CN1837825A - 一种室内环境测试舱体及其组合式测试系统 - Google Patents

Abstract

一种室内环境测试舱体及其组合式测试系统，由温湿度调节系统、风量风压调节系统、辐射温度调节系统等组成，舱内增设音响组件和可调光灯；并由此构成舱内集风、光、声响和温、湿度于一体的室内环境检测模拟系统；风量风压调节系统，由风机和文丘里阀门组成，将使用变频器的风机，通过送风管和一定风量文丘里阀组成主输风道，又在定风量文丘里阀的出风管线上通过一旁通管线安装一变风量文丘里阀，变风量文丘里阀的输出管线经过滤器后与风机的进风口相接；温湿度调节系统由风机、制冷盘管、加热盘管、加湿器组成，并依气流前进方向，按制冷盘管、加热盘管、加湿器的排列顺序连接在一起，并通过制冷盘管前的风机及配套的前置过滤器、进出风管连接后组成温湿度的模拟装置。

Description

一种室内环境测试舱体及其组合式测试系统

技术领域

本发明涉及一种室内环境测试舱体及其组合式测试系统，属于环境监测方法及检测装置类，尤其适合用于室内生活环境质量的评价之用。

背景技术

在以人为本的现代社会中，人们除了对赖以生存的大自然环境受到日益严重破坏带来的危害加以充分关注之外，也开始关注的居室、办公室等室内环境对人体健康的影响。这是因为人类在自然界长期进化过程中形成的生理特点出发，已经逐渐加深了解热、声、光、空气质量等环境因素对人的健康、舒适和工作效率的重要影响。现代人平均80％～90％以上的时间在室内度过，可以想象在如此长的暴露时间，如此大的接触面积下，室内空气质量、室内热环境、室内声环境和室内光环境状况的优劣，对人们身体健康影响何等巨大。

譬如，关于室内空气质量问题的起因，人们最初认识到人体排出的二氧化碳、体臭是室内空气的污染物，并提出通过通风来解决气味问题ⁱⁱⁱ。20世纪70年代由于世界范围的节能，建筑物加强了气密性，减少了新风量。同时由于有机合成材料和新设备的广泛使用，使得室内空气污染源大大增加。在19世纪70年代美国环境署对于选定性有机性挥发物做了调查，发现由于室内污染源导致的有毒有机性挥发物(VOCs)对于人员的暴露影响远远高于由于工业污染导致的室外空气的影响。而哈佛大学6城市的调查更进一步揭示了室内空气污染包括粒子、硫酸盐和氮氧化物等对于人员暴露的影响。室内空气污染的严重性引发了以下三种病症：病态建筑综合症(SBS)，与建筑有关的疾病(BRI)，多种化学污染物过敏症(MCS)。

20世纪人类的平均寿命提高了30年，其中因为医疗医药发展的贡献仅仅是5年，而25年的提高是因为卫生和公共卫生设施的发展和提高，室内空气质量和饮用水一样都属于卫生范畴。对于发展中国家，除去营养不良和水质问题，室内空气质量是第三大危害人类生命的凶手，每年由于室内空气质量问题导致的呼吸传染病、肺癌、肺结核、哮喘等疾病，死亡人数超过200万人。对于发达国家，由于室内空气质量导致的过敏、空气传染、肺癌、SBS等造成了巨大的经济损失。据美国环境保护署(EPA)统计，美国每年因室内空气质量低劣造成的经济损失高达400亿美金。

中国疾病预防控制中心统计表明我国每年由于室内空气污染引起的超额死亡数可达11.1万人，超额门诊数22万人次，超额急诊数430万人。世界银行的一份研究报告表明，仅1995年，我国因室内空气污染危害健康所导致的经济损失按支付意愿价值估计就高达106亿美元。

同时，世界卫生组织(WHO)指出室内空气污染降低的收益不仅包括健康因素，同时也包括非健康因素，Fanger、Clements-Croome发现室内空气质量和工作效率具有显著的相关性，Kroner调查发现良好的室内空气质量可以提高员工2~16％的工作效率，Wargocki在类似的试验中同样发现室内空气质量的提高和通风量的增加可以明显提高工作效率。

从影响室内空气质量的来源来说包括以下几个方面：室内装饰材料及家具的污染、建筑材料的污染、人体自身的新陈代谢及各种生活废弃物、室外空气污染等。从污染属性上来看，室内空气污染因素可以分为化学性、物理性、生物性、放射性。室内空气质量极大地影响着人们的生活质量、健康水平和生产效率，室内空气污染及由此引起的SBS、BRI等是当前国际上的普遍问题，也日益成为我国社会关注的焦点问题。

同样，对于以往人们不太关注的室内热环境、室内光环境和室内声环境等问题，也随着人们对其的进一步了解而引起人们的关注。

人体与环境进行热交换是人体生理的一种表现，人体温度调节系统决定了生理的热舒适感觉。辐射、对流和蒸发是人体与环境进行热交换的主要形式。而热主要是由于人体的新陈代谢所产生。在正常情况下，当外界出现热环境扰动，人体的温度控制系统可以维持身体37℃。

随着本世纪中叶空调系统的渐渐普及以来，对于室内环境的热舒适问题，越来越引起人们的重视。传统空调方法是限制环境的气流速度在较低的范围内，同时，环境的温度也保持在相对稳定的较低的水平上，经过多年的实践及验证，从人体健康和能耗两方面来看，这种调节方法存在某些问题。

首先是“空调综合症”的出现，即长期处在空调环境下的人常常出现的头晕，胸闷，面部神经痛，以及细菌性感染所导致的一系列病症。产生的主要原因是长期呆在低温低风速的稳态环境中，人体体温调节功能衰退，抵抗力下降，一旦脱离空调环境，生理上就会出现强烈的不适，从而产生上述症状。其次是空调系统的高能耗问题。据估计我国建筑总能耗占全社会总能耗的25％，民用建筑耗能中住宅又占60％，而在住宅的生活用能中，又以采暖空调耗能最大，约占65％。在美国约有1/3的能源用于建筑上，而这部分能耗中的大部分又用于建筑物的供热、制冷方面。可见，为房间提供舒适热环境的能耗是十分可观的。我国是发展中国家，合理而节约地使用能源，对于我国的经济和环境的可持续发展具有重要意义。

建筑的室内声环境是指住宅内部住户所处的声音环境。室内声环境质量是建筑本身所具有的，反映其室内声音环境好坏的指标，它是人类居住环境的重要组成部分，并直接关系到建筑的建造水平、建设质量和住户、业主的工作环境质量、生活质量等。

过去的30年内，生理声学研究者、医学家及社会学家在“噪声对人体影响”研究领域先后开展了许多研究。实验室主客观实验及现场调研给出了较为一致的研究结论，即：噪声已成为影响人们健康和日常生活最主要的环境因素之一；世界卫生组织(WHO)综合近40年的研究结果，指出噪声对人体的负面影响包括听力损伤、交流和认知障碍、睡眠干扰、心血管生理异常、情绪恶化等。

建筑室内噪声来源广泛，呈现低频声能集中(如室外交通噪声、空调系统噪声)、低声压级长时间作用(如办公家电噪声)、间歇式脉冲分布(如电话铃声)等多种特征。由噪声引起的人员烦躁、头晕等症状与近年研究的SBS症状吻合；另一方面，噪声引起的交流、认知和情绪干扰则一定程度上造成工作效率的损失。

美国联邦噪声署(FICON)在1992的关于飞机噪声的综述文件中给出了噪声指标L_dn与烦躁程度(Annoyance)百分比之间的对应关系，

应用心理学家Staffan Hygge在他提交给WHO的会议报告中指出：FICON曲线表征了给定噪声状况下噪声对人体影响的累积效应，揭示了噪声与人体反应间的定性趋势：当噪声处于65-80dB范围内时，L_dn每下降5dB，人的记忆力和阅读能力大约会提高10％，但是注意力和认知能力只会提高2-3％左右。该曲线所反应的噪声影响趋势后被丹麦技术大学的环境测试舱体实验ⁱⁱⁱ得到了进一步认证，如图4-2。

美国Dynasound公司通过长期调研发现：71％的员工认为开放式办公室的噪声是对他们最大的干扰，其中语音交谈的干扰使他们工作时无法思考或集中注意力；进一步的实验室研究表明，工作环境声学性能改善后，员工对于扰噪声的平均满意率提高了175％；而对亚特兰大一个传呼中心的案例研究结果则显示，干扰噪声减少以后，六个月内平均每个工人的销售业绩提高了19.8％，噪声改善是业绩提高的一个主要原因。

权威杂志Noise & Vibration Worldwide指出：以往的调研没有能够就噪声对常规工业化生产的工作效率影响得出有说服力的结论，但是白领和脑力劳动者显然受到噪声的影响，尤其是声压级较高的低频噪声。

噪声一方面会对人体产生多方面的负面影响，包括听力损伤、交流及认知障碍、睡眠干扰、心血管等生理指标超标、情绪恶化等，同时噪声对睡眠的干扰包括夜间唤醒、睡眠质量下降等，并由此影响受干扰人群第二天的工作状态。另一方面最近研究噪声对工作效率具有一定的影响。

不合理的建筑自然采光和照明设计不仅影响居住者健康和视觉舒适度，也耗费了很多能源。人工照明的光环境受制于灯具的功率、配光、布局，光源的色温、光谱分布、频率，室内装修材料的光学性能等等，不恰当的人工照明极易造成视觉干扰和环境污染。研究表明，眩光、频闪、对比度不足、照度不足等室内光污染已经成为病态建筑综合症SBS的诱因之一，影响人们的健康和工作效率。德国的一项办公室环境调研显示，最普遍的SBS症状仍然是“眼睛疲劳”(42％)。并且，眼睛疲劳的发生受人员从事的工作类型的影响。

因此，如何解决现代人们在工作、学习、居住等活动状态下需要怎样的室内环境以及如何创造需要的室内环境，不仅是环境学家关注的问题，也是每一个地球人均为关注的问题。

为此，国内未得不少科研单位和学者对此进行深入的研究，并提出了不少用于进行这方面研究的室内环境测试舱体。但是由于不同研究机构在室内环境领域研究侧重点不完全相同，各测试舱体建造定位和建造目的也不完全相同，

据本发明人对国内外同类技术的检索和了解，目前的一些室内测试舱体由于指导思想及技术装备上的原因，主要对温湿度、风量、压力考虑较多，往往注重控制测试舱体内部温湿度的调节。因此造成大多数的室内测试舱体的使用功能较为单一，风量的调节范围较小；其二，设置的空调系统，仍停留在传统的空调理念上，不能理想地模拟不同室条件下室外气候，最终导致检测的结果缺乏真实合理性。

因此如何创造一个真实的、受外界环境影响的一个真实的室内环境，以及提供不同设备在系统中的安装和性能测试是室内环境测试舱体的重要问题。

发明内容

本发明的目的：旨在提出一种由各种设备系统组成、通过协调使用，能模受外界环境影响的一个近似真实的室内环境，从保证室内环境测试的科学、合理和真实。

这种室内环境测试舱体及其组合式测试系统，由温湿度调节系统、风量风压调节系统、辐射温度调节系统等组成，其特征在于：

A、在所述的测试舱体体9内除了设有窗户组件2、送风口611～615、

送风管81、811，以及回风管71、72、回风口511～513、冷、热水管11、12外，还在舱内设置了音响组件17和可调光照度的可调光灯18；并由此构成舱内集风、光、声响和温、湿度于一体的室内环境检模拟测系统。

B、所述的风量风压调节系统，由风机(4)和文丘里阀门组成，将使用变频器的风机4，通过送风管和一定风量文丘里阀5组成主输风道，而又在定风量文丘里阀5的出风管线上通过一旁通管线安装一变风量文丘里阀6，并让该变风量文丘里阀6的输出管线经过滤器8后与风机4的进风口相接。

C、所述的温湿度调节系统由风机4、制冷盘管1、加热盘管2、加湿器3组成，所述的上述组件依气流前进方向，按制冷盘管1、加热盘管2、加湿器3的排列顺序连接在一起，并通过在制冷盘管1前的风机4、及和风机4配套的前置过滤器8、进出风管连接后组成反映温湿度的气候模拟装置。

根据以上技术方案提出的这种室内环境测试舱体及其组合式测试系统，由于在测试舱体内增设了光照和声响系统，并且采用新的送风组合结构，因此无论在风量的调节范围、气候温湿湿度的调节，还是光照度和噪音环境的模拟诸方面，都有可能实现更接近自然环境中的室内环境状况。这样无疑会给室内环境的测试创造了一个更真实、更科学、更合理的前提条件。

附图说明

附图1为本发明的空调风及其自控系统的设备布置示意图；

附图2位本发明的室内测试室空间布置图。

图中1、冷盘管 2、热盘管 3、加湿器 4、风机 5、定风量文丘里阀 6、变风量文丘里阀 7、阀门 8、过滤器 9、测试舱体 10、转轮除湿机 11、外接阀门 12、消声器 13、污染测试舱14、温湿度测量装置 15、压力测试装置 16、窗口组件 17、音响组件 18、可调光灯具 511、回风口 512、回风口 513、回风口611、送风口 612、送风口 613、送风口 614、送风口 615、送风口 711、回风管 72、回风总管 81、送风总管 811、送风管 19、个性化送风管 20、冷水管 21、热水管 22、地板隔层

具体实施方式

如图所示的这种室内环境测试舱体及其组合式测试系统，由温湿度调节系统、风量风压调节系统、辐射温度调节系统等组成，其特征在于：

A、在所述的测试舱体9内除了设有窗户组件2、送风口611～615、送风管81、811，以及回风管71、72、回风口511～513、冷、热水管11、12外，还在舱内设置了音响组件3和可调光照度的可调光灯18；并由此构成舱内集风、光、声响和温、湿度于一体的室内环境检模拟测系统。

B、所述的风量风压调节系统，由风机4和文丘里阀门组成，将使用变频器的风机4，通过送风管和一定风量文丘里阀5组成主输风道，而又在定风量文丘里阀5的出风管线上通过一旁通管线安装一变风量文丘里阀6，并让该变风量文丘里阀6的输出管线经过滤器8后与风4的进风口相接。

C、所述的温湿度调节系统由风机4、制冷盘管1、加热盘管2、加湿器3组成，所述的上述组件依气流前进方向，按制冷盘管1、加热盘管2、加湿器3的排列顺序连接在一起，并通过在制冷盘管1前的风机4、及和风机4配套的前置过滤器8、进出风管连接后组成反映温湿度的气候模拟装置。

这种室内环境测试舱体及其组合式测试系统的工作原理如下：

1、温湿度调节：

利用加热盘管、制冷盘管、转轮除湿、加湿器来调节温度和湿度

2、风量调节：

利用风机来调节风量

3、压力调节：

通过改变回风管道风量大小来实现室内压力的变化调节

4、人工照度调节：

通过改变灯具的亮度变化和灯具开启的个数来实现室内人工照度的变化

5、天然采光：

通过调节室内窗户窗帘的遮挡视线天然采光的变化

6、声场：

通过室内音响声源的类型不同实现声场的变化

7、辐射温度：

通过水管水温的变化，加载辐射设备实现辐射温度的变化

8、空气质量：

通过在风系统中加载空气质量源和汇，实现室内空气质量的变化；通过在室内加载空气质量源和汇，实现室内空气质量的变化

9、末端空调设备的测试：

利用风口上连接不同外接风口，测试风口形式在不同温度和风量条件下的空调设备工作特性

在水管上连接不同辐射装置，测试空调在不同背景温湿度条件下的工作特性，在水管上连接风机盘管等装置，测试空调的工作特性

10、室内空气质量源汇的测试

在室内和送风系统中放置不同污染源，实现污染源释放规律的测试。

Claims (1)

1、一种室内环境测试舱体及其组合式测试系统，由温湿度调节系统、风量风压调节系统、辐射温度调节系统等组成，其特征在于：

A、在所述的测试舱体9内除了设有窗户组件(2)、送风口(611～615)、送风管(81、811)，以及回风管(71、72)、回风口(511～513)、冷、热水管(11、12)外，还在舱内设置了音响组件(17)和可调光照度的可调光灯(18)；并由此构成舱内集风、光、声响和温、湿度于一体的室内环境检模拟测系统；

B、所述的风量风压调节系统，由风机(4)和文丘里阀门组成，将使用变频器的风机(4)，通过送风管和一定风量文丘里阀(5)组成主输风道，而又在定风量文丘里阀(5)的出风管线上通过一旁通管线安装一变风量文丘里阀(6)，并让该变风量文丘里阀(6)的输出管线经过滤器(8)后与风机(4)的进风口相接；

C、所述的温湿度调节系统由风机(4)、制冷盘管(1)、加热盘管(2)、加湿器(3)组成，所述的上述组件依气流前进方向，按制冷盘管(1)、加热盘管(2)、加湿器(3)的排列顺序连接在一起，并通过在制冷盘管(1)前的风机(4)、及和风机(4)配套的前置过滤器(8)、进出风管连接后组成反映温湿度的气候模拟装置。