CN109545060A - 气候仿真实验室 - Google Patents

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赵宇彤
宫成
杨烁
师玲花
孙钦斐
梁安琪
龙国标
王瀚秋
冯义
王钊
张宝群
丁屹峰
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Abstract

本发明提供了一种气候仿真实验室，包括：自然环境模拟实验室，自然环境模拟实验室包括容纳空间；模拟房屋，模拟房屋设置在容纳空间内，并将容纳空间分隔为外环境实验空间和内环境实验空间；焓差实验室，焓差实验室设置在外环境实验空间内；控制室，控制室设置在自然环境模拟实验室的外部；自然环境模拟装置，自然环境模拟装置可在外环境实验空间模拟自然环境；检测组件，检测组件用于检测容纳空间内的参数；控制组件，控制组件设置在控制室内，控制组件与自然环境模拟装置和检测组件均电连接。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中的气候仿真实验室的利用比较单一的问题。

Description

气候仿真实验室
技术领域
本发明涉及气候仿真实验室的技术领域，具体而言，涉及一种气候仿真实验室。
背景技术
环境保护越来越受到重视，尤其是空气的污染问题。冬季采暖期间会出现长时间的雾霾天气，从大气的污染物来看，雾霾是由煤炭燃烧的粉尘、汽车尾气、扬尘和工业废气构成，其中煤炭粉尘是雾霾污染的主要原因，寻找一种替代煤作为燃料的取暖方式成为了当务之急。目前，国内外气候仿真实验室用于模拟自然条件下的一些参数，但是对于气候仿真实验室的利用比较单一，仅仅限于模拟自然环境，例如模拟高低温、高低湿、雨、雪、雾、吹风等一些环境。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种气候仿真实验室，以解决现有技术中的气候仿真实验室的利用比较单一的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种气候仿真实验室，包括：自然环境模拟实验室，自然环境模拟实验室包括容纳空间；模拟房屋，模拟房屋设置在容纳空间，并将容纳空间分隔为外环境实验空间和内环境实验空间；焓差实验室，焓差实验室设置在外环境实验空间；控制室，控制室设置在自然环境模拟实验室的外部；自然环境模拟装置，自然环境模拟装置可在外环境实验空间模拟自然环境；检测组件，检测组件用于检测容纳空间内的参数；控制组件，控制组件设置在控制室内，控制组件与自然环境模拟装置和检测组件均电连接。
进一步地，自然环境模拟装置包括换热组件，换热组件包括蒸发器，蒸发器设置在外环境实验空间，检测组件包括室内温度传感器和室外温度传感器，换热组件、室内温度传感器和室外温度传感器均与控制组件电连接。
进一步地，容纳空间包括送风通道，换热组件还包括风机，蒸发器和风机均设置在送风通道内。
进一步地，送风通道包括进风口和出风口，进风口设置在自然环境模拟实验室的底部，出风口设置在自然环境模拟实验室的屋顶。
进一步地，换热组件还包括电加热器，电加热器设置在送风通道内。
进一步地，换热组件包括水冷塔结构和多级冷却结构，多级冷却结构设置在水冷塔结构和蒸发器之间。
进一步地，自然环境模拟装置还包括模拟阳光组件，模拟阳光组件包括支撑架和全光谱灯，全光谱灯设置在支撑架上。
进一步地，全光谱灯具有多个，多个全光谱灯可移动地设置在支撑架上。
进一步地，支撑架可移动地设置在自然环境模拟实验室的地面上。
进一步地，模拟房屋的前侧设置有滑轨，支撑架可沿滑轨的延伸方向移动。
进一步地，自然环境模拟装置还包括模拟风组件，模拟风组件包括移动支架和风机，移动支架可移动地设置在自然环境模拟实验室的地面上，风机设置在移动支架上。
进一步地，自然环境模拟装置还包括模拟雨雪组件，模拟雨雪组件包括喷头，喷头设置在自然环境模拟实验室的屋顶。
进一步地，自然环境模拟装置还包括模拟雾组件，模拟雾组件包括喷雾管道，喷雾管道上设置有多个出雾孔，喷雾管道设置在自然环境模拟实验室的地面上。
进一步地，气候仿真实验室还包括缓冲室，自然环境模拟实验室的门和控制室的门均设置在缓冲室的墙壁上，缓冲室的门、自然环境模拟实验室的门和控制室的门均与控制组件电连接。
应用本发明的技术方案，自然环境模拟实验室内设置有模拟房屋，这样可以模拟在自然环境下的民居的环境以及能量的消耗等因素。控制室设置在自然环境模拟实验室的外部，这样降低了自然环境模拟实验室对控制室的影响。焓差实验室设置在外环境实验空间，这样自然环境模拟装置模拟某种自然环境，焓差实验室用于实验该自然环境下的设备的焓差值。通过本申请的气候仿真实验室除了能够模拟多种自然环境，还能进行焓差实验。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中的气候仿真实验室的利用比较单一的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的气候仿真实验室的实施例的布置结构示意图；
图2示出了图1的气候仿真实验室的换热组件的工艺流程示意图；
图3示出了图1的气候仿真实验室的送风通道的结构示意图；
图4示出了图1的气候仿真实验室的模拟阳光组件的结构示意图；
图5示出了图1的气候仿真实验室的模拟雨雪组件的结构示意图；以及
图6示出了图1的气候仿真实验室的模拟房屋内的检测组件示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、自然环境模拟实验室；11、送风通道；20、模拟房屋；30、焓差实验室；40、控制室；50、自然环境模拟装置；51、换热组件；52、模拟阳光组件；53、模拟雨雪组件；60、检测组件；70、控制组件；80、缓冲室。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1至图6所示，本实施例的气候仿真实验室包括：自然环境模拟实验室10、模拟房屋20、焓差实验室30、控制室40、自然环境模拟装置50、检测组件60和控制组件70。自然环境模拟实验室10包括容纳空间。模拟房屋20设置在容纳空间，并将容纳空间分隔为外环境实验空间和内环境实验空间。焓差实验室30设置在外环境实验空间。控制室40设置在自然环境模拟实验室10的外部。自然环境模拟装置50可在外环境实验空间模拟自然环境。检测组件60用于检测容纳空间内的参数。控制组件70设置在控制室40内，控制组件70与自然环境模拟装置50和检测组件60均电连接。
应用本实施例的技术方案，自然环境模拟实验室10内设置有模拟房屋20，这样可以模拟在自然环境下的民居的环境以及能量的消耗等因素。控制室40设置在自然环境模拟实验室10的外部，这样降低了自然环境模拟实验室10对控制室40的影响。焓差实验室30设置在外环境实验空间，这样自然环境模拟装置50模拟某种自然环境，焓差实验室30用于实验该自然环境下的设备的焓差值。通过本申请的气候仿真实验室除了能够模拟多种自然环境，还能进行焓差实验。本实施例的技术方案有效地解决了现有技术中的气候仿真实验室的利用比较单一的问题。
如图1和图2所示，在本实施例的技术方案中，自然环境模拟装置50包括换热组件51，换热组件51包括蒸发器，蒸发器设置在外环境实验空间，检测组件60包括室内温度传感器和室外温度传感器，换热组件51、室内温度传感器和室外温度传感器均与控制组件70电连接。换热组件51的设置可以方便外环环境实验空间模拟春夏秋冬不同的季节的不同温度，甚至模拟极值情况下的温度。换热组件51包括水冷塔和多级冷却结构，换热组件51包括水冷塔结构和多级冷却结构，多级冷却结构设置在水冷塔结构和蒸发器之间。水冷塔的设置使得换热组件51的换热效率更高，多级冷却结构可以将换热组件51的极值温度设定的较低。换热组件51包括多台，当外环境实验空间内的温度低于零度的时候，一台换热组件51备用为冲洗，即当其余的换热组件51的蒸发器结霜的时候，备用的换热组件51用水冲霜，冲霜后的水温度较低并提供给其余的换热组件51，这样能够提高其余换热组件51的换热效率，节省能源。蒸发器还有部分引至焓差实验室30，多级冷却结构是二级冷却结构，根据需要从一级冷却结构或二级冷却结构引入焓差实验室30都是可以的。控制组件70包括触摸式显示屏、存储器和处理器等。
如图1和图3所示，在本实施例的技术方案中，容纳空间包括送风通道11，换热组件51还包括风机，蒸发器和风机均设置在送风通道11内。上述结构使得自然环境模拟实验室10的结构比较紧凑。需要说明的是，在本实施例的技术方案中，送风通道11设置在保温夹层内。自然环境模拟实验室10的墙壁具有保温层，保温层为可拆卸结构。
如图3所示，在本实施例的技术方案中，送风通道11包括进风口和出风口，进风口设置在自然环境模拟实验室10的底部，出风口设置在自然环境模拟实验室10的屋顶。上述结构使得外环境实验空间的空气形成循环。进风口为百叶窗结构，出风口为孔板上设置的多个孔。这样使得自然环境模拟实验室10内的进风更加均匀、风压更低。
如图3所示，在本实施例的技术方案中，换热组件51还包括电加热器，电加热器设置在送风通道11内。电加热器的设置有利于对外环境实验空间进行加热，电加热器设置在蒸发器和风机之间。
如图1和图4所示，在本实施例的技术方案中，自然环境模拟装置50还包括模拟阳光组件52，模拟阳光组件52包括支撑架和全光谱灯，全光谱灯设置在支撑架上。全光谱灯比较接近自然光，这样测量的数据比较接近现实。
如图4所示，在本实施例的技术方案中，全光谱灯具有多个，多个全光谱灯可移动地设置在支撑架上。自然界中的太阳相对于地球也是移动的，上述结构进一步提高了模拟的精度。具体地，支撑架可移动地设置在自然环境模拟实验室10的地面上。支撑架的移动方向为远离模拟房屋20和靠近模拟房屋20的方向，全光谱灯在支撑架上移动地方向为相对于模拟房屋20的高低方向。
如图4所示，在本实施例的技术方案中，模拟房屋20的前侧设置有滑轨，支撑架可沿滑轨的延伸方向移动。上述结构加工成本较低、安装方便。需要说明的是，模拟房屋20的上方还设置有多个红外灯，支撑架的下方还设置有一横排红外灯。
如图1所示，在本实施例的技术方案中，自然环境模拟装置50还包括模拟风组件，模拟风组件包括移动支架和风机，移动支架可移动地设置在自然环境模拟实验室10的地面上，风机设置在移动支架上。上述结构使得外环境实验空间可以模拟现实中的风。
如图1和图5所示，在本实施例的技术方案中，自然环境模拟装置50还包括模拟雨雪组件53，模拟雨雪组件53包括喷头，喷头设置在自然环境模拟实验室10的屋顶。上述结构使得外环境实验空间可以模拟雨、雪的环境。模拟房屋20距离自然环境模拟实验室10的房顶距离较小，需要结冰快一些，喷头包括第一喷头和第二喷头，第一喷头设置在模拟房屋20的上方，第二喷头设置在除了模拟房屋20的上方的其余部分。第一喷头还和压缩机相连，这样第一喷头喷出的液体容易结冰。
如图1所示，在本实施例的技术方案中，自然环境模拟装置50还包括模拟雾组件，模拟雾组件包括喷雾管道，喷雾管道上设置有多个出雾孔，喷雾管道设置在自然环境模拟实验室10的地面上。上述结构可以模拟自然环境的雾。上述的自然环境模拟装置50可以进行多种自然状态的耦合，例如阳光、雨雪和风的耦合。本实施例的技术方案中，自然环境模拟装置50还包括燃煤发生器和燃油发生器，燃煤发生器的出烟口设置在外环境实验空间，燃油发生器的出烟口设置在外环境实验空间，上述结构可以模拟雾霾产生的原因。造雾组件还包括蒸汽发生器、管道、水容器和净水机。水容器通过管道与喷雾管道相连通，蒸汽发生器设置在管道上，净水机设置在蒸汽发生器和水容器之间的管道上。模拟房屋20内还设置有空气净化器，用来做除霾实验。
如图1所示，在本实施例的技术方案中，气候仿真实验室还包括缓冲室80，自然环境模拟实验室10的门和控制室40的门均设置在缓冲室80的墙壁上，缓冲室80的门、自然环境模拟实验室10的门和控制室40的门均与控制组件70电连接。缓冲室80内可以设置除湿结构，使得人员进入自然环境模拟实验室10内时，湿度较低。除湿结构可以为设置在自然环境模拟实验室10门口的风机，风机将干燥空气吹向人员，将人员身上的湿空气带走。模拟房屋20的墙壁上设置电加热膜，以模拟相邻的房屋得热的情况，模拟房屋20的外侧墙壁上设置有格栅，格栅内设置有保温结构，格栅上还设置有可旋转地挡片，挡片旋转至于保温结构相抵时可以阻止保温结构脱出格栅，挡片旋转至脱离保温结构的时候，保温结构可以从格栅中取出。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种气候仿真实验室，其特征在于，包括：
自然环境模拟实验室(10)，所述自然环境模拟实验室(10)包括容纳空间；
模拟房屋(20)，所述模拟房屋(20)设置在所述容纳空间内，并将所述容纳空间分隔为外环境实验空间和内环境实验空间；
焓差实验室(30)，所述焓差实验室(30)设置在所述外环境实验空间内；
控制室(40)，所述控制室(40)设置在所述自然环境模拟实验室(10)的外部；
自然环境模拟装置(50)，所述自然环境模拟装置(50)可在所述外环境实验空间模拟自然环境；
检测组件(60)，所述检测组件(60)用于检测所述容纳空间内的参数；
控制组件(70)，所述控制组件(70)设置在所述控制室(40)内，所述控制组件(70)与所述自然环境模拟装置(50)和所述检测组件(60)均电连接。
2.根据权利要求1所述的气候仿真实验室，其特征在于，所述自然环境模拟装置(50)包括换热组件(51)，所述换热组件(51)包括蒸发器，所述蒸发器设置在所述外环境实验空间，所述检测组件(60)包括室内温度传感器和室外温度传感器，所述换热组件(51)、所述室内温度传感器和所述室外温度传感器均与所述控制组件(70)电连接。
3.根据权利要求2所述的气候仿真实验室，其特征在于，所述容纳空间包括送风通道(11)，所述换热组件(51)还包括风机，所述蒸发器和所述风机均设置在所述送风通道(11)内。
4.根据权利要求3所述的气候仿真实验室，其特征在于，所述送风通道(11)包括进风口和出风口，所述进风口设置在所述自然环境模拟实验室(10)的底部，所述出风口设置在所述自然环境模拟实验室(10)的屋顶。
5.根据权利要求3所述的气候仿真实验室，其特征在于，所述换热组件(51)还包括电加热器，所述电加热器设置在所述送风通道(11)内。
6.根据权利要求2所述的气候仿真实验室，其特征在于，所述换热组件(51)包括水冷塔结构和多级冷却结构，所述多级冷却结构设置在所述水冷塔结构和所述蒸发器之间。
7.根据权利要求1所述的气候仿真实验室，其特征在于，所述自然环境模拟装置(50)还包括模拟阳光组件(52)，所述模拟阳光组件(52)包括支撑架和全光谱灯，所述全光谱灯设置在所述支撑架上。
8.根据权利要求7所述的气候仿真实验室，其特征在于，所述全光谱灯具有多个，所述多个全光谱灯可移动地设置在所述支撑架上。
9.根据权利要求7所述的气候仿真实验室，其特征在于，所述支撑架可移动地设置在所述自然环境模拟实验室(10)的地面上。
10.根据权利要求9所述的气候仿真实验室，其特征在于，所述模拟房屋(20)的前侧设置有滑轨，所述支撑架可沿所述滑轨的延伸方向移动。
11.根据权利要求1所述的气候仿真实验室，其特征在于，所述自然环境模拟装置(50)还包括模拟风组件，所述模拟风组件包括移动支架和风机，所述移动支架可移动地设置在所述自然环境模拟实验室(10)的地面上，所述风机设置在所述移动支架上。
12.根据权利要求1所述的气候仿真实验室，其特征在于，所述自然环境模拟装置(50)还包括模拟雨雪组件(53)，所述模拟雨雪组件(53)包括喷头，所述喷头设置在所述自然环境模拟实验室(10)的屋顶。
13.根据权利要求1所述的气候仿真实验室，其特征在于，所述自然环境模拟装置(50)还包括模拟雾组件，所述模拟雾组件包括喷雾管道，所述喷雾管道上设置有多个出雾孔，所述喷雾管道设置在所述自然环境模拟实验室(10)的地面上。
14.根据权利要求1所述的气候仿真实验室，其特征在于，所述气候仿真实验室还包括缓冲室(80)，所述自然环境模拟实验室(10)的门和所述控制室(40)的门均设置在所述缓冲室(80)的墙壁上，所述缓冲室(80)的门、所述自然环境模拟实验室(10)的门和所述控制室(40)的门均与所述控制组件(70)电连接。
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