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一、概述

建筑動態環境實驗技術是國際建筑技術科學領域的前沿實驗技術，是研究建筑材料、構件和系統性能退化及耐久性的關鍵實驗方法，同時還可以開展建筑節能、建筑人居環境等方向的實驗研究。大型建筑全環境艙動態實驗平臺是開展建筑動態環境實驗的大型實驗系統，代表了該領域先進的實驗技術。本實驗系統核心技術為多環境參數同步耦合的動態模擬，不同于傳統的單一環境參數穩態環境模擬。本系統可模擬動態的溫濕度變化、紅外太陽輻照、紫外太陽輻射、降雨（酸雨）、降雪、陣風等自然環境條件。

本系統的原型是東南大學建筑學院和城市與建筑遺產保護教育部重點實驗室依托國家985和211工程，于2009年正式啟動的"東南大學大型建筑全環境艙動態實驗平臺"（ Large Scale Dynamic Building Climate Chamber Testing Facilityof Southeast University）建設項目。系統在結構、控制、采集、數據處理方面都采用了模塊化設計，不斷完善和升級系統，最終將該系統產業化。本實驗室的研發成功，將會為推動我國具有自主知識產權的動態環境模擬實驗室做出應有的貢獻。 

二、環境艙特點

1、大尺度的實驗空間：實驗段截面面積可達到 3.0m× 4.0m，可進行大型試件的實驗；配合高精度傳感器、變送器和采集器，實驗數據的可信度大大提高。

2、全環境下的動態、精確、連續模擬控制：可對溫度、濕度、太陽熱輻射、紫外輻射、降水、酸雨等環境參數進行動態、同步、精確、連續的模擬控制，實現對真實自然環境的高精度仿真。

3、大范圍環境控制：溫度控制范圍達到 -20℃～+40℃，濕度控制范圍達到 20%～90%，太陽熱輻射控制范圍達到0～1000 W/m＾2。

4、高速的環境動態變化頻率：環境加速比可達到8，即在3小時內完成真實條件下24小時的環境動態變化。

三、環境艙應用

1、建筑：研究建筑材料、構件和系統性能退化及耐久性，同時還可以開展建筑節能、建筑人居環境等方向的實驗研究。比如單獨對一個墻體或一種建筑材料進行長時間的測試，不僅可得到其老化及耐久性的實驗結果，也可得到系列節能指標的測試結果，如傳熱系數等。

2、軍工：為軍品極端氣候實驗提供仿真實驗室。比如裝甲車要在極端天氣情況下或特定的氣候條件下進行試車，考察其在不同的外界環境負荷下，對車內的舒適度性、發動機的效率等因素的影響力度。如果在自然環境里實驗，這些參數往往要受自然環境多變的困擾，而且隨機性大，實驗結果可信度差。在一個相對持續穩定的動態環境里，可長時間控制在一個想要的環境，使得測試更為簡單和快捷。（該測試需要另配置底盤測功儀、一個空跑的平臺、而且需要增加尾氣排放系統等。具體依據用戶要求設計）。

3、汽車工業：如同軍品一樣，這樣的實驗室可為汽車、摩托車等機械提供科學的實驗環境。比如汽車的動力性、空調的負荷、車漆的老化等指標的實驗和測試。（該測試需要另配置底盤測功儀、一個空跑的平臺、而且需要增加尾氣排放系統等。具體依據用戶要求設計）。

4、農業：為植物生長、動植物培養等研究提供動態的環境模擬。

5、其它對環境模擬有需求的領域。

四、環境艙各模塊介紹

1、艙體模塊

艙體是本實驗系統的載體，艙體的基本形式有混凝土整體澆注和鋼構加保溫層兩種類型。具體規格我公司提供兩種標準規格：縱向截面尺寸供用戶選擇：2 × 2m和 3m× 3m；長度為 6m左右。其它非標規格依據用戶需求定制。艙體模塊大小由有效實驗面積決定。艙體的空間由設備間、室內環境模擬間、室外環境模擬間、數據采集及自動控制室組成。具體空間設置可依據用戶的實驗空間條件進行個性化設計。

2、環境參數控制模塊

（1）溫濕度控制模塊

在建筑領域，溫濕度的控制可按照我國典型區域氣候條件設計，提供2種基本組合供用戶選擇：可滿足夏熱冬冷、夏熱冬暖、溫和地區實驗要求：溫度-10℃～+40℃，濕度 20%RH～90%RH；可滿足寒冷、嚴寒地區實驗要求：溫度-30℃～+40℃，濕度 20%RH～90%RH。

注：低溫高濕不好實現，自然界也不會有這樣的情況，低溫下一般都是最低 60%相對濕度，需用戶注意該指標。

（2）太陽輻射模擬模塊

太陽輻射模擬利用連續光譜的太陽模擬燈矩陣模擬，可調節角度及輻射強度，配置可調穩壓電源：紅外熱輻射范圍約為 0～1000W/m2。具體調節角度及輻射強度可依據用戶要求單獨設計。布置形式也依據需求可頂置也可側置。

（3）降（酸）雨模擬模塊

降雨采用特制淋雨噴頭矩陣，可調節降雨強度，也可調節淋雨角度。最大可達到特大暴雨等級：0～140mm/12h。酸雨 PH值設計參考《近年中國酸雨分布圖》，最小 PH值達到 4.5，可滿足全國絕大多數地區實驗的要求。< /p>

（4）降雪模擬模塊

本系統可配置人工造雪設備進行模擬降雪。按照降雪等級劃分標準，大雪為 12小時內降雪量 3～6 mm，暴雪為 12小時內降雪量超過 6 mm。

3、終端傳感器測試模塊
     傳感器模塊分為環境控制傳感器子模塊和數據測量傳感器子模塊，前者為用于環境控制的傳感器，后者為用于實驗數據測量的傳感器。環境控制傳感器子模塊需根據用戶選擇的環境控制模塊確定，包括室內側和室外側的溫濕度傳感器（考慮高精度、高可靠度的進口儀器）和室外側的太陽輻射計量儀。降雨量測定通過降雨管路上的電磁流量閥累積計算控制，在艙體內無需設置單獨的傳感器。
數據測量傳感器子模塊根據艙體大小（即有效實驗截面積大小）確定。可考慮提供兩種標準配備：
  (1) 2x2米：配備熱流計 64個（平均每 25 x 25 cm一個），溫度傳感器 150個（128 個對應 64個熱流計，另 22個機動使用），材料含水量傳感器 20個。
  (2) 3x3米：配備熱流計 144個（平均每 25 x 25 cm一個），溫度傳感器 310個（288個對應 144個熱流計，另 22個機動使用），材料含水量傳感器 30個。
   上述傳感器的種類和數量用戶可以定制。

4、數據采集及自動控制硬件模塊
     數據采集及控制系統硬件主要涉及溫度、濕度、流量等多通道傳感器。自動控制模塊通道數應同環境控制設備協調設計，與用戶選擇的環境控制種類直接相關。

5、系統控制及處理軟件
     數據采集及自動控制軟件基于美國國家儀器公司的 LABVIEW平臺編寫，基本框架為大量傳感器的數據采集和包含控制邏輯的自動控制部分。具體內容需根據硬件系統的要求定制。

五、施工及用電要求

1、施工空間要求：可根據用戶的空間條件確定。

2、用電要求：本實驗室的功率較大，需配置動力電，功率不小于 60KW。

3、用水要求：本實驗室需提供水源。

4、施工周期：施工周期約為 60個工作日（不含設備采購及系統綜合調試）。

六、用戶選型定制

我們推薦三款建筑領域用的標準實驗系統，其它非標規格及其它領域的特殊要求按實際配置另行設計方案。