CN114062206A - 一种多功能室内热环境模拟实验平台 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多功能室内热环境模拟实验平台，包括测试平台主体、气路通道、视觉监视装置；气路通道包括与测试平台主体连通的进气通道、出气通道；进气通道上依次设有室内空气净化模块、空气温度调节系统、湿度控制模块；出气通道上设有动力系统与尾气处理模块；进气通道末端及出气通道起始端均设有阀门；进气通道与出气通道各自具有可直接连通并通过阀门控制开闭的支路；测试平台主体至少一侧面具有视窗，视觉监视系统对准视窗。本发明可同时实现室内流场及污染物分布定量可视化监测。

Description

一种多功能室内热环境模拟实验平台
技术领域
本发明涉及一种多功能室内热环境模拟实验平台，属于室内热环境模拟实验技术领域。
背景技术
当前，人们对居住环境的舒适、美观和安全性的要求越来越高；在室内装修时使用了大量的建筑装潢材料，得室内空气环境中有毒、有害物质的浓度急剧上升，造成了严重的室内空气污染，对居住人群尤其是新生儿的身体健康造成极大伤害；研究表明室内空气污染是造成新生儿白血病的直接原因。此外，据统计人们一天中超过90％的时间是在室内度过的，因此室内空气品质直接关系着人们的生活质量和身体健康，已经引起了广泛关注。
此外，由于建筑装潢材料品种和数量的日益增多，造成室内污染物的来源和种类也日益复杂；加之城市地区建筑密集程度增加使得建筑室内通风能力减弱，并且在冬季采暖季室内环境更加闭塞，使得建筑材料散发出来的有害气体不能及时扩散，增加了室内人员在污染物中的暴露水平，增加了患病的概率。因此，研究冬季采暖季室内建筑装修材料的散发水平，以及因为热对流造成的室内细颗粒物的二次悬浮对室内空气质量的影响显得尤为重要且迫切。
室内环境模拟实验舱是用来研究建筑装修材料、通风等对室内空气质量影响的重要测试平台。但是通过相关文献的查阅发现，研究室内热环境(如地暖，暖气片、空调等)及对流通风等因素对建筑装修材料散发污染物(VOCs)水平，及热对流造成室内地板(毯)上细颗粒物二次悬浮等对室内空气质量的影响实验平台还少有报道。因此，开发一种多功能室内热环境模拟实验平台，对上述热环境下室内空气质量进行评价研究，非常有现实意义和应用价值。
申请号为201810643128.8额中国专利文献公开了一种多功能室内环境模拟舱，包括舱体，空气处理输送装置，冷热水装置和控制装置等，但是仅能营造几种顶部送回风形式及控制进口空气温湿度，不能模拟冬季室内地暖采暖方式及与多种侧面送回风方式耦合的室内人工环境，不能进行流场及(颗粒)污染物分布定量可视化研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种多功能室内热环境模拟实验平台，可模拟冬季室内地暖采暖方式(密闭环境)及与多种侧面送回风方式耦合(通风环境)，同时实现室内流场及(颗粒物)污染物分布定量可视化监测，还可以实现在该室内热对流环境下建筑材料VOCs散发特性、空气净化器性能测试，室内不同粒径颗粒物污染物分层分布及再悬浮特性等的研究。
本发明采取以下技术方案：
一种多功能室内热环境模拟实验平台，包括测试平台主体1、气路通道、视觉监视装置；所述气路通道包括与测试平台主体1连通的进气通道、出气通道；所述进气通道上依次设有室内空气净化模块2、空气温度调节系统3-1、湿度控制模块4；所述出气通道上设有动力系统7与尾气处理模块8；所述进气通道末端及出气通道起始端均设有阀门；所述进气通道与出气通道各自具有可直接连通并通过阀门控制开闭的支路；所述测试平台主体1至少一侧面具有视窗，所述视觉监视系统对准所述视窗。
优选的，所述进气通道上位于湿度控制模块4后方还设有可定量释放气态或颗粒污染物至管道内的气体或颗粒污染物散发模块5-1。
优先的，所述测试平台主体1底部还设有室内底部温度调节模块3-2，所述室内底部温度调节模块3-2与空气温度调节系统3-1构成湿度控制模块3。
进一步的，所述测试平台主体1内壁上设有用于定量检测气体或颗粒污染物散发物质的采样及定量检测模块5-2，所述采样及定量检测模块5-2与气体或颗粒污染物散发模块5-1构成污染物散发及定量监测系统5。
优选的，所述视觉监视装置包括对准测试平台主体1不同侧面的片状激光发生器9-1和高速摄像机9-2。
优选的，所述测试平台主体1为1m3立方体结构，内壁为镜面不锈钢材质，外壁有可拆卸2cm厚隔热层；前侧面为固定80cm×80cm耐高温钢化玻璃视窗；内部装有温湿度、压力及空气质量传感器。
优选的，室内空气净化模块2由粗、中、高效颗粒物过滤单元及活性炭吸附单元组成，置于所述进气通道最前端。
优先的，所述湿度控制模块可调节室内空气湿度范围为10％-90％。
优先的，所述测试平台主体1两侧各有两个20cm×10cm通风口，所述阀门为智能流量阀门控制。
优选的，测试平台主体1顶部入口设置80cm×60cm可拆卸的钢化玻璃盖板，作为密闭测试平台时使用，钢化玻璃盖板下可装入搅拌风机模块；所述动力系统7为可调变频离心风机，设置尾气处理模块8之前。
本发明的有益效果在于：
1)提供了一种模拟冬季室内地暖采暖方式(密闭环境)及与多种侧面送回风方式耦合(通风环境)的室内人工环境测试平台，同时实现室内流场及(颗粒物)污染物分布定量可视化监测。
2)可以实现在该室内热对流环境下建筑材料VOCs散发特性、空气净化器性能测试，室内不同粒径颗粒物污染物分层分布及再悬浮特性等的研究。
附图说明
图1是本发明多功能室内热环境模拟实验平台的结构示意图。
图中，1为测试平台主体，其中1-1为保温隔热层，1-2为顶部钢化玻璃盖板，1-3为侧面钢化玻璃视窗；2为空气净化模块，其中2-1为粗、中、高效过滤及活性炭吸附单元，2-2为空气质量、温湿度及压力传感器；3为热环境模拟系统，其中3-1为空气温度调节系统，3-2为室内底面温度调节模块；4为管道空气湿度控制模块；5为污染物散发及定量监测系统，其中5-1为气态和颗粒污染物散发模块，5-2为采样及定量检测模块；6为多模式通风管道系统，其中6-1～6-8为智能流量控制阀；7为动力系统；8为尾气处理模块；9为污染物分布可视化监测系统，其中9-1为片状激光发生器，9-2为高速摄像机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
实施例一：
室内地暖采暖方式(密闭环境)人工模拟环境实施情况：
如图1所示一种多功能室内热环境模拟实验平台结果示意图，包括测试平台主体1，室内空气净化模块2、热环境模拟系统3，湿度控制模块4，污染物散发及定量可视化监测系统5，多模式通风管道系统6，动力系统7和尾气处理模块8和污染物分布可视化监测系统9。
设定实验所需室内温湿度、空气质量初始值，开启动力系统7，开启智能流量阀门6-1、6-2、6-7和6-8，其余阀门关闭，空气经过空气净化模块2-1去除空气中颗粒物及污染气体，空气经过管道空气调节系统3-1，在温度传感器2-2及设定温度下对经过的空气进行温度调节，空气经过管道湿度调节模块4，在湿度传感器2-2及设定湿度下对经过空气进行湿度调节，空气经过智能流量阀门6-1和6-2后进入测试平台1，顶部盖板1-2装搅拌风扇模块，并开启搅拌对室内空气进行充分混合，室内空气经过智能流量阀门6-7和6-8后排出，待平台室内空气初始值均达到设计值要求，动力系统7停止工作，智能流量阀门6-1、6-2、6-7和6-8关闭，顶部盖板1-2装的搅拌风扇停止工作，此时室内温湿度及空气质量保持为设定值。开启平台底部温度调节系统3-2，底部温度升温至设定温度，并保持恒定壁面温度。自此，室内地暖采暖方式(密闭环境)人工模拟环境达到实验条件，利用片状激光发生器9-1和高速摄像机9-2，可进行不同地暖强度条件下室内自然对流及颗粒物悬浮特性的可视化研究；开启搅拌风扇，可进行不同地暖强度条件下地板材料VOCs散发性能研究等。
实施例二：
室内地暖采暖与多种侧面通风方式耦合人工模拟环境实施情况：
如图1所示一种多功能室内热环境模拟实验平台结果示意图，包括测试平台主体1，室内空气净化模块2、热环境模拟系统3，湿度控制模块4，污染物散发及定量可视化监测系统5，多模式通风管道系统6，动力系统7和尾气处理模块8和污染物分布可视化监测系统9。
设定实验进风口类型(以上进上出为例)、进风口空气温湿度、地板温度初始值，开启动力系统7，开启智能流量阀门6-1、6-3、6-7和6-8，其余阀门关闭，空气经过空气净化模块2-1去除空气中颗粒物及污染气体，空气经过管道空气调节系统3-1，在温度传感器2-2及设定温度下对经过的空气进行温度调节，空气经过管道湿度调节模块4，在湿度传感器2-2及设定湿度下对经过空气进行湿度调节，空气经过智能流量阀门6-1和6-3后进入测试平台，顶部盖板1-2不装搅拌风扇模块，室内空气经过智能流量阀门6-7和6-8后，经过尾气处理模块8后排出。
室内底部温度调节模块3-2使得底面温度达到设定值后保持温度恒定。自此，达到室内地暖采暖与上进上出风耦合通风模式下的人工环境模拟实验条件，利用片状激光发生器9-1和高速摄像机9-2，可进行不同地暖强度耦合不同通风条件下室内自然对流特性可视化研究；由5-1气体或颗粒污染物散发模块可定量释放气态或颗粒污染物至管道内，充分混合后，经过智能流量阀门6-1和6-3后进入测试平台，可通过5-2智能采样及定量监测模块评价该室内热对流情况下，气体及颗粒污染物在室内分布特性，测试排放出来的尾气经尾气处理模块8处理达标后排放。
以上是本发明的两项可选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种多功能室内热环境模拟实验平台，其特征在于：
包括测试平台主体(1)、气路通道、视觉监视装置；
所述气路通道包括与测试平台主体(1)连通的进气通道、出气通道；
所述进气通道上依次设有室内空气净化模块(2)、空气温度调节系统(3-1)、湿度控制模块(4)；所述出气通道上设有动力系统(7)与尾气处理模块(8)；所述进气通道末端及出气通道起始端均设有阀门；所述进气通道与出气通道各自具有可直接连通并通过阀门控制开闭的支路；
所述测试平台主体(1)至少一侧面具有视窗，所述视觉监视系统对准所述视窗。
2.如权利要求1所述的多功能室内热环境模拟实验平台，其特征在于：所述进气通道上位于湿度控制模块(4)后方还设有可定量释放气态或颗粒污染物至管道内的气体或颗粒污染物散发模块(5-1)。
3.如权利要求1所述的多功能室内热环境模拟实验平台，其特征在于：所述测试平台主体(1)底部还设有室内底部温度调节模块(3-2)，所述室内底部温度调节模块(3-2)与空气温度调节系统(3-1)构成湿度控制模块(3)。
4.如权利要求2所述的多功能室内热环境模拟实验平台，其特征在于：所述测试平台主体(1)内壁上设有用于定量检测气体或颗粒污染物散发物质的采样及定量检测模块(5-2)，所述采样及定量检测模块(5-2)与气体或颗粒污染物散发模块(5-1)构成污染物散发及定量监测系统(5)。
5.如权利要求1所述的多功能室内热环境模拟实验平台，其特征在于：所述视觉监视装置包括对准测试平台主体(1)不同侧面的片状激光发生器(9-1)和高速摄像机(9-2)。
6.如权利要求1所述的多功能室内热环境模拟实验平台，其特征在于：所述测试平台主体(1)为1m3立方体结构，内壁为镜面不锈钢材质，外壁有可拆卸2cm厚隔热层；前侧面为固定80cm×80cm耐高温钢化玻璃视窗；内部装有温湿度、压力及空气质量传感器。
7.如权利要求1所述的多功能室内热环境模拟实验平台，其特征在于：室内空气净化模块(2)由粗、中、高效颗粒物过滤单元及活性炭吸附单元组成，置于所述进气通道最前端。
8.如权利要求1所述的多功能室内热环境模拟实验平台，其特征在于：所述湿度控制模块可调节室内空气湿度范围为10％-90％。
9.如权利要求1所述的多功能室内热环境模拟实验平台，其特征在于：所述测试平台主体(1)两侧各有两个20cm×10cm通风口，所述阀门为智能流量阀门控制。
10.如权利要求1所述的多功能室内热环境模拟实验平台，其特征在于：测试平台主体(1)顶部入口设置80cm×60cm可拆卸的钢化玻璃盖板，作为密闭测试平台时使用，钢化玻璃盖板下可装入搅拌风机模块；所述动力系统(7)为可调变频离心风机，设置尾气处理模块(8)之前。
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