CN208921595U - 一种围护材料耐久性检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种围护材料耐久性的检测设备，主要包括室外环境箱模拟系统、室内环境箱模拟系统、试件框架系统、传湿重量采集系统、以及自动控制和数据采集系统，试件框架系统包括移动试件车，传湿重量采集系统包括包括水分收集箱、高精度电子秤、循环风扇、温度和湿度传感器、水分吸收材料和数据采集记录系统。本实用新型可以真实模拟自然环境，对各建筑外表面的系统进行反复性老化试验和试件含湿量变化的测量，具有适应范围广、操作简便、性能稳定、利用率高等优点。

Description

一种围护材料耐久性检测设备

技术领域

本实用新型涉及一种建筑围护材料综合性能检测设备，尤其涉及一种适合精确检测围护材料耐久性的设备。

背景技术

随着我国新型城镇化的建设需求，建筑领域对节地、节能、节水、节材和环保的要求不断提高，建筑节能设计标准不断提高，围护材料作为建筑的主要组成部分，其性能严重影响整个建筑的节能效果。而现有的检测围护材料性能的检测设备，只关注温度变化对围护材料性能的影响(也就是传热系数的检测)，而没有关注温度、湿度、淋雨综合作用的影响。传热系数方面的检测，性能指标单一，不能真实显示在复杂环境变化下的节能性能。特别是本领域在对围护材料性能的检测中，从未考虑湿度传导测量，而实际使用过程中围护材料性能是受综合条件的变化影响，因此需要研制能够精确测试围护材料耐久性的检测设备。

实用新型内容

随着建筑围护材料节能保温性能提升，湿气对围护系统的影响日趋严重。由于不同材料传湿特性的差异，在湿度梯度条件下，水蒸气在墙体中渗透过程受阻，极易造成保温层内部和墙体表面结露，从而降低围护系统性能。通过模拟室内外湿度梯度，监测湿气在围护系统中的传输过程，研究分析湿气传输机理和传输特征，为进一步提升围护系统耐久性能奠定研究基础。

本实用新型要解决的技术问题是提供一种围护材料耐久性的检测设备，可以真实模拟自然环境，对各建筑外表面的系统进行反复性老化试验和试件含湿量变化的测量，具有适应范围广、操作简便、性能稳定、利用率高等优点。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种围护材料耐久性检测设备，主要包括室外环境箱模拟系统、室内环境箱模拟系统、试件框架系统、传湿重量采集系统、以及自动控制和数据采集系统，室外环境箱模拟系统与试件框架系统的一侧连接，试件框架系统的另一侧与室内环境箱模拟系统连接，传湿重量采集系统放置在室外环境箱模拟系统中部；所述试件框架系统包括移动试件车；所述传湿重量采集系统包括包括水分收集箱、高精度电子秤、循环风扇、温度和湿度传感器、水分吸收材料和数据采集记录系统；所述移动试件车具有密封条(27)，观测及数据采集窗(29)，保温框架(36)，所述保温框架(36)采用环氧树脂板做箱框封板，内部填充防火保温材料，外部用钢结构做护框，护框两面与冷、热箱连接处粘有双层定制密封条，按回字型粘贴，各边角配有快速可调搭扣，所述移动试件车一侧设置一个方形观测和数据采集窗，测试试件的温湿度传感器探头从试件框侧面的观测和数据采集窗引出，接入自动控制和数据采集系统的监控系统中；所述室外环境箱模拟系统是模拟室外的自然环境，温度在-25～75℃区间控制，湿度0％到90％可调，室外环境箱模拟系统包括室外环境箱箱体，内部设有制冷系统、加热系统、湿度控制系统、淋雨系统，温度传感器、露点传感器、湿度传感器等信号采集部分。

本实用新型用相对简单的结构和方法可以检测各种尺寸围护材料的耐久性，并能保持较高的检测精度。设备设置为可移动型，底部安装滑动机构，可以方便前后移动，为方便安装各种类型围护材料提供了可能。目前国内围护材料耐久性测试设备没有考虑湿度传导测量，本设备首次将湿度测量加入到围护材料耐久性测试装置和测试方法中，能更客观、全面的反映围护材料的耐久性能，填补了国内空白。并进行了小型化、稳定性设计，试件的室内环境进行了可控化设计、能源利用进行了节能性设计，软件采用了PLC系统，增加了设备的稳定性。

本实用新型还进行了环境温度的温湿度控制。现有的检测设备比较大，占据了试验室较大的面积，环境温度基本是靠厂房的温度控制的，基本上是“靠天吃饭”了。因此，各个厂家试验环境对比有了一定的偏差。而本实用新型的围护材料测试装置给试件的外部做了一个专门的热箱，可以很稳定的控制住温度，并可以选择超声波控湿和阀门以及转轮除湿组合起来很好的控制住所需要的湿度。试件的检测条件一致了，就增加了试验的可比性。

本实用新型的围护材料测试装置还充分考虑了节能性、耐用性和智能性。

节能性方面：1)在材料上箱体采用了双面彩钢板聚氨酯保温材料拼接而成，容重40kg，保温材料能较好的在控温范围-25℃～75℃内保证能量的不过多外溢，同时所选材料也有良好的防火性能，保证设备的安全性。2)箱体库板通过挂接方式组成，所有连接部分挂接前都要打足耐候胶，所有缝隙也要打好耐候胶密封，箱体内外连接件采用隔热材料连接，箱体与外部接触面采用5mm塑料板隔离，减少冷桥的产生。3)换气通道以及连接管路和阀门都采用 upvc的材料，使箱体内外不存在冷桥，达到设备运行时节能的效果。4)控湿和淋雨采用恒温循环系统，保证水的循环利用。5)控温控湿采用渐进式和pid组合控温方式，降低了冷热能耗的冲突，使温度尽可能在低能耗的情况下达到平衡点。

耐用性方面：1)保温箱体外侧装有完善的钢结构，通过方便快捷的卡式锁紧装置，并配有定制的密封条，使冷热箱与试件架能有较严密的结合。2)箱体内部采用了大量的铝，铜，不锈钢等材料，使设备能更长久的运行。3)试件车采用15mm的pu板做内衬，外部钢结构框架，内填充保温材料，保证了设备的长久耐用。

智能性方面：1)控制系统采用plc及触摸屏控制，软件进行了大量的优化处理，控制采用一键式操作，需要设置好参数，点击开始就可以了。另外，软件里提供了大量的参数设定，可以根据需求，进行多元化操作。

附图说明

图1为围护材料耐久性检测设备结构示意图；

图2为室外环境箱模拟系统主视图；

图3为室外环境箱模拟系统俯视图；

图4为室内环境箱模拟系统主视图；

图5为室内环境箱模拟系统俯视图；

图6为试件框架系统主视图；

图7为试件框架系统俯视图；

图8为传湿重量采集箱三视图；

图9为控制柜主视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作近一步详细的说明。

围护材料耐久性检测设备主要由室外环境箱模拟系统A、室内环境箱模拟系统C、试件框架系统B、传湿重量采集系统、以及自动控制和数据采集系统组成，各系统内根据要求含有控湿、控温、淋雨、称重等功能，数据时时采集并做好记录处理。如图1所示，室外环境箱模拟系统A与试件框架系统B的一侧连接，试件框架系统B的另一侧与室内环境箱模拟系统C连接，传湿重量采集系统放置在室外环境箱模拟系统中部。

(1)室外环境箱模拟系统

室外环境箱模拟系统是模拟室外的自然环境，温度在-25～75℃区间控制，湿度0％到90％可调，可淋雨。如图2和图3所示，室外环境箱模拟系统包括室外环境箱箱体，内部设有制冷系统、加热系统、湿度控制系统、淋雨系统，温度传感器、露点传感器、湿度传感器等信号采集部分。

室外环境箱是用B1级聚氨酯材料10搭接而成，各个连接板打好耐候胶并用卡锁连接，所有拼接缝也需用耐候胶严格密封。箱体A正面有一个1800mm*800mm的工作门25，箱体外围是钢结构支架21和框架，箱体右下侧有一个不锈钢漏水回收盘20，做淋雨试验时，如有从试件底侧漏水，可以进行回收。

制冷系统包括制冷机组2、蒸发器6、循环风机9，温度传感器4。控制方式有两种：一种是位式控制，即通过设定温度区间起停的方式达到控温目的(试用于低温耐久性试验)。一种是制冷一直工作，通过加热系统用pid控制方式的补热来达到温度平衡，适用于控温精度较高的情况(如传湿试验时的控温方式)。

加热系统与制冷系统相辅相成，共同达到控温目的，主要包括加热管管组11，加热管支架12，循环风机9，温度传感器4。加热控制方式分为位式控制和pid控温方式两种。

湿度控制系统包括转轮除湿机1，除湿管路7，除湿管路阀门8，湿度传感器5，超声波雾化系统23，喷雾管路13，以及用来搅动空气的循环风机9。湿度控制由加湿和除湿的不同的调节来控制。当需要较低的湿度时，除湿机打开，湿度下降，再通过脉冲方式的喷雾加湿，使湿度平衡，达到控制湿度的效果。当控制较高湿度时，主要以喷雾加湿控制湿度为主。

转轮除湿机的主体结构为一不断转动的蜂窝干燥转轮。干燥转轮是除湿机中吸附水分的关键部件，它是由特殊复合耐热材料制成的波纹状介质所构成，波纹状介质中载有吸湿剂。这种设计，结构紧凑，而且可以为湿空气与吸湿介质提供充分接触的巨大表面积。需要除湿的空气转轮表面的一个中心角为270度的扇形区被风机吸进，并通过干燥转轮，在此过程中空气中的水分被转轮吸收。另外一股气流经加热，对转轮进行再生、烘干，将吸收的水分排出。在上述过程进行的同时，转轮一直缓慢连续旋转，确保了持续地除湿。

淋雨系统包括恒温水箱22，流量计26，喷淋管路14，雾化喷头24，不锈钢接水盘18，喷淋回水管19。恒温水箱22放在环境控制箱的底部，通过制冷机组和加热管管组控制可以达到恒温目的，水箱可以自动补水。当需要淋雨时，调节好流量计，通过喷淋管路，雾化喷头把水喷到试件表面，不锈钢接水盘收集水，通过喷淋回水管回到恒温水箱，到达水循环使用的目的。

信号采集部分包括露点传感器3、温度传感器4、湿度传感器5、控制柜38，所有的传感器连接到控制柜，控制柜通过传感器采集的信号对系统进行控制。

(2)室内环境箱模拟系统

室内环境箱模拟系统是模拟室内的自然环境，温度在24℃左右。包括环境箱箱体，温度控制系统、湿度控制系统、信号采集部分。

如图4和图5所示，室内环境箱模拟系统箱体材料同室外环境箱一样，采用聚氨酯材料，外部有保护框架、卡具30和箱体支架37，还装有观察窗32，可以观察箱体内情况。

温度控制系统温度由全直流变频空调控制，包括室内机31和室外机35，控温精度在 0.1℃。

湿度控制系统由喷雾系统23通过喷雾管路33喷雾和冷凝式除湿机共同控制，湿度40％到95％可调。

信号采集部分包括露点传感器、湿度传感器、温度传感器、控制柜38。

(3)试件框架系统

如图6和图7所示，试件框架系统包括移动试件车，具有密封条27，观测及数据采集窗 29，保温框架36。

试件车上配有试件框用来砌试件和围护材料用，试件车可载重2吨，采用轮式支撑移动，四底角边装配有四个承重轮，此外在试件车中间特别增加了一个轮子，使试件在较大载重的情况下，移动灵活，推起来也比较轻松。

试件保温框架36采用环氧树脂板做箱框封板，内部填充防火保温材料，外部用钢结构做护框，护框两面与冷、热箱连接处粘有双层定制密封条，按回字型粘贴，各边角配有快速可调搭扣，可以迅速把试件框与冷、热箱体连接密封，并调节连接的松紧度。试件框侧面数据线采用定制航空插头、水路连接采用快速活接，所有操作，装卸方便，可以在几分钟之内快速完成。

试件框中间为1m*1m的方框，进深400mm，试件可以砌在这个方框里，试件车其中一侧有一个方形观测及数据采集窗，可引入有6只温湿度传感器，在实验过程中可以把定制的温湿度传感器一只一只砌入试件中，注意每砌入一只，要干燥放置一段时间，直到湿度变小。温湿度传感器可根据要求砌入试件墙体的任何位置，传感器探头可以从试件框侧面的观察框引出，接入监控系统，系统可以时时测得墙体内不同点的湿度和温度变化的情况。

(4)传湿重量采集系统

如图2、图3和图8所示，传湿重量采集系统包括包括不锈钢水分收集箱16、高精度电子秤17、循环风扇15、温度和湿度传感器、水分吸收材料41及数据采集记录系统。

在进行试验时，把做好养护的试件内侧和热箱密封好，再装一个方形的水分收集箱嵌入冷箱内，不锈钢水分收集箱体内水平放一个高精度电子秤，精度为0.01g，通过编程与PLC 进行良好通讯。把试件箱外侧扣在不锈钢箱上，密封并与冷箱卡紧。把湿度重量收集箱放在冷箱的洞口，接好各个数据线，把电子秤放温调平，放好干燥剂，密封好箱体。

准备工作做好后，在温度参数控制界面，分别填好热箱和水分采集箱需要的温湿度控制点，点击计量控温开始试验。热箱就可以保持一定的温湿度，而水分采集箱内的环境空间大小与当前的温湿度可以换算成空气中水分的重量，吸水材料开始工作，重量开始慢慢增加，水分收集箱内的电子秤开始采集数据，此实验没有时间限制，一般一次试验需要很长时间，需要结束时，点击停止即可。

(5)自动控制和数据采集系统

自动控制和数据采集系统主要实现对设备所监测的数据的采集，处理以及控制运行等功能。

自动控制和数据采集系统包括不同的控制界面如主控界面、参数设置、时时曲线和时时数据等。时时采集及记录各种参数并有自校功能、断电数据存储功能、断电工作状态记录功能，多项报警及保护功能。为了使设备更好发展，软件本身对控制方式保留了多项DIY模式，通过不同的参数设定，可以达到不同的工况，这也为设备研发和产品的多样化检测提供了便利。

本实用新型的测试装置主要做热雨试验、热冷试验、耐冻融试验、传湿称量试验、水分渗透性试验等。

可以理解，在不背离本实用新型的实质特征的前提下，本实用新型还可具有多种变形，并不仅限于上述实施方式的具体结构和具体方法，而应该在权利要求限定的范围内作广义的理解。总之，本实用新型应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代。

Claims (6)

1.一种围护材料耐久性检测设备，其特征在于：主要包括室外环境箱模拟系统、室内环境箱模拟系统、试件框架系统、传湿重量采集系统、以及自动控制和数据采集系统，室外环境箱模拟系统与试件框架系统的一侧连接，试件框架系统的另一侧与室内环境箱模拟系统连接，传湿重量采集系统放置在室外环境箱模拟系统中部；所述试件框架系统包括移动试件车；所述传湿重量采集系统包括包括水分收集箱、高精度电子秤、循环风扇、温度和湿度传感器、水分吸收材料和数据采集记录系统；所述移动试件车具有密封条(27)，观测及数据采集窗(29)，保温框架(36)，所述保温框架(36)采用环氧树脂板做箱框封板，内部填充防火保温材料，外部用钢结构做护框，护框两面与冷、热箱连接处粘有双层定制密封条，按回字型粘贴，各边角配有快速可调搭扣，所述移动试件车一侧设置一个方形观测和数据采集窗，测试试件的温湿度传感器探头从试件框侧面的观测和数据采集窗引出，接入自动控制和数据采集系统的监控系统中；所述室外环境箱模拟系统是模拟室外的自然环境，温度在-25～75℃区间控制，湿度0％到90％可调，室外环境箱模拟系统包括室外环境箱箱体，内部设有制冷系统、加热系统、湿度控制系统、淋雨系统，温度传感器、露点传感器、湿度传感器等信号采集部分。

2.如权利要求1所述的围护材料耐久性检测设备，其特征在于，所述制冷系统包括制冷机组(2)、蒸发器(6)、循环风机(9)，温度传感器(4)。

3.如权利要求1所述的围护材料耐久性检测设备，其特征在于，所述加热系统主要包括加热管管组(11)，加热管支架(12)，循环风机(9)，温度传感器(4)。

4.如权利要求1所述的围护材料耐久性检测设备，其特征在于，所述淋雨系统包括恒温水箱(22)，流量计(26)，喷淋管路(14)，雾化喷头(24)，不锈钢接水盘(18)，喷淋回水管(19)。

5.如权利要求1所述的围护材料耐久性检测设备，其特征在于，所述室内环境箱模拟系统主要包括环境箱箱体，温度控制系统、湿度控制系统、信号采集部分。

6.如权利要求5所述的围护材料耐久性检测设备，其特征在于，所述湿度控制系统由喷雾系统(23)通过喷雾管路(33)喷雾和冷凝式除湿机共同控制，湿度40％到95％可调。