是懸空的，以便更好的進(jìn)行對流換熱，同時吸收輻射熱量。吸熱鋁板完全遮擋熱計量箱壁板，使其不受太陽輻射的影響。將熱計量箱12內(nèi)部的平均空氣溫度定義為某特定平面的溫度。該平面平行于試件10，并且與試件10內(nèi)側(cè)表面的距離為75mm。在該平面設(shè)置了 4個T型熱電偶，熱電偶的端部用鋁箔制成的直徑為50mm的圓筒罩住，以減少因輻射換熱引起的測量誤差。熱計量箱12內(nèi)外壁面的溫度使用熱電偶并聯(lián)的方式進(jìn)行測量，這種方法是將多個熱電偶的銅導(dǎo)線和康銅導(dǎo)線分別連接在一起，然后各引出一根銅線和康銅線與數(shù)據(jù)采集儀相連，可以直接測量表面的平均溫度，并減少了金屬導(dǎo)線的用量。熱計量箱12的四個側(cè)面和底面覆蓋一層單面保溫彩鋼板作為外殼。外殼具有太陽輻射吸收率低的特點，可以保護(hù)復(fù)合保溫板并支撐熱計量箱12的結(jié)構(gòu)。為了具有較低的太陽輻射吸收率，外殼的顏色選用白色。圍護(hù)板9是熱計量箱12前側(cè)的壁板，采用復(fù)合保溫板制成，中央切出一個洞口，可以將試件10嵌在圍護(hù)板9上進(jìn)行試驗。圍護(hù)板9的內(nèi)外表面布置熱電偶，通過測量內(nèi)外兩側(cè)的溫差來計算圍護(hù)板9的熱流。在檢測時，使用聚氨脂發(fā)泡劑填充圍護(hù)板9與試件10之間的縫隙，保證密封。熱電偶是按照圍護(hù)板9的面積加權(quán)來進(jìn)行并聯(lián)布置的，這樣可以準(zhǔn)確測得每一側(cè)表面的平均溫度。圍護(hù)板9的每一側(cè)表面布置8個T型熱電偶，每個熱電偶放置在等尺寸面積的中心。標(biāo)定板(試件10)與圍 護(hù)板9的材料完全相同，每一側(cè)表面布置9個T型熱電偶，每個熱電偶放置在等尺寸面積的中心，在進(jìn)行標(biāo)定實驗時，將標(biāo)定板放到由圍護(hù)板9圍成的洞口中，與圍護(hù)板9形成一個整體。水換熱循環(huán)系統(tǒng)14中設(shè)有流量計，其上游裝有過濾器，熱計量箱12進(jìn)出口設(shè)置鉬電阻溫度傳感器對計量箱12進(jìn)出口水溫進(jìn)行測量，熱計量箱12內(nèi)設(shè)置熱交換裝置，用于完成箱內(nèi)空氣與循環(huán)水的熱交換。循環(huán)管路中設(shè)有一條帶有風(fēng)機(jī)盤管的旁通管路，加裝閥門用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的循環(huán)水量。循環(huán)水在板式換熱器中與制冷劑完成換熱，放出攜帶的熱量。溫度控制系統(tǒng)15的控制核心部件采用兩臺智能調(diào)節(jié)儀。該調(diào)節(jié)儀采用模糊PID(比例、積分、微分)控制方式。按照控制參數(shù)的不同，控制系統(tǒng)分為兩個:a、循環(huán)水溫度控制系統(tǒng):控制參數(shù)選擇熱計量箱12的進(jìn)水溫度，智能調(diào)節(jié)儀根據(jù)輸入的水溫信號來控制晶閘管調(diào)整器的輸出電壓，從而控制電熱水器的加熱量，最終達(dá)到控制水溫的目的。b、標(biāo)定用電加熱膜控制系統(tǒng):該系統(tǒng)僅在熱計量箱12壁面熱流標(biāo)定時使用，進(jìn)行遮陽產(chǎn)品遮陽系數(shù)檢測時并不啟用?？刂茀?shù)選擇電熱膜的加熱溫度，智能調(diào)節(jié)儀根據(jù)輸入的溫度信號來控制晶閘管調(diào)整器的輸出電壓，從而控制電加熱膜的加熱功率，最終達(dá)到控制壁面溫度的目的。本實用新型的設(shè)計計算原理:SHGC = -^-1-A式中:SHGC——試件的太陽得熱系數(shù)；Qt-通過試件進(jìn)入熱計量箱內(nèi)的得熱量,W ;I—試件表面入射人工模擬太陽光源發(fā)生的輻射熱量，ff/m2 ；A-試件投影面積，m2 ；Qt=GXCXpX (Vtj) -Qb-A XksX ATs式中:G——循環(huán)水流量，m3/s ；[0042]C——循環(huán)水比熱，J/ (kg.K)；p -循環(huán)水密度，kg/m3 ；tc——熱計量箱循環(huán)水出口水溫度，K ；tj——熱計量箱循環(huán)水進(jìn)口水溫度，K ；ks-試件的傳熱系數(shù)，W/ (m2.K)Δ Ts——試件兩側(cè)的空氣溫差，K，Qb——熱計量箱箱壁的熱流量、圍護(hù)板的熱流量、圍護(hù)板與試件間的側(cè)向熱流量、熱計量箱內(nèi)設(shè)備的發(fā)熱量的總和，W ;外遮陽系數(shù)(SD)計算:
權(quán)利要求1.一種模擬太陽光源檢測遮陽裝置的遮陽系數(shù)檢測系統(tǒng)，包括模擬太陽光源裝置、熱量計量裝置和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述模擬太陽光源裝置設(shè)置于所述熱量計量裝置的一側(cè)，所述熱量計量裝置的另一側(cè)設(shè)有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述熱量計量裝置設(shè)置于模擬環(huán)境空間(13)內(nèi)；所述模擬太陽光源裝置包括穩(wěn)壓電源(I)、主機(jī)電源控制柜(2)、高壓電源控制柜⑶和矩陣式發(fā)光裝置(5)，穩(wěn)壓電源⑴和高壓電源控制柜(3)分別設(shè)置于主機(jī)電源控制柜⑵的兩側(cè)，高壓電源控制柜⑶的右側(cè)設(shè)有矩陣式發(fā)光裝置(5);所述熱量計量裝置包括熱計量箱(12)、圍護(hù)板(9)、水換熱循環(huán)系統(tǒng)(14)和溫度控制系統(tǒng)(15)，所述熱計量箱(12)設(shè)置于保溫房(4)內(nèi)，熱計量箱(12)的兩側(cè)分別設(shè)有變頻空調(diào)(6)，熱計量箱(12)通過水換熱循環(huán)系統(tǒng)(14)與溫度控制系統(tǒng)(15)連接，溫度控制系統(tǒng)(15)的一側(cè)設(shè)有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(16)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬太陽光源檢測遮陽裝置的遮陽系數(shù)檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述熱計量箱(12)上靠近矩陣式發(fā)光裝置(5)的一側(cè)設(shè)有圍護(hù)板(9)，圍護(hù)板(9)的中部設(shè)有試件(10)，試件(10)的外側(cè)設(shè)有風(fēng)機(jī)(20)，試件(10)上與風(fēng)機(jī)(20)相對應(yīng)的一側(cè)中部設(shè)有輻照表(7)，輻照表(7)通過輻照表定位裝置(8)固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬太陽光源檢測遮陽裝置的遮陽系數(shù)檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述輻照表(7)通過兩個繞過滑輪(18)的鋼絲繩(19)分別與定位板(17)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的模擬太陽光源檢測遮陽裝置的遮陽系數(shù)檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述模擬環(huán)境空間(13)由保溫房⑷以及設(shè)置于保溫房⑷內(nèi)部的風(fēng)機(jī)(20)和變頻空調(diào)(6)構(gòu)成。
專利摘要本實用新型涉及一種模擬太陽光源檢測遮陽裝置的遮陽系數(shù)檢測系統(tǒng)，包括模擬太陽光源裝置、熱量計量裝置和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，模擬太陽光源裝置設(shè)置于熱量計量裝置的一側(cè)，熱量計量裝置的另一側(cè)設(shè)有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；所述模擬太陽光源裝置包括穩(wěn)壓電源、主機(jī)電源控制柜、高壓電源控制柜和矩陣式發(fā)光裝置，穩(wěn)壓電源和高壓電源控制柜分別設(shè)置于主機(jī)電源控制柜的兩側(cè)，高壓電源控制柜的右側(cè)設(shè)有矩陣式發(fā)光裝置；熱計量箱通過水換熱循環(huán)系統(tǒng)與溫度控制系統(tǒng)連接，溫度控制系統(tǒng)的一側(cè)設(shè)有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。本實用新型的有益效果為檢測工作不受季節(jié)、輻照、天氣、溫度、風(fēng)速、時間等影響，可以大大提高遮陽裝置遮陽性能評價工作的效率。
文檔編號G01M11/02GK203163966SQ20132018100
公開日2013年8月28日 申請日期2013年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月11日
發(fā)明者陳福霞, 宋海罡 申請人:江蘇省建筑工程質(zhì)量檢測中心有限公司