CN209674595U - 具有模拟多种自然环境的气候仿真实验室 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种具有模拟多种自然环境的气候仿真实验室，包括：自然环境模拟实验室、模拟房屋和自然环境模拟装置，自然环境模拟实验室具有容纳空间；模拟房屋设置在自然环境模拟实验室内，并将自然环境模拟实验室的容纳空间分隔为外环境实验室和内环境实验室；自然环境模拟装置包括模拟阳光组件、模拟雨雪组件和换热装置，模拟阳光组件设置在外环境实验室，模拟雨雪组件包括喷头，喷头设置在自然环境模拟实验室的屋顶，换热装置包括表冷器，表冷器设置在容纳空间内。本实用新型的技术方案有效地解决了现有技术中的气候仿真实验室无法进行不同温度、不同光照条件下的降雨、降雪等两种以上的模拟功能的耦合实验的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及环境模拟实验的技术领域，具体而言，涉及一种具有模拟多种自然环境的气候仿真实验室。
背景技术
目前，国内外的环境模拟实验常在气候仿真实验室内进行，一些气候仿真实验室内的温度不可调节，一些气候仿真实验室不能进行模拟吹风实验，一些气候仿真实验室不能进行模拟降雨或者模拟降雪实验。现有的气候仿真实验室只能进行不同温度、不同光照条件下的实验或者降雨、降雪、吹风、起雾等单一功能的实验，但是无法进行不同温度、不同光照条件下的降雨、降雪、吹风等两种以上的模拟功能的耦合实验。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种具有模拟多种自然环境的气候仿真实验室，以解决现有技术中的气候仿真实验室无法进行不同温度、不同光照条件下的降雨、降雪、吹风等两种以上的模拟功能的耦合实验的问题。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种具有模拟多种自然环境的气候仿真实验室，包括：自然环境模拟实验室、模拟房屋和自然环境模拟装置，自然环境模拟实验室具有容纳空间；模拟房屋设置在自然环境模拟实验室内，并将自然环境模拟实验室的容纳空间分隔为外环境实验室和内环境实验室；自然环境模拟装置包括模拟阳光组件、模拟雨雪组件和换热装置，模拟阳光组件设置在外环境实验室，模拟雨雪组件包括喷头，喷头设置在自然环境模拟实验室的屋顶，换热装置包括表冷器，表冷器设置在容纳空间内。
进一步地，模拟阳光组件包括支撑架和全光谱灯，全光谱灯可移动地设置在支撑架上。
进一步地，支撑架可移动地设置在自然环境模拟实验室的地面上。
进一步地，模拟雨雪组件还包括水容器、输送管路和泵，输送管路的第一端与水容器相连通，输送管路的第二端与喷头相连通，泵设置在输送管路上。
进一步地，模拟雨雪组件还包括净水器，净水器设置在泵和水容器之间的输送管路上。
进一步地，换热装置包括水冷式冷水机组，水冷式冷水机组为多级冷却结构。
进一步地，水冷式冷水机组包括冷却水塔结构、一级冷却结构、二级冷却结构和三级冷却结构，一级冷却结构与冷却水塔结构换热，二级冷却结构与一级冷却结构换热，三级冷却结构与二级冷却结构换热，三级冷却结构的表冷器设置在自然环境模拟实验室内进行换热。
进一步地，自然环境模拟装置还包括蒸汽发生器和蒸汽管路，蒸汽管路与蒸汽发生器相连，蒸汽管路上设置有蒸汽出孔，蒸汽出孔位于容纳空间内。
进一步地，自然环境模拟装置还包括风机组件，风机组件设置在容纳空间内。
进一步地，气候仿真实验室还包括控制组件和控制室，控制组件设置在控制室内，自然环境模拟装置与控制组件电连接。
应用本实用新型的技术方案，在自然环境模拟实验室内设置模拟房屋和自然环境模拟装置，以模拟降雨、降雪等不同的自然现象，而且可以调节自然环境模拟实验室内的温度、光照等条件。具体地，自然环境模拟装置包括模拟阳光组件、模拟雨雪组件和换热装置，开启换热装置，可以改变自然环境模拟实验室内的温度，换热装置、阳光组件、模拟雨雪组件和换热装置可以同时开启，以进行不同温度、不同光照条件下的降雨、降雪等多种模拟功能的耦合实验。本实用新型的技术方案有效地解决了现有技术中的气候仿真实验室无法进行不同温度、不同光照条件下的降雨、降雪等两种以上的模拟功能的耦合实验的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本实用新型的具有模拟多种自然环境的气候仿真实验室的实施例的俯视示意图；
图2示出了图1所示的气候仿真实验室的左视的内部示意图；以及
图3示出了图2所示的气候仿真实验室的内部左视图的局部示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、自然环境模拟实验室；20、模拟房屋；30、自然环境模拟装置；31、模拟阳光组件；32、模拟雨雪组件；33、换热装置；40、风机组件；50、控制室。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
如图1至图3所示，本实施例的具有模拟多种自然环境的气候仿真实验室，包括：自然环境模拟实验室10、模拟房屋20和自然环境模拟装置30，自然环境模拟实验室10具有容纳空间；模拟房屋20设置在自然环境模拟实验室10内，并将自然环境模拟实验室10的容纳空间分隔为外环境实验室和内环境实验室；自然环境模拟装置30包括模拟阳光组件31、模拟雨雪组件32和换热装置33，模拟阳光组件31设置在外环境实验室，模拟雨雪组件32包括喷头，喷头设置在自然环境模拟实验室10的屋顶，换热装置33包括表冷器，表冷器设置在容纳空间内。
应用本实施例的技术方案，在自然环境模拟实验室10内设置模拟房屋20和自然环境模拟装置30，以模拟降雨、降雪等不同的自然现象，而且可以调节自然环境模拟实验室10内的温度、光照等条件。具体地，自然环境模拟装置30包括模拟阳光组件31、模拟雨雪组件32和换热装置33，开启换热装置，可以改变自然环境模拟实验室内的温度，换热装置、阳光组件、模拟雨雪组件和换热装置可以同时开启，以进行不同温度、不同光照条件下的降雨、降雪等多种模拟功能的耦合实验。本实施例的技术方案有效地解决了现有技术中的气候仿真实验室无法进行不同温度、不同光照条件下的降雨、降雪等两种以上的模拟功能的耦合实验的问题。
另外，自然环境模拟实验室10的长为25m，宽为15m，高为8m，模拟房屋20的长为12m，宽为6.6米，高为4m，模拟房屋20为木质尖顶结构，模拟房屋20的屋顶设置有沥青瓦，模拟房屋20的墙体内设置有木龙骨和防水隔音材料，表面设置有松木板，模拟房屋20的前侧还设置有透明的窗户，模拟房屋20前侧的松木板外还设置有水泥板。模拟房屋20可以较好地代表民居建筑类型和其规格尺寸。
如图3所示，在本实施例的技术方案中，模拟阳光组件31包括支撑架和全光谱灯，全光谱灯可移动地设置在支撑架上。支撑架设置在模拟房屋20的前侧，支撑架上设置有4排全光谱灯，每排有11盏全光谱灯，毎盏灯的功率为2KW，全光谱灯可以发出近似自然光线的灯光，全光谱波长覆盖300～1000w/m2，用于照射模拟房屋20前侧的透明窗区域，以模拟太阳光射入模拟房屋20内部。毎盏全光谱灯独立控制，可以通过改变全光谱灯开启的盏数来改变模拟阳光的光照强度。在支撑架上还设置有1排22盏红外灯，在模拟房屋的屋顶也设置有16排红外灯，每排有15盏，毎盏红外灯的功率为1KW，辐射距离为2m，红外灯用于辐射模拟房屋20的非透明区域，使用红外得热的方式模拟阳光辐射。毎盏红外灯也可以独立控制，以改变阳光的辐射强度，可实现的辐射强度范围为0～1000w/㎡。
如图3所示，在本实施例的技术方案中，支撑架可移动地设置在自然环境模拟实验室10的地面上。自然环境模拟实验室10的地面上设置有滑轨，支撑架可以在滑轨中移动，另外支撑架的高度也可以调节，具体地，支撑架的竖杆为伸缩杆，这样可以通过调节支撑架的位置和高度，模拟不同季节、全天不同时间的辐射强度变化和太阳高度角的变化。
如图1所示，在本实施例的技术方案中，模拟雨雪组件32还包括水容器、输送管路和泵，输送管路的第一端与水容器相连通，输送管路的第二端与喷头相连通，泵设置在输送管路上。泵将输送管路中的水输送至自然环境模拟实验室10的屋顶，从屋顶的喷头喷出，以模拟降雨。水容器内设置有换热结构，换热结构可以控制水容器内的水的温度，防止结冰。当需要降雪时，水容器内的水降至一定的低温(高于0摄氏度)，打开泵，将水容器内的水输送至喷头。高并将自然环境模拟实验室的温度调节到0℃以下，从喷头喷出的水滴在降落到过程中，变成细小的冰晶，从而实现模拟降雪。当需要降雨时，需要将自然环境模拟实验室10内的温度调节至0℃以上，打开水容器中的换热结构，调整降雨的温度。另外，泵包括变频器，可以通过改变泵的变频器的频率，来控制供水的压力，进而改变降雨量和降雪量。输送管道的外侧包裹有保温层，保温层内还缠绕有电伴热带，以防止输送管道结冰。
如图1所示，在本实施例的技术方案中，模拟雨雪组件32还包括净水器，净水器设置在泵和水容器之间的输送管路上。水容器与自来水管相连，水容器中的自来水通过净水器处理之后成为去离子水。净水器包括软化水处理器和反渗透膜滤芯，可以去除自来水内的各种杂质，只留下纯水，从而避免堵塞喷头。
如图1所示，在本实施例的技术方案中，换热装置33包括水冷式冷水机组，水冷式冷水机组为多级冷却结构。通过多级冷却降温，可以得到更低温度的制冷剂，从而使自然环境模拟实验室10内的温度可以达到-40℃左右的低温，可以模拟气候极值和极寒地区的温度。
如图1所示，在本实施例的技术方案中，水冷式冷水机组包括冷却水塔结构、一级冷却结构、二级冷却结构和三级冷却结构，一级冷却结构与冷却水塔结构换热，二级冷却结构与一级冷却结构换热，三级冷却结构与二级冷却结构换热，三级冷却结构的表冷器设置在自然环境模拟实验室10内进行换热。一级冷却结构内的制冷剂与冷却水塔中的冷水进行换热，以得到低温的制冷剂，二级冷却结构中的制冷剂与一级冷却结构中的制冷剂换热，以得到更低温的制冷制。更低温的制冷剂进入表冷器，在表冷器中与空气进行换热，然后使自然环境模拟实验室10中的空气的温度降低。自然环境模拟实验室10具有进风口、出风口和送风风道，送风风道设置在进风口和出风口之间，换热装置33设置在送风风道内，送风风道内还设置有风机，温度降低后的空气被风机吹出，然后经过出风口进入自然环境模拟实验室10的外环境实验室，然后外环境实验室内的空气从进风口进入送风风道内，并且在表冷器的作用下温度降低，然后再被风机吹出，这样、空气在整个自然环境模拟实验室内循环流动，从而使整个自然环境模拟实验室10内的空气温度均匀地降低。换热装置33还包括电加热器，电加热器安装在表冷器的后侧，用于加热空气，然后热空气通过风机和送风风道在自然环境模拟实验室10内循环，使自然环境模拟实验室10内的温度均匀升高。另外，在进风口还设置有固定式温度传感器和可升降的移动式温度传感器测量温度，以保证实时监测自然环境模拟实验室10内的温度。温度的可调节范围为-40～40℃。
如图1所示，在本实施例的技术方案中，自然环境模拟装置30还包括蒸汽发生器和蒸汽管路，蒸汽管路与蒸汽发生器相连，蒸汽管路上设置有蒸汽出孔，蒸汽出孔位于容纳空间内。自然环境模拟装置30还包括软化水机组，软化水机组可以过滤自来水中的无机盐类物质，经过过滤之后，水中的钙、镁离子的含量低于80毫克每升，过滤之后得到的软化水再进入蒸汽发生器之中加热，过滤之后的软化水不容易在加热之后产生水垢。蒸汽发生器为电蒸汽发生器。使用电力加热的方法加热软化水，进而得到高温高压的蒸汽，高温高压的蒸汽通过蒸汽管路进入自然环境模拟实验室10，并从蒸汽出孔喷出，蒸汽出孔朝向自然环境模拟实验室10内部的上方。蒸汽从蒸汽管路的蒸汽出孔向上喷射，热蒸汽自然上升弥漫整个自然环境模拟实验室10。蒸汽管路的外侧设置有保温层，保温层内缠绕有电伴热带，以防止热蒸汽在输送过程中凝结成水滴。蒸汽发生器和蒸汽管路不仅可以模拟雾，还可以与风机和送风风道配合调节自然环境模拟实验室10内的湿度，在进风口设置有固定式湿度传感器和可升降的移动式湿度传感器以实时监测湿度，的调节范围为20～90％RH。
如图1和图2所示，在本实施例的技术方案中，自然环境模拟装置30还包括风机组件40，风机组件40设置在容纳空间内。风机组件40包括支架和设置在支架上的风机。风机采用的是T35-8#轴流风机，流量是25000m3/h，风压为200Pa，风机包括电机，电机功率为7.5kw至4级，直径为890mm，共有6台，风机功率为7.5kw，这种风机静压低，出风均匀，风量较大，能够满足自然环境模拟实验室10内的要求的吹风效果。另外，风机组件40还包括风道，风道内设置有阻尼网，风道为减缩风道，风道的入风口与风机相连，风机吹出的风经过风道输出到指定的位置，风道的出风口的横截面积为6㎡，阻尼网可以保证出风均匀、稳定。风机组件40的风速调节范围为0～12m/s，吹风面积为6㎡。支架和风道的底部安装有带脚杯万向脚轮以使风机组件40移动和旋转，从而改变吹风方向。
如图1所示，在本实施例的技术方案中，气候仿真实验室还包括控制组件和控制室50，控制组件设置在控制室50内，自然环境模拟装置30与控制组件电连接。具体地，风机组件40的风机、蒸汽发生器、换热装置33的表冷器和电加热器，模拟雨雪组件32的泵和模拟阳光组件31的全光谱灯、红外灯都与控制组件相连，从而控制自然环境模拟实验室10内的风速、雾量、温度、降雨量、降雪量和辐射强度。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有模拟多种自然环境的气候仿真实验室，其特征在于，包括：
自然环境模拟实验室(10)，所述自然环境模拟实验室(10)具有容纳空间；
模拟房屋(20)，所述模拟房屋(20)设置在所述自然环境模拟实验室(10)内，并将所述自然环境模拟实验室(10)的容纳空间分隔为外环境实验室和内环境实验室；
自然环境模拟装置(30)，所述自然环境模拟装置(30)包括模拟阳光组件(31)、模拟雨雪组件(32)和换热装置(33)，所述模拟阳光组件(31)设置在所述外环境实验室，所述模拟雨雪组件(32)包括喷头，所述喷头设置在所述自然环境模拟实验室(10)的屋顶，所述换热装置(33)包括表冷器，所述表冷器设置在所述容纳空间内。
2.根据权利要求1所述的具有模拟多种自然环境的气候仿真实验室，其特征在于，所述模拟阳光组件(31)包括支撑架和全光谱灯，所述全光谱灯可移动地设置在所述支撑架上。
3.根据权利要求2所述的具有模拟多种自然环境的气候仿真实验室，其特征在于，所述支撑架可移动地设置在所述自然环境模拟实验室(10)的地面上。
4.根据权利要求1所述的具有模拟多种自然环境的气候仿真实验室，其特征在于，所述模拟雨雪组件(32)还包括水容器、输送管路和泵，所述输送管路的第一端与所述水容器相连通，所述输送管路的第二端与所述喷头相连通，所述泵设置在所述输送管路上。
5.根据权利要求4所述的具有模拟多种自然环境的气候仿真实验室，其特征在于，所述模拟雨雪组件(32)还包括净水器，所述净水器设置在所述泵和所述水容器之间的所述输送管路上。
6.根据权利要求1所述的具有模拟多种自然环境的气候仿真实验室，其特征在于，所述换热装置(33)包括水冷式冷水机组，所述水冷式冷水机组为多级冷却结构。
7.根据权利要求6所述的具有模拟多种自然环境的气候仿真实验室，其特征在于，所述水冷式冷水机组包括冷却水塔结构、一级冷却结构、二级冷却结构和三级冷却结构，所述一级冷却结构与所述冷却水塔结构换热，所述二级冷却结构与所述一级冷却结构换热，所述三级冷却结构与所述二级冷却结构换热，所述三级冷却结构的表冷器设置在所述自然环境模拟实验室(10)内进行换热。
8.根据权利要求1所述的具有模拟多种自然环境的气候仿真实验室，其特征在于，所述自然环境模拟装置(30)还包括蒸汽发生器和蒸汽管路，所述蒸汽管路与所述蒸汽发生器相连，所述蒸汽管路上设置有蒸汽出孔，所述蒸汽出孔位于所述容纳空间内。
9.根据权利要求1所述的具有模拟多种自然环境的气候仿真实验室，其特征在于，所述自然环境模拟装置(30)还包括风机组件(40)，所述风机组件(40)设置在所述容纳空间内。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的具有模拟多种自然环境的气候仿真实验室，其特征在于，所述气候仿真实验室还包括控制组件和控制室(50)，所述控制组件设置在所述控制室(50)内，所述自然环境模拟装置(30)与所述控制组件电连接。
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