CN205881301U - 一种用于模拟建筑竖井式复合通风的盐水实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于模拟建筑竖井式复合通风的盐水实验装置。包括外界大环境水箱、建筑模型、盐水箱、盐水储存箱、盐水泵、清水箱、溢流水箱、补水箱、清水泵、玻璃转子流量计、转子流量计、阀门。其特征在于：设置小尺寸建筑模型置于外界大环境水箱中，采用清水箱向建筑模型机械通风层注入清水以模拟实际建筑中的机械通风；对于建筑模型自然通风层中的通风口，采用自然进水方式模拟实际建筑中的自然通风，从而本实验装置可以模拟利用竖井实现多层建筑上部楼层机械通风以及下部楼层自然通风，并验证其复合通风的效果。本实用新型结构简单，材料价格低廉，可重复性强并无污染，实验准确性高。
Description
技术领域
本发明涉及建筑通风领域，尤其涉及一种用于模拟建筑竖井式复合通风的盐水实验装置。
背景技术
在21世纪，建筑能耗占全球总能耗的30％～45％。随着能源危机的持续发展，如何减少建筑的能源消耗已经成为各国共同关注的问题。自然通风是依靠室内外的热压差及风压差对建筑室内形成有效的通风，不仅减小了能耗，也满足了人们亲近自然的生理与心理需求，因此备受关注。热压通风是一种重要的自然通风形式，但是，对于多(高)层建筑，仅仅依靠建筑室内的热压未必能使每个楼层的通风量达到需求。利用建筑已有的竖向结构(如中庭)或另设通风竖井可以增强热压，进而加大自然通风量。理论上讲，通过增加竖井结构的高度，可以营造足够大的自然通风量。然而，由于对建筑外观美学的考虑以及在城市环境中对竖向构筑物高度的限制，竖井不可能设置的太高。为了制造满足需求的通风量，同时又尽量限制竖井等建筑竖向空间的高度，阳东等人提出了利用竖井实现多层建筑上部楼层机械通风同时下部楼层热压通风的复合通风方式构想及设计理论，并经过CFD数值模拟的验证，探索这种理论运用于实际建筑中的可行性。
但由于CFD模拟基于控制方程的抽象化和边界条件的简化，而自然通风受建筑周围环境的影响较大，在缺乏实验验证的情况下，往往难以确定计算结果的正确性。目前，对于建筑通风的模拟还包括一种以相似理论为依据的盐水实验方法。盐水实验是通过在清水中注入盐水，用盐水运动来模拟热空气流动。在缩尺模型实验中用盐水在重力驱动下的向下运动模拟热空气在浮力驱动下的向上运动，用盐水和清水之间的密度场来模拟实际建筑内的温度场。相比于传统的以空气为介质的小尺寸实验，盐水实验可以使流体得到更大的雷诺数，因而更容易保证流动的相似性。而且该实验方法在研究建筑通风问题上具有真实直观、节约费用和清洁环境等优点。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对上述背景技术中的内容，提供一种用于模拟建筑竖井式复合通风的盐水实验装置，从而验证竖井式复合通风的合理性与可行性。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种用于模拟建筑复合通风的盐水实验装置，包括：外界大环境水箱、建筑模型、盐水箱、盐水储存箱、盐水泵、清水箱、溢流水箱、补水箱、清水泵、玻璃转子流量计、转子流量计、阀门。
进一步，所述外界大环境水箱用于模拟建筑室外大环境；所述建筑模型用于模拟实际建筑，包括上部机械通风层以及下部自然通风层；所述盐水箱提供实验所需盐水溶液，用于模拟实际建筑中的室内热源；所述盐水储存箱，用于备用和储存实验所需的盐水溶液；所述盐水泵，用于把盐水储存箱的染色盐水溶液提升至盐水箱；所述清水箱用于向建筑中注入清水，以模拟实际建筑的机械通风。
进一步，所述盐水储存箱中的染色盐水，采用红色染料对盐水进行染色，这样可以使盐水实验所模拟的热物理现象更加直观地呈现出来。
进一步，所述溢流水箱，用于保持外界大环境水箱的液面恒定，以模拟实际建筑稳定的外界环境。
进一步，所述补水箱，由于随着实验的进行，外界大环境水箱里的水会被红色染料染色，进而会造成模拟工况的改变。通过设置补水箱，不断对外界大环境水箱内的水进行稀释，从而保证模拟大环境的稳定。
进一步，所述清水泵，用于抽吸补水箱中的清水，进而实现补水箱对外界大环境水箱的稀释作用。
进一步，所述玻璃转子流量计，用于监测建筑模型内自然通风层的盐水流量大小以及机械通风层的机械进水量；所述转子流量计，用于监测建筑模型内机械通风层的盐水流量大小。
进一步，所述阀门包括与水泵相连的阀门，用于防治流体倒流及控制水泵流量大小；还包括与流量计相连的阀门，用于控制流体流量及保护流量计。
本实用新型的有益效果在于：基于盐水实验理论，采用清水箱向建筑模型机械通风层注入清水以模拟实际建筑中的机械通风；对于建筑模型自然通风层中的通风口，采用自然进水方式模拟实际建筑自然通风，从而本装置可以很好地模拟利用竖井实现多层建筑上部楼层机械通风以及下部楼层自然通风，并验证其复合通风的效果。在盐水储存箱中加入红色染料，以使盐水实验所模拟的热物理现象更加直观地呈现出来，从而判断所采用的通风方案是否可行。该实验装置简洁明了，材料价格低廉，可重复性强并无污染，实验准确性高。
附图说明
图1——本实用新型的实验装置示意图
图2——本实用新型中建筑模型的主视图
图3——本实用新型中建筑模型的侧视图
图4——本实用新型中建筑模型的俯视图
图中：1.盐水储存箱 2.盐水泵 3.溢流水箱 4.玻璃转子流量计 5.清水箱 6.盐水箱 7.阀门8.转子流量计 9.建筑模型 10.外界大环境水箱 11.清水泵 12.补水箱
具体实施方式
下面结合附图和具体实例对本实用新型进行详细说明。
参照图1～4，一种用于模拟建筑竖井式复合通风的盐水实验装置，包括：外界大环境水箱10、建筑模型9、盐水箱6、盐水储存箱1、盐水泵2、清水箱5、溢流水箱3、补水箱12、清水泵11、玻璃转子流量计4、转子流量计8、阀门7。
具体实施时，所述外界大环境水箱10用于模拟建筑室外大环境；所述建筑模型9用于模拟实际建筑；所述盐水箱6提供实验所需盐水溶液，用于模拟实际建筑中的室内热源；所述盐水储存箱1用于备用和储存实验所需的盐水溶液；所述盐水泵2用于把盐水储存箱中的染色盐水溶液提升至盐水箱；所述清水箱5用于向建筑模型中注入清水，以模拟实际建筑的机械通风。
进一步，所述盐水储存箱1中的染色盐水，采用红色染料对盐水进行染色，这样可以使盐水实验所模拟的热物理现象更加直观地呈现出来。
进一步，所述溢流水箱3，用于保持外界大环境水箱的液面恒定，这样可以模拟实际建筑稳定的外界环境。
进一步，所述补水箱12，由于随着实验的进行，外界大环境水箱里的水会被红色染料染色，进而会造成模拟工况的改变。通过设置补水箱，不断对外界大环境水箱内的水进行稀释，从而保证模拟大环境的稳定。
进一步，所述清水泵11，用于抽吸补水箱12中的清水，进而实现补水箱对外界大环境水箱10的稀释作用。
进一步，所述玻璃转子流量计4，用于监测建筑模型9内自然通风层的盐水流量大小以及机械通风层的机械进水量；所述转子流量计8，用于监测建筑模型9内机械通风层的盐水流量大小。
进一步，所述阀门7包括与水泵相连的阀门7a，用于防治流体倒流及控制水泵流量大小；还包括与流量计相连的阀门7b，用于控制流体流量及保护流量计。
下面结合具体实例对本实用新型的使用方法进行进一步说明，其步骤如下：
(1)实验开始前，先将外界大环境水箱10注满清水，由溢流水箱3保持外界大环境水箱10水面稳定即模拟稳定的外界环境。随着实验的进行，外界大环境水箱10中的水会被红色染料染色，这会造成工况的改变，故设置补水箱12，通过不断的置换与稀释作用以保证大环境的稳定。
(2)在盐水储存箱1中配置好浓度为1020kg/m3的盐水溶液，并向其中加入红色染料。由盐水泵2将染色盐水由盐水储存箱1抽至盐水箱6，多余盐水由溢流管道流回盐水储存箱1以保持液面恒定即稳定的作用压力。
(3)清水箱5是模拟机械通风用的清水箱，通过其向建筑模型机械通风层注入清水以模拟实际建筑机械通风。
(4)实验开始时，调节好各个阀门使流量达到实验所需数值。若管道或建筑模型内存有气体，需排除空气，以免给实验带来负面影响。待运行稳定后开展盐水实验。
Claims (6)
1.一种用于模拟建筑竖井式复合通风的盐水实验装置，该装置包括：外界大环境水箱(10)、建筑模型(9)、盐水箱(6)、盐水储存箱(1)、盐水泵(2)、清水箱(5)、溢流水箱(3)、补水箱(12)、清水泵(11)、玻璃转子流量计(4)、转子流量计(8)、阀门(7)，其特征在于：所述外界大环境水箱(10)用于模拟建筑室外大环境；所述建筑模型(9)用于模拟实际建筑，包括自然通风层以及机械通风层；所述盐水箱(6)提供实验所需盐水溶液，用于模拟实际建筑中的室内热源；所述盐水储存箱(1)用于备用和储存实验所需的盐水溶液；所述盐水泵(2)用于把盐水储存箱(1)中的盐水溶液提升至盐水箱(6)；所述清水箱(5)用于向建筑中注入清水，以模拟实际建筑的机械通风。
2.根据权利要求1所述一种用于模拟建筑竖井式复合通风的盐水实验装置，其特征在于：所述建筑模型(9)置于外界大环境水箱(10)中，采用清水箱(5)向建筑模型(9)机械通风层注入清水以模拟实际建筑中的机械通风；对于建筑模型(9)自然通风层中的通风口，采用自然进水方式模拟实际建筑中的自然通风，从而本实验装置可以模拟利用竖井实现多层建筑上部楼层机械通风以及下部楼层自然通风，并验证其复合通风的效果。
3.根据权利要求1所述一种用于模拟建筑竖井式复合通风的盐水实验装置，其特征在于：所述盐水储存箱(1)中的盐水溶液，采用红色染料对盐水进行染色，这样可以使盐水实验所模拟的热物理现象更加直观地呈现出来。
4.根据权利要求1所述一种用于模拟建筑竖井式复合通风的盐水实验装置，其特征在于：清水泵(11)不断抽吸补水箱(12)中的清水，从而实现对外界大环境水箱(10)内的水进行稀释，从而保证模拟大环境的稳定，防止模拟工况的改变。
5.根据权利要求1所述一种用于模拟建筑竖井式复合通风的盐水实验装置，其特征在于：所述溢流水箱(3)用于保持外界大环境水箱(10)的液面恒定，这样可以模拟实际建筑稳定的外界环境。
6.根据权利要求1所述一种用于模拟建筑竖井式复合通风的盐水实验装置，其特征在于：所述玻璃转子流量计(4)用于监测建筑模型(9)内自然通风层的盐水流量大小以及机械通风层的机械进水量；所述转子流量计(8)用于监测建筑模型(9)内机械通风层的盐水流量大小。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106991897A (zh) * | 2017-06-12 | 2017-07-28 | 贵州大学 | 一种模拟矿井工作面通风的教具 |
| CN112201911A (zh) * | 2020-09-16 | 2021-01-08 | 广东电网有限责任公司 | 一种蓄电池补水装置及蓄电池补水方法 |
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