CN111411649A - 用于研究地下建筑侧墙土体演化特征的装置及方法 - Google Patents
用于研究地下建筑侧墙土体演化特征的装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111411649A CN111411649A CN201910012917.6A CN201910012917A CN111411649A CN 111411649 A CN111411649 A CN 111411649A CN 201910012917 A CN201910012917 A CN 201910012917A CN 111411649 A CN111411649 A CN 111411649A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- soil body
- environment unit
- outdoor
- temperature
- air
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 162
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 14
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 14
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 claims abstract description 8
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 32
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 32
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 29
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 claims description 13
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims description 11
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 9
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 8
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 2
- 238000004181 pedogenesis Methods 0.000 claims 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 abstract description 8
- 239000003570 air Substances 0.000 description 93
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 210000000476 body water Anatomy 0.000 description 5
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 2
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000009933 burial Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D33/00—Testing foundations or foundation structures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/24—Earth materials
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/24—Earth materials
- G01N33/246—Earth materials for water content
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Pathology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Immunology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Paleontology (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于研究地下建筑侧墙土体演化特征的装置，其特点在于，其包括：室外环境单元，实验土体和参数测试采集系统。室外环境单元内模拟产生室外空气环境。实验土体置于尺寸适宜的酚醛钢板长方体内，酚醛钢板长方体的顶部贯通，实验土体的顶面与室外环境单元相连通。实验土体的正面开有长方体凹槽，与长方体凹槽对应尺寸的钢制空心长方体嵌入长方体凹槽形成室内环境单元，室内环境单元内模拟产生室内空气环境。参数测试采集系统用于测试实验土体、室外环境单元、室内环境单元的风速、温度、湿度、含水率、热流密度。采用本装置，能够得到地下建筑侧墙土体蓄放热随运营年限演化的特性，精确预测地下建筑侧墙围护结构负荷随运营年限演化规律。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于研究地下建筑侧墙土体演化特征的装置和一种用于研究地下建筑侧墙土体演化特征的方法。
背景技术
随着地下建筑的功能不断增多，在地铁、地下商场等地下建筑中，均存在围护结构侧墙土体蓄放热的问题。目前对于围护结构负荷的研究多用稳态的数值来进行估算，不考虑围护结构土体蓄放热作用，或是结合某些准则参数，对照相应的计算图表，以负荷静态化取代长周期动态化，至使地下建筑在整体上呈现用能模式粗犷趋势。上述研究方式的缺陷在于无法获知地下建筑侧墙土体温度场与蓄放热在地下建筑运营的初期、中期、远期的逐年演化规律，导致无法精确的预测地下建筑侧墙围护结构负荷随运营年限演化规律。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中无法精确的预测地下建筑侧墙围护结构负荷随运营年限演化规律的缺陷，提供一种用于研究地下建筑侧墙土体演化特征的装置及方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种用于研究地下建筑侧墙土体演化特征的装置，其特点在于，其包括：
室外环境单元，所述室外环境单元内模拟产生室外空气环境；
实验土体，所述实验土体置于尺寸适宜的酚醛钢板长方体内，所述酚醛钢板长方体的顶部贯通，所述实验土体的顶面与所述室外环境单元相连通；
所述实验土体的正面开有长方体凹槽，与所述长方体凹槽对应尺寸的钢制空心长方体嵌入所述长方体凹槽形成室内环境单元，所述室内环境单元内模拟产生室内空气环境；
参数测试采集系统，所述参数测试采集系统用于测试所述实验土体、所述室外环境单元、所述室内环境单元的风速、温度、湿度、含水率、热流密度。
较佳地，所述室内环境单元的顶面深度由地下建筑的埋深通过几何比例尺得出，所述室内环境单元的尺寸由地下建筑的尺寸通过所述几何比例尺得出。
较佳地，所述室内环境单元的底面到所述实验土体的底面的竖直距离由所需研究的地下空间的特征厚度、等温层深度得出，所述室内环境单元的侧壁到所述实验土体的相应侧壁的水平距离等于室内温度的影响极限距离。
较佳地，所述实验土体的横纵方向的尺寸扩增1.1～1.3倍。
较佳地，所述用于研究地下建筑侧墙土体演化特征的装置还包括空气导流装置，所述空气导流装置包括风机、导流管和玻镁风管，所述风机和所述导流管的一端位于所述室外环境单元内，所述导流管的另一端与所述玻镁风管的一端相连接，所述玻镁风管的底部与所述实验土体的顶面相连通。
较佳地，所述参数测试采集系统包括设置于所述实验土体内或表面的土体温度传感器、土体含水率传感器、热流密度板以及土体参数采集设备，所述土体参数采集设备用于采集所述土体温度传感器、所述土体含水率传感器和所述热流密度板的数据。
较佳地，所述参数测试采集系统还包括设置于所述玻镁风管内的温湿度测试仪、热线风速仪以及室外参数采集设备，所述室外参数采集设备用于采集所述温湿度测试仪和所述热线风速仪的数据。
较佳地，所述参数测试采集系统还包括设置于所述室内环境单元的空气温湿度计、壁面热流密度计以及室内参数采集设备，所述室内参数采集设备用于采集所述空气温湿度计和所述壁面热流密度计的数据。
较佳地，所述实验土体内按照靠近所述室内环境单元密、远离所述室内环境单元壁面疏的方式等差距离设置多个土体温度测点，所述土体温度传感器分别设置于多个所述土体温度测点位置；
所述室内环境单元的侧壁与所述实验土体的侧壁之间并靠近所述室内环境单元位置设置不少于两个土体含水率测点，所述土体含水率传感器分别设置在所述土体含水率测点位置；
所述热流密度板的数量为两个，两个所述热流密度板设置在所述实验土体的顶面并沿所述玻镁风管的延伸方向布置；
所述玻镁风管的两端处设置不少于三个室外空气温湿度测点，所述温湿度测试仪的探头分别设置于所述室外空气温湿度测点位置；
在所述玻镁风管内沿延伸方向设置不少于两个室外侧风速测点，所述热线风速仪的探头分别设置于所述室外侧风速测点位置；
所述室内侧温湿度计位于所述室内环境单元的中心位置；
所述壁面热流密度计分别设置于所述室内环境单元内的顶面、底面和侧壁的中心位置。
一种用于研究地下建筑侧墙土体演化特征的方法，包括上述用于研究地下建筑侧墙土体演化特征的装置，其特点在于：
调节所述室外环境单元内的空气温度和湿度，调节所述室内环境单元内的空气温度和湿度；
打开所述风机将所述室外环境单元内的空气通过所述导流管和所述玻镁风管传送至所述实验土体的顶面；
打开所述土体参数采集设备采集所述土体温度传感器、所述土体含水率传感器和所述热流密度板的数据，打开所述室外参数采集设备采集所述温湿度测试仪和所述热线风速仪的数据，打开所述室内参数采集设备采集所述空气温湿度计和所述壁面热流密度计的数据；
根据实验时间比例尺，得到地下建筑侧墙土体蓄放热随运营年限演化的特性。
较佳地，所述室外环境单元内的空气温度根据计算公式te(τ)＝αs·Q/hw+tw(τ)得到，式中αs：土壤表面对太阳总辐射值的吸收率；hw：室外空气和地表面之间对流换热系数[W/(m2×℃)]；Q：逐时太阳总辐射值(W/m2)；tw(τ)：室外空气逐时温度(℃)。
较佳地，所述实验时间比例尺由傅里叶准则
得到，其中：Fo为傅里叶准则数、a为热扩散率(m2/s)、τ为传热时间(s)、x为传热距离(m)，因此可确定所述实验时间比例尺为所述几何比例尺的平方。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：利用室外环境单元、实验土体和室内环境单元能够模拟出真实地下建筑侧墙土体蓄放热的状况，通过参数测试采集系统能够得到述实验土体、所述室外环境单元、所述室内环境单元的风速、温度、含水率、热流密度。采用上述装置，将采集到的数据经过计算能够得到地下建筑侧墙土体蓄放热随运营年限演化的特性，从而能够精确预测地下建筑侧墙围护结构负荷随运营年限演化规律。
附图说明
图1为本发明实施例1中用于研究地下建筑侧墙土体演化特征的装置的正视结构示意图。
图2为为本发明实施例1中实验土体的正视结构示意图，其中虚线圆圈代表土体温度测点。
图3为为本发明实施例1中实验土体的俯视结构示意图，其中虚线圆圈代表土体温度测点。
图4为为本发明实施例1中实验土体的左视结构示意图，其中虚线圆圈代表土体温度测点。
图5为为本发明实施例1中玻镁风管的立体结构示意图。
附图标记说明：
室外环境单元100
实验土体200
土体参数采集设备210
土体温度测点211
土体含水率测点212
热流密度板213
室外参数采集设备220
室外空气温湿度测点221
室外侧风速测点222
室内参数采集设备230
空气温湿度计231
壁面热流密度计232
参数测试采集系统300
室内环境单元400
空气导流装置500
风机510
导流管520
玻镁风管530
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
图1一种用于研究地下建筑侧墙土体演化特征的装置，其特点在于，其包括：室外环境单元100，实验土体200和参数测试采集系统300。室外环境单元100内模拟产生室外空气环境。实验土体200置于尺寸适宜的酚醛钢板长方体内，酚醛钢板长方体的顶部贯通，实验土体200的顶面与室外环境单元100相连通。实验土体200的正面开有长方体凹槽，与长方体凹槽对应尺寸的钢制空心长方体嵌入长方体凹槽形成室内环境单元400，室内环境单元400内模拟产生室内空气环境。参数测试采集系统300用于测试实验土体200、室外环境单元100、室内环境单元400的风速、温度、湿度、含水率、热流密度。
酚醛钢板长方体具有较好的隔热效果能够保证实验土体200中各个外表面(除顶面)处于绝热状态，避免实验空间内的温度场影响实验效果。长方体凹槽用于模拟地下建筑的墙体。在本实施例中，利用室外环境单元100、实验土体200和室内环境单元400能够模拟出真实的地下建筑侧墙土体蓄放热的状况，通过参数测试采集系统300能够得到述实验土体200、室外环境单元100、室内环境单元400的风速、温度、含水率、热流密度。采用上述装置，将采集到的数据经过处理计算能够得到实验土体200中侧墙土体蓄放热的特性。为了能够模拟出室外空气环境和室内空气环境，采用了室外空气环境参数模拟装置和室内空气环境参数模拟装置，其中室外空气环境参数模拟装置可提供温湿度周期性变化的空气,室内空气环境参数模拟装置能够提供地下建筑内空气温度、空气湿度。室外空气环境参数模拟装置提供的室外空气温度以该地下建筑所在气候区典型气象年近地面综合温度(兼顾室外空气温度和辐射温度)湿度变化为依据；室内空气环境参数模拟装置提供的地下建筑内空气温度、湿度变化由现场实测获得。
为了便于进行实验，室内环境单元400的尺寸由地下建筑的尺寸通过一定几何比例尺进行缩小，本实施例中所选用的比例尺为1:40。为了提高实验的准确性，室内环境单元400的顶面深度由地下建筑的埋深通过上述几何比例尺得出。室内环境单元400的底面到实验土体200的底面的竖直距离由所需研究的地下空间的特征厚度、等温层深度得出，室内环境单元400的侧壁到实验土体200的相应侧壁的水平距离等于室内温度的影响极限距离。
本实施例中为消除热滞留效应对实验结果的不良影响，将土体横纵方向的尺寸扩增至1.1～1.3倍，定出最后实验所需实验土体200的尺寸。
为了模拟出地下建筑顶层土体与室外空气的对流换热换湿过程，用于研究地下建筑侧墙土体演化特征的装置还包括空气导流装置500，空气导流装置500包括风机510、导流管520和玻镁风管530，风机510和导流管520的一端位于室外环境单元100内，导流管520的另一端与玻镁风管530的一端相连接，玻镁风管530的底部与实验土体200的顶面相连通。为了保证玻镁风管530的底部覆盖实验土体200的顶面，本实施例中玻镁风管530为长方体结构。
在实际对流换热换湿过程，室外的空气温度湿度与地下建筑顶层土体的上表面对流换热换湿，地下建筑内的空气温度湿度与地下建筑侧墙土体隔湿换热。温度、湿度周期性变化的空气由风机510进入导流管520、玻镁风管530，而后接触实验土体200与室外环境对流换热换湿区域，再经由玻镁风管530的出口排出，使得室外环境空气温度、湿度与实验土体200顶面对流换热换湿。通过调节室内环境空气温度、空气湿度，使得室内环境空气温度、空气湿度与侧壁土体进行隔湿换热。其中，室外空气环境参数模拟装置可以调节室外空气温度、湿度，室内空气环境参数模拟装置可以调节空气温度、湿度，风机510可调节风速。
本方案中，参数测试采集系统300包括：
设置于实验土体200内或表面的土体温度传感器(图中未示出)、土体含水率传感器(图中未示出)、热流密度板213以及土体参数采集设备210，土体参数采集设备210用于采集土体温度传感器、土体含水率传感器和热流密度板213的数据。
设置于玻镁风管530内的温湿度测试仪(图中未示出)、热线风速仪(图中未示出)以及室外参数采集设备220，室外参数采集设备220用于采集温湿度测试仪和热线风速仪的数据；
设置于室内环境单元400的空气温湿度计231、壁面热流密度计232以及室内参数采集设备230，室内参数采集设备230用于采集空气温湿度计231和壁面热流密度计232的数据。
利用土体温度传感器、土体含水率传感器、热流密度板213能够采集土体中温度场数据、含水率数据和热流密度数据。利用温湿度测试仪能够热线风速仪采集玻镁风管530中空气的温湿度以及风速从而确保实验时模拟的室外空气环境与真实的室外空气环境相一致。利用空气温湿度计231、壁面热流密度计232能够采集室内环境单元400中的温湿度和壁面热流密度，保证室内环境单元400中的温湿度与真实的地下建筑内的温湿度相一致，从而提高实验精度。
如图2-图4所示，为了提高实验测量的准确性，实验土体200内按照靠近室内环境单元400的壁面密、远离室内环境单元400的壁面疏的方式等差距离设置多个土体温度测点211，土体温度传感器分别设置于多个土体温度测点211位置。上述布置方式符合温度场的扩散变化规律，能够使用尽量少的点得到尽量准确的温度场变化规律。在土体温度测点211较多的情况下可将水平方向的测点设置为等距排布，从而得到更为准确的温度场变化规律。图2-图4中表示出了实验土体200中的所有温度测点在不同视图方向中的位置，其中所有视图均采取透视的方式表示，部分温度测点因在某一视图方向中与其他温度测点相重叠，因此不可见。
如图3所示，室内环境单元400的侧壁与实验土体200的侧壁之间并靠近室内环境单元400位置设置不少于两个土体含水率测点212，土体含水率传感器分别设置在土体含水率测点212位置。
如图2所示，热流密度板213的数量为两个，两个热流密度板213设置在实验土体200的顶面并沿玻镁风管530的延伸方向布置。
如图1和图5所示，玻镁风管530的两端处设置不少于三个室外空气温湿度测点221，温湿度测试仪的探头分别设置于室外空气温湿度测点221位置。其中位于玻镁风管530的一端的两个室外空气温湿度测点221在正视方向下相互重叠，在玻镁风管530内沿延伸方向设置不少于两个室外侧风速测点222，热线风速仪的探头分别设置于室外侧风速测点222位置。
如图2所示，室内侧温湿度计位于室内环境单元400的中心位置，壁面热流密度计232分别设置于室内环境单元400内的顶面、底面和侧壁的中心位置。
温度、湿度、含水率、热流密度测点采用上述方式进行布置能够得到足够的测试数据，也能够得到较为准确的温度场、湿度、含水率和热流密度随时间的变化规律，为实施实验，得到地下建筑侧墙土体蓄放热随运营年限演化的特性、精确预测地下建筑侧墙围护结构负荷随运营年限演化规律做好装置准备工作。
实施例2
一种用于研究地下建筑侧墙土体演化特征的方法，包括上述用于研究地下建筑侧墙土体演化特征的装置，其步骤为：
调节室外环境单元100内的空气温度和湿度，调节室内环境单元400内的空气温度和湿度；
打开风机510将室外环境单元100内的空气通过导流管520和玻镁风管530传送至实验土体200的顶面；
打开土体参数采集设备210采集土体温度传感器、土体含水率传感器和热流密度板213的数据，打开室外参数采集设备220采集温湿度测试仪和热线风速仪的数据，打开室内参数采集设备230采集空气温湿度计231和壁面热流密度计232的数据；
根据实验时间比例尺，得到地下建筑侧墙土体蓄放热随运营年限演化的特性。
为了使室外空气环境参数模拟装置模拟出的室外空气温度更为准确，本实施例中，以该地下建筑所在气候区典型气象年近地面综合温度(兼顾室外空气温度和辐射温度)年度变化为依据。室外环境单元100内的空气温度根据计算公式te(τ)＝αs·Q/hw+tw(τ)得到，式中αs：土壤表面对太阳总辐射值的吸收率；hw：室外空气和地表面之间对流换热系数[W/(m2×℃)]；Q：逐时太阳总辐射值(W/m2)；tw(τ)：室外空气逐时温度(℃)。
本实施例中，室内环境单元400的尺寸与地下建筑的尺寸的长度比例尺为1:40，表1示出了原型与实验台尺寸对应关系。
表1原型与实验台尺寸对应关系
本实施例中，实验时间比例尺由傅里叶准则
得到，其中：Fo为傅里叶准则数、a为热扩散率(m2/s)、τ为传热时间(s)、x为传热距离(m)，因此可确定实验时间比例尺为几何比例尺的平方。根据上述1:40的长度比例尺可得时间比例尺为1:1600。即，一个月对应实验台上的时间为0.456小时，一年对应实验台上的时间为5.48小时，一年中每个月对应实验台上的时间如表2所示。
表2原型与实验台时间(月)对应关系
| 全年中月份(月) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 实验台上时间(秒) | 1642.5 | 3285 | 4927.5 | 6570 | 8212.5 | 9855 |
| 全年中月份(月) | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| 实验台上时间(秒) | 11498 | 13140 | 14782.5 | 16425 | 18068 | 19710 |
根据上述时间比例尺能够极大地缩短实施所需的时间。利用本装置模拟作用于地下建筑地面的室外空气逐年周期性变化和室内侧空气逐年周期性变化，通过土体显热、含水率、潜热变化、地下空间侧墙与土体的热流密度变化，从而分析地铁站侧墙土体温度场与蓄放热量在地铁车站运营的初期、中期、远期的逐年演化规律，精确预测地下建筑侧墙围护结构负荷随运营年限演化规律。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种用于研究地下建筑侧墙土体演化特征的装置，其特征在于，其包括：
室外环境单元，所述室外环境单元内模拟产生室外空气环境；
实验土体，所述实验土体置于尺寸适宜的酚醛钢板长方体内，所述酚醛钢板长方体的顶部贯通，所述实验土体的顶面与所述室外环境单元相连通；
所述实验土体的正面开有长方体凹槽，与所述长方体凹槽对应尺寸的钢制空心长方体嵌入所述长方体凹槽形成室内环境单元，所述室内环境单元内模拟产生室内空气环境；
参数测试采集系统，所述参数测试采集系统用于测试所述实验土体、所述室外环境单元、所述室内环境单元的风速、温度、湿度、含水率、热流密度。
2.如权利要求1所述的用于研究地下建筑侧墙土体演化特征的装置，其特征在于，所述室内环境单元的顶面深度由地下建筑的埋深通过几何比例尺得出，所述室内环境单元的尺寸由地下建筑的尺寸通过所述几何比例尺得出。
3.如权利要求2所述的用于研究地下建筑侧墙土体演化特征的装置，其特征在于，所述室内环境单元的底面到所述实验土体的底面的竖直距离由所需研究的地下空间的特征厚度、等温层深度得出，所述室内环境单元的侧壁到所述实验土体的相应侧壁的水平距离等于室内温度的影响极限距离。
4.如权利要求3所述的用于研究地下建筑侧墙土体演化特征的装置，其特征在于，所述实验土体的横纵方向的尺寸扩增1.1～1.3倍。
5.如权利要求1所述的用于研究地下建筑侧墙土体演化特征的装置，其特征在于，所述用于研究地下建筑侧墙土体演化特征的装置还包括空气导流装置，所述空气导流装置包括风机、导流管和玻镁风管，所述风机和所述导流管的一端位于所述室外环境单元内，所述导流管的另一端与所述玻镁风管的一端相连接，所述玻镁风管的底部与所述实验土体的顶面相连通。
6.如权利要求5所述的用于研究地下建筑侧墙土体演化特征的装置，其特征在于，所述参数测试采集系统包括设置于所述实验土体内或表面的土体温度传感器、土体含水率传感器、热流密度板以及土体参数采集设备，所述土体参数采集设备用于采集所述土体温度传感器、所述土体含水率传感器和所述热流密度板的数据。
7.如权利要求6所述的用于研究地下建筑侧墙土体演化特征的装置，其特征在于，所述参数测试采集系统还包括设置于所述玻镁风管内的温湿度测试仪、热线风速仪以及室外参数采集设备，所述室外参数采集设备用于采集所述温湿度测试仪和所述热线风速仪的数据。
8.如权利要求7所述的用于研究地下建筑侧墙土体演化特征的装置，其特征在于，所述参数测试采集系统还包括设置于所述室内环境单元的空气温湿度计、壁面热流密度计以及室内参数采集设备，所述室内参数采集设备用于采集所述空气温湿度计和所述壁面热流密度计的数据。
9.如权利要求8所述的用于研究地下建筑侧墙土体演化特征的装置，其特征在于：
所述实验土体内按照靠近所述室内环境单元密、远离所述室内环境单元壁面疏的方式等差距离设置多个土体温度测点，所述土体温度传感器分别设置于多个所述土体温度测点位置；
所述室内环境单元的侧壁与所述实验土体的侧壁之间并靠近所述室内环境单元位置设置不少于两个土体含水率测点，所述土体含水率传感器分别设置在所述土体含水率测点位置；
所述热流密度板的数量为两个，两个所述热流密度板设置在所述实验土体的顶面并沿所述玻镁风管的延伸方向布置；
所述玻镁风管的两端处设置不少于三个室外空气温湿度测点，所述温湿度测试仪的探头分别设置于所述室外空气温湿度测点位置；
在所述玻镁风管内沿延伸方向设置不少于两个室外侧风速测点，所述热线风速仪的探头分别设置于所述室外侧风速测点位置；
所述室内侧温湿度计位于所述室内环境单元的中心位置；
所述壁面热流密度计分别设置于所述室内环境单元内的顶面、底面和侧壁的中心位置。
10.一种用于研究地下建筑侧墙土体演化特征的方法，包括如权利要求9所述的用于研究地下建筑侧墙土体演化特征的装置，其特征在于：
调节所述室外环境单元内的空气温度和湿度，调节所述室内环境单元内的空气温度和湿度；
打开所述风机将所述室外环境单元内的空气通过所述导流管和所述玻镁风管传送至所述实验土体的顶面；
打开所述土体参数采集设备采集所述土体温度传感器、所述土体含水率传感器和所述热流密度板的数据，打开所述室外参数采集设备采集所述温湿度测试仪和所述热线风速仪的数据，打开所述室内参数采集设备采集所述空气温湿度计和所述壁面热流密度计的数据；
根据实验时间比例尺，得到地下建筑侧墙土体蓄放热随运营年限演化的特性。
11.如权利要求10所述的用于研究地下建筑侧墙土体演化特征的方法，其特征在于，所述室外环境单元内的空气温度根据计算公式te(τ)＝αs·Q/hw+tw(τ)得到，式中αs：土壤表面对太阳总辐射值的吸收率；hw：室外空气和地表面之间对流换热系数[W/(m2×℃)]；Q：逐时太阳总辐射值(W/m2)；tw(τ)：室外空气逐时温度(℃)。
12.如权利要求10所述的用于研究地下建筑侧墙土体演化特征的方法，其特征在于，所述实验时间比例尺由傅里叶准则
得到，其中：Fo为傅里叶准则数、a为热扩散率(m2/s)、τ为传热时间(s)、x为传热距离(m)，因此可确定所述实验时间比例尺为所述几何比例尺的平方。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910012917.6A CN111411649A (zh) | 2019-01-07 | 2019-01-07 | 用于研究地下建筑侧墙土体演化特征的装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910012917.6A CN111411649A (zh) | 2019-01-07 | 2019-01-07 | 用于研究地下建筑侧墙土体演化特征的装置及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111411649A true CN111411649A (zh) | 2020-07-14 |
Family
ID=71488919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910012917.6A Pending CN111411649A (zh) | 2019-01-07 | 2019-01-07 | 用于研究地下建筑侧墙土体演化特征的装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111411649A (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19506875C1 (de) * | 1995-02-17 | 1996-10-31 | Harbauer Gmbh & Co Kg | Verfahren und Vorrichtung zur schnellen Bestimmung der Quecksilberkonzentration in Feststoffen |
| CN101634376A (zh) * | 2009-08-19 | 2010-01-27 | 胡志超 | 一种复合风管及其方法 |
| CN104680004A (zh) * | 2015-02-11 | 2015-06-03 | 西安建筑科技大学 | 一种建筑物节能率计算方法 |
| CN104749347A (zh) * | 2015-04-10 | 2015-07-01 | 上海理工大学 | 研究地铁区间隧道土壤温湿度场演化规律的实验装置 |
| JP2016075114A (ja) * | 2014-10-08 | 2016-05-12 | 日本コンクリート工業株式会社 | ソイルセメントの圧縮強度推定方法およびソイルセメント保管器 |
| CN105911092A (zh) * | 2016-06-02 | 2016-08-31 | 上海理工大学 | 研究地下空间顶部土体蓄放热演化规律的实验装置 |
| CN105928976A (zh) * | 2016-06-02 | 2016-09-07 | 上海理工大学 | 研究地下空间土体横纵异向蓄放热演化规律的实验装置 |
-
2019
- 2019-01-07 CN CN201910012917.6A patent/CN111411649A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19506875C1 (de) * | 1995-02-17 | 1996-10-31 | Harbauer Gmbh & Co Kg | Verfahren und Vorrichtung zur schnellen Bestimmung der Quecksilberkonzentration in Feststoffen |
| CN101634376A (zh) * | 2009-08-19 | 2010-01-27 | 胡志超 | 一种复合风管及其方法 |
| JP2016075114A (ja) * | 2014-10-08 | 2016-05-12 | 日本コンクリート工業株式会社 | ソイルセメントの圧縮強度推定方法およびソイルセメント保管器 |
| CN104680004A (zh) * | 2015-02-11 | 2015-06-03 | 西安建筑科技大学 | 一种建筑物节能率计算方法 |
| CN104749347A (zh) * | 2015-04-10 | 2015-07-01 | 上海理工大学 | 研究地铁区间隧道土壤温湿度场演化规律的实验装置 |
| CN105911092A (zh) * | 2016-06-02 | 2016-08-31 | 上海理工大学 | 研究地下空间顶部土体蓄放热演化规律的实验装置 |
| CN105928976A (zh) * | 2016-06-02 | 2016-09-07 | 上海理工大学 | 研究地下空间土体横纵异向蓄放热演化规律的实验装置 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 王丽慧等: "地铁隧道围岩土壤温度场与蓄热特性的模拟研究", 《上海节能》 * |
| 范良凯等: "一种现场测定地下建筑围护结构动态热负荷的新方法", 《建筑热能通风空调》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Du et al. | Computational Fluid Dynamics aided investigation and optimization of a tunnel-ventilated poultry house in China | |
| CN104730107B (zh) | 滨海电厂温排水数学模型表面散热系数实验室观测方法 | |
| Bloem et al. | An outdoor test reference environment for double skin applications of building integrated photovoltaic systems | |
| CN104132959B (zh) | 一种基于神经网络的严寒地区建筑外墙传热性能预测方法 | |
| CN104751252A (zh) | 利用实测表面散热系数进行滨海电厂温排水预测的方法 | |
| CN105824987A (zh) | 一种基于遗传算法的风场特征统计分布模型建立方法 | |
| Migoya et al. | Comparative study of the behavior of wind-turbines in a wind farm | |
| CN112215950A (zh) | 一种室内有毒有害气体浓度的三维重建方法 | |
| CN104749347A (zh) | 研究地铁区间隧道土壤温湿度场演化规律的实验装置 | |
| CN114077798B (zh) | 估算小尺度区域大气污染物网格浓度的方法 | |
| CN108776152A (zh) | 一种建筑材料表面对流热交换系数的测量系统及方法 | |
| Tadj et al. | Influence of heating system on greenhouse microclimate distribution | |
| CN111411649A (zh) | 用于研究地下建筑侧墙土体演化特征的装置及方法 | |
| Arnold et al. | Acoustic tomography and conventional meteorological measurements over heterogeneous surfaces | |
| Luck et al. | Effect of measurement density on characterizing air velocity distribution in commercial broiler houses | |
| Gil et al. | Methodology for thermal behaviour assessment of homogeneous façades in heritage buildings | |
| CN103837568B (zh) | 一种多管土壤-空气对流换热试验装置 | |
| Perisoglou et al. | Experimental monitoring of different dimensions of transpired solar collectors | |
| CN106327005A (zh) | 一种基于探空数据的大气三维温度场修正方法 | |
| CN214200569U (zh) | 一种模拟地下通风廊道壁面动态凝水过程的装置 | |
| RU2808384C1 (ru) | Способ определения изменений действительной упругости водяных паров по толщине наружного стенового ограждения по результатам теплофизических испытаний в натурных условиях | |
| CN214199139U (zh) | 一种模拟地下厂房壁面静态凝水过程的装置 | |
| RU2821444C1 (ru) | Способ определения изменения относительной влажности и зоны конденсации влаги по толщине наружного ограждения по результатам теплофизических испытаний в натурных условиях | |
| RU2791814C1 (ru) | Способ определения изменений сопротивления паропроницанию и коэффициента паропроницаемости по толщине наружного стенового ограждения по результатам теплофизических испытаний в натурных условиях | |
| Vega et al. | Airflow profile study of a compost dairy barn using a low-cost 3D-printed anemometer network |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20200714 |