專利名稱：一種遮陽(yáng)系統(tǒng)遮陽(yáng)效果測(cè)試臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及建筑性能測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種遮陽(yáng)系統(tǒng)遮陽(yáng)效果測(cè) 試臺(tái)。
背景技術(shù)：
夏熱冬冷地區(qū)的夏季，通過(guò)窗戶的太陽(yáng)輻射得熱是影響室內(nèi)熱環(huán)境和空調(diào)能 耗的主要因素，窗戶的遮陽(yáng)系數(shù)也就自然成了建筑設(shè)計(jì)和節(jié)能研究中不可或缺的 參數(shù)，同時(shí)也是評(píng)價(jià)窗戶熱工性能的重要指標(biāo)。
現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑外窗保溫性能分級(jí)及其檢測(cè)方法》(GB8484-2002)和《建 筑外窗空氣滲透性能分級(jí)及其檢測(cè)方法》(GB7107-2002)對(duì)窗戶的傳熱系數(shù)和空 氣滲透量這兩項(xiàng)指標(biāo)做了規(guī)定，但是沒(méi)有涉及到建筑遮陽(yáng)性能的檢測(cè)。盡管《夏 熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ75-2003)和《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》 (GB50189-2005)提出了建筑外遮陽(yáng)系數(shù)的計(jì)算方法，但只能針對(duì)簡(jiǎn)單的固定外遮 陽(yáng)，不適合復(fù)雜的建筑遮陽(yáng)系統(tǒng)。
遮陽(yáng)系統(tǒng)的遮陽(yáng)效果主要體現(xiàn)在減少室內(nèi)的太陽(yáng)輻射得熱量。而如何通過(guò)試 驗(yàn)手段來(lái)量化太陽(yáng)輻射得熱量，是研究遮陽(yáng)效果的關(guān)鍵所在。上世紀(jì)80年代，加 州大學(xué)的J.H. Klems就開(kāi)始了對(duì)室內(nèi)太陽(yáng)輻射得熱量SHG (Solar heat gain)、太陽(yáng) 得熱系數(shù)SHGC (Solar heat gain coefficient).玻璃性能等的研究他們搭建了一 個(gè)測(cè)量太陽(yáng)得熱量與太陽(yáng)得熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，實(shí)驗(yàn)得到窗戶在不同太陽(yáng)入射角下 的太陽(yáng)輻射得熱系數(shù)。Deivis L. Marinoski等也搭建了一套測(cè)量太陽(yáng)輻射得熱量 和太陽(yáng)得熱系數(shù)的裝置，并通過(guò)用水冷循環(huán)系統(tǒng)代替風(fēng)冷系統(tǒng)改進(jìn)了裝置，裝置 能在較短的時(shí)間內(nèi)快速準(zhǔn)確的測(cè)量出窗戶系統(tǒng)的太陽(yáng)輻射得熱量及太陽(yáng)得熱系 數(shù)。但是針對(duì)中國(guó)境內(nèi)的地理環(huán)境和氣候條件的遮陽(yáng)系統(tǒng)遮陽(yáng)效果測(cè)試臺(tái)未形成 可靠的評(píng)價(jià)體系。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種針對(duì)中國(guó)境內(nèi)的地理環(huán)境和氣候條件的遮陽(yáng) 系統(tǒng)遮陽(yáng)效果測(cè)試臺(tái)，解決目前本領(lǐng)域測(cè)試裝置標(biāo)準(zhǔn)不可靠的問(wèn)題。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是， 一種遮陽(yáng)系統(tǒng)遮陽(yáng)效果測(cè)試臺(tái)，其特征在于，包括參比測(cè)試箱體、被測(cè)樣品箱體和防護(hù)箱體，所述參比測(cè)試箱體和所述被測(cè)樣 品箱體被置于所述防護(hù)箱體，所述測(cè)試臺(tái)放置于轉(zhuǎn)盤(pán)上，該轉(zhuǎn)盤(pán)由電機(jī)帶動(dòng)可以 360°旋轉(zhuǎn)。
上述的測(cè)試臺(tái)還包括冷水機(jī)組、計(jì)算機(jī)控制臺(tái)、控制柜、風(fēng)機(jī)盤(pán)管和電加
熱器，其中
所述風(fēng)機(jī)盤(pán)管用于散發(fā)冷量； 所述電加熱器和所述冷水機(jī)組用于溫度調(diào)節(jié)； 所述控制柜用于所述測(cè)試臺(tái)的電氣供電控制； 所述計(jì)算機(jī)控制臺(tái)用于對(duì)測(cè)試過(guò)程的控制。
所述的防護(hù)箱體材料是聚氨酯，箱體的厚度是10厘米；
所述參比測(cè)試箱體和所述被測(cè)樣品箱體的長(zhǎng)度均為2米，寬度均為2米，高 度均為2.4米；
在所述參比測(cè)試箱體和所述被測(cè)樣品箱體的前壁均有邊長(zhǎng)為1.5米的正方形 開(kāi)口，用于安裝垂直面窗戶；
在所述參比測(cè)試箱體和所述被測(cè)樣品箱體的頂部均有邊長(zhǎng)為1.5米的正方形 開(kāi)口，用于安裝天窗；
在所述防護(hù)箱體的前壁和頂部均有邊長(zhǎng)為1.5米的正方形開(kāi)口，用于安裝垂 直面窗戶和天窗；
在所述參比測(cè)試箱體和所述被測(cè)樣品箱體的每個(gè)壁面按對(duì)角方向均勻布置有 2個(gè)熱流計(jì)來(lái)測(cè)量通過(guò)壁面的微量傳熱；
在所述參比測(cè)試箱體和所述被測(cè)樣品箱體的每個(gè)壁面按對(duì)角方向均勻布置有 9個(gè)熱電偶來(lái)測(cè)量壁面溫度。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案為適合中國(guó)境內(nèi)的地理環(huán)境和氣候條件的遮陽(yáng)系統(tǒng)遮 陽(yáng)效果提供了一種切實(shí)可行的測(cè)試評(píng)價(jià)體系。


圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施例中測(cè)試臺(tái)的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
圖2是本實(shí)用新型一實(shí)施例中對(duì)智能光導(dǎo)系統(tǒng)不同朝向的太陽(yáng)得熱量測(cè)試結(jié)果 圖。
圖3是本實(shí)用新型一實(shí)施例中對(duì)智能光導(dǎo)系統(tǒng)獲得的太陽(yáng)得熱量的每小時(shí)平均測(cè)試值W太陽(yáng)得熱量每小時(shí)平均計(jì)算值比較示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說(shuō)明。
構(gòu)造出如圖l所示的測(cè)試臺(tái)，要求附近沒(méi)有建筑物阻擋測(cè)試光線，從日升到 日落太陽(yáng)都能照射到測(cè)試臺(tái)。整個(gè)測(cè)試臺(tái)放置于一個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)上，轉(zhuǎn)盤(pán)由電機(jī)帶動(dòng)可 以360°旋轉(zhuǎn)。測(cè)試臺(tái)由兩個(gè)測(cè)試箱體、 一個(gè)防護(hù)箱體、 一臺(tái)風(fēng)冷冷水機(jī)組、測(cè) 量和控制設(shè)備以及其他輔助設(shè)備組成。圖中，l為冷水機(jī)組、2為計(jì)算機(jī)控制臺(tái)、 3為控制柜、4為風(fēng)機(jī)盤(pán)管、5為電加熱器、6為測(cè)試箱體、7為防護(hù)箱體、8為 玻璃。
其中，防護(hù)箱體主要用來(lái)將測(cè)試箱體和環(huán)境隔離，從而減少測(cè)試箱體和環(huán)境 的傳熱。箱體的材料選用聚氨酯，它的保溫性能及強(qiáng)度都能滿足要求。箱體厚度 為10cm。在測(cè)試箱體前壁及頂部分別留有兩個(gè)(1.5mX1.5m)洞口，分別用于 安裝垂直面窗戶及天窗。在測(cè)試時(shí)，防護(hù)箱體和測(cè)試箱體溫度共同保持在24'C， 理論上除安裝玻璃一面，測(cè)試箱體其余各面與外界基本無(wú)傳熱量。
兩個(gè)測(cè)試箱體(2mx2m x2.4m)主要用于對(duì)比試驗(yàn)。它們的前壁及頂部也留有 和防護(hù)箱體一樣的兩個(gè)洞口。每個(gè)測(cè)試箱體內(nèi)分別安裝有一臺(tái)風(fēng)機(jī)盤(pán)管機(jī)組和電 加熱器，風(fēng)機(jī)盤(pán)管用來(lái)帶走房間內(nèi)的熱量，電加熱器用于平衡房間內(nèi)的熱量。同 時(shí)為了使測(cè)量結(jié)果更加精確，在測(cè)試箱體每個(gè)壁面按對(duì)角方向均勻布置熱流計(jì)來(lái) 測(cè)量通過(guò)壁面的微量傳熱。同時(shí)為了解壁面溫度的均勻性，在測(cè)試箱體每個(gè)壁面 按對(duì)角方向均勻布置了熱電偶來(lái)測(cè)量壁面溫度。
散熱器采用風(fēng)冷冷水機(jī)組，位于測(cè)試臺(tái)的一角。為滿足試驗(yàn)在不同天氣條件 下運(yùn)行,風(fēng)冷冷水機(jī)組選用兩臺(tái)并聯(lián)的壓縮機(jī)， 一般情況下只需運(yùn)行一臺(tái)壓縮機(jī)， 當(dāng)太陽(yáng)輻射得熱量較多而箱體內(nèi)溫度不能控制在設(shè)定值時(shí)，兩臺(tái)壓縮機(jī)同時(shí)運(yùn) 行。風(fēng)冷冷水機(jī)組同樣適用于冬季試驗(yàn)的運(yùn)行，只需先運(yùn)行風(fēng)機(jī)盤(pán)管和電加熱， 將冷水機(jī)組的循環(huán)水溫度提高到8'C以上，機(jī)組便可自動(dòng)運(yùn)行。由于測(cè)試進(jìn)行過(guò) 程中，回水溫度基本保持不變，因此機(jī)組不會(huì)因低溫保護(hù)而停機(jī)。
測(cè)試臺(tái)主要測(cè)量?jī)x表數(shù)量及其精度如表l、 2所示。表1測(cè)試臺(tái)主要測(cè)量?jī)x表及其數(shù)量
熱電熱電電磁流熱流太陽(yáng)輻 三相電參數(shù)綜合功率變
阻偶量計(jì)計(jì)射計(jì) 測(cè)量?jī)x送器
防護(hù)箱 體13000 00
測(cè)試箱 體l39i121 11
測(cè)試箱 體239i121 11
表2測(cè)試臺(tái)主要測(cè)量?jī)x表精度
熱電 阻丄上 恐電 偶電磁流量 計(jì)熱流 計(jì)太陽(yáng)輻三相電參數(shù)綜合 射計(jì) 測(cè)量?jī)x功率變送器
J『o. rco. rc0. 5%1%1% 1%0. 5%
三相電參數(shù)綜合測(cè)量?jī)x的精度是指電能量累計(jì)到lkWh時(shí)的誤差。
其中防護(hù)箱體和每個(gè)測(cè)試箱體內(nèi)都放置一個(gè)鉑電阻用于測(cè)量箱體溫度，然后 將溫度信號(hào)傳給控制器，控制器通過(guò)比較測(cè)量溫度值和設(shè)定溫度值來(lái)控制固態(tài)繼 電器通斷，從而控制電加熱器開(kāi)停來(lái)達(dá)到穩(wěn)定房間溫度的目的。每個(gè)測(cè)試箱體中 另外兩個(gè)鉑電阻用于測(cè)量風(fēng)機(jī)盤(pán)管的進(jìn)出口水溫。同時(shí)在測(cè)試箱體風(fēng)機(jī)盤(pán)管進(jìn)口
管路上安裝電磁流量計(jì)測(cè)量水流量。在每個(gè)測(cè)試箱體內(nèi)部選取9個(gè)不同的測(cè)試點(diǎn) 放置熱電偶，用于在測(cè)試的進(jìn)行過(guò)程中確保箱體內(nèi)部溫度均勻。由于對(duì)防護(hù)箱體 溫度均勻性要求相對(duì)較低，故只放置3個(gè)熱電偶。為提高測(cè)試的精度，每個(gè)測(cè)試 箱體內(nèi)壁附有2片熱流計(jì)用于測(cè)量測(cè)試箱體與防護(hù)箱體及環(huán)境的微量傳熱。三相 電參數(shù)綜合測(cè)量?jī)x和功率變送器分別測(cè)量電加熱累計(jì)耗能和風(fēng)機(jī)的功率。另外， 室外放置一整套便攜式自動(dòng)氣象站，用于測(cè)量室外溫濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等。
試驗(yàn)開(kāi)始前需對(duì)測(cè)試箱進(jìn)行標(biāo)定，主要是將對(duì)比測(cè)試箱均安裝3mm厚普通 玻璃(標(biāo)準(zhǔn)SHGC己知)。然后啟動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)，使測(cè)試進(jìn)行過(guò)程中確保測(cè)試箱體 和防護(hù)箱體內(nèi)溫度保持在24'C，各點(diǎn)熱電偶測(cè)量溫差在0.5'C以內(nèi)。同時(shí)控制玻 璃窗內(nèi)表面風(fēng)速小于0.3m/s。在現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)下比較兩個(gè)測(cè)試箱測(cè)試值與理論標(biāo)準(zhǔn)值 的差距，然后進(jìn)行校準(zhǔn)。標(biāo)定結(jié)束后，在其中一個(gè)測(cè)試箱體上安裝被測(cè)樣品，另 外一個(gè)箱體作為參比測(cè)試箱。選擇太陽(yáng)輻射強(qiáng)度較高的天氣對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試。
基于熱量平衡原理，對(duì)于每個(gè)測(cè)試箱體，在密閉的情況下，箱體內(nèi)的太陽(yáng)輻 射得熱量可由下式計(jì)算Ss = G/c - iS/ -込- 2w。tf - ISwto/cw - 2/ ( i )
其中e盧mAr (2)
6
(3)
= "A 7 (4) 這樣，透過(guò)玻璃總的太陽(yáng)輻射得熱系數(shù)由下式計(jì)算
甜GC(0:"^" (5)
以上式中，&為測(cè)試箱體內(nèi)太陽(yáng)輻射得熱量，單位『; g/fc為風(fēng)機(jī)盤(pán)管換熱量，單位『； 0/為風(fēng)機(jī)功率，單位『； 込為電加熱量，單位『； 2,/為墻體傳熱量，單位『；
^^^為測(cè)試箱體通過(guò)窗戶向環(huán)境的傳熱量，單位『； g/為各壁面漏熱量，單位『； /^為垂直面接收的太陽(yáng)總輻射強(qiáng)度，單位『/m2。
根據(jù)表2、公式(1) (5)和測(cè)試數(shù)據(jù)分析可知，冷水機(jī)組進(jìn)出口水溫差 的誤差影響比較大。故在對(duì)測(cè)試箱標(biāo)定時(shí)需將冷水機(jī)組的水流量控制在比較小的 穩(wěn)定狀態(tài)下，同時(shí)將進(jìn)出口溫度的誤差調(diào)試到同向誤差，這樣可以有效的減少出 口水溫差誤差帶來(lái)的影響。
下面，就本方案在室外條件下測(cè)試一種新型遮陽(yáng)系統(tǒng)——智能光導(dǎo)系統(tǒng)的 太陽(yáng)輻射得熱系數(shù)，以檢驗(yàn)本發(fā)明的技術(shù)方案的效果以及可行性。智能光導(dǎo)系統(tǒng) 不僅能阻擋強(qiáng)烈眩光進(jìn)入，還可以控制光線進(jìn)入角度，并按需要的方向?qū)牍饩€。 這個(gè)系統(tǒng)既可以消除光線進(jìn)入室內(nèi)時(shí)產(chǎn)生的耀眼區(qū)域，還可以讓充足的光線進(jìn)入 室內(nèi)，能夠提供一個(gè)舒適的工作和生活環(huán)境，保護(hù)私密性。導(dǎo)光百葉能把光線反 射到天花板上，再通過(guò)天花板漫反射下來(lái)，這樣整個(gè)房間就可以得到均勻而且不刺眼的采光效果。在會(huì)議進(jìn)行時(shí)，上部分導(dǎo)光百葉呈閉合狀態(tài)，下部分呈開(kāi)啟狀 態(tài)，會(huì)議參與者既可以看清演講者展示的內(nèi)容，又可以得到均勻而且不剌眼的光 線，便于書(shū)寫(xiě)、記錄。
在進(jìn)行必要的標(biāo)定后，在一個(gè)測(cè)試箱外安裝了智能光導(dǎo)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由25片 百葉組成，最下面9片百葉與玻璃表面成30度角，上面16片百葉與玻璃成85 度角。轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)在4個(gè)不同的時(shí)間段(10.23， 10.29， 11.05， 11.12)分別使 整個(gè)測(cè)試裝置朝向正西、正北、正南和正東。
測(cè)試結(jié)果如圖2所示，其中，
a，西向IO月23日；
b，北向IO月29日；
c，南向11月5日；
d，東向11月12曰。 新型遮陽(yáng)系統(tǒng)最大可將將一半以上的太陽(yáng)輻射得熱阻隔在室外。有遮陽(yáng)和參 比箱體的太陽(yáng)得熱之差即顯示了遮陽(yáng)的效果，當(dāng)太陽(yáng)輻射較穩(wěn)定時(shí)，此差值也較 為穩(wěn)定，而當(dāng)太陽(yáng)輻射變化較大時(shí)，曲線波動(dòng)較大，這是由于計(jì)量測(cè)試的靈敏度 所造成的。太陽(yáng)輻射加熱室內(nèi)空氣，熱量再由冷卻水帶走會(huì)產(chǎn)生一定的滯后效應(yīng)。 測(cè)試中發(fā)現(xiàn)室內(nèi)測(cè)試箱體五個(gè)壁面的熱流量在防護(hù)箱和測(cè)試箱溫度都穩(wěn)定在 24'C時(shí)，分別都只有0.2 1W/m2，如測(cè)試箱內(nèi)的太陽(yáng)得熱量大于50 W/n^時(shí)， 按最大誤差計(jì)算，太陽(yáng)得熱量的測(cè)試值也小于10%,故實(shí)驗(yàn)過(guò)程中必須保證防 護(hù)箱和測(cè)試箱溫度穩(wěn)定在24'C，同時(shí)由圖2可知，要保證測(cè)試箱內(nèi)的太陽(yáng)得熱 量大于50W/m2，測(cè)試箱的朝向必須位于南、東、西三個(gè)方向中的某一方向，同 時(shí)測(cè)試時(shí)室外太陽(yáng)輻射強(qiáng)度必須大于100 W/m2。
對(duì)于參比箱體，所選用的標(biāo)準(zhǔn)3附附玻璃的< //(50為已知，根據(jù)公式(5)，代
入實(shí)測(cè)太陽(yáng)輻射值/w，即可得到實(shí)測(cè)狀況下參比箱體的太陽(yáng)輻射得熱量計(jì)算值。 如圖3所示，不同朝向每小時(shí)平均太陽(yáng)輻射得熱量的理論計(jì)算值和測(cè)試值能較好 的吻合，由此可見(jiàn)本實(shí)用新型提供的測(cè)試臺(tái)是有效可行的。
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權(quán)利要求1、一種遮陽(yáng)系統(tǒng)遮陽(yáng)效果測(cè)試臺(tái)，其特征在于，包括參比測(cè)試箱體、被測(cè)樣品箱體和防護(hù)箱體，所述參比測(cè)試箱體和所述被測(cè)樣品箱體被置于所述防護(hù)箱體，所述測(cè)試臺(tái)放置于轉(zhuǎn)盤(pán)上，該轉(zhuǎn)盤(pán)由電機(jī)帶動(dòng)可以360°旋轉(zhuǎn)。
2、 如權(quán)利要求1的遮陽(yáng)系統(tǒng)遮陽(yáng)效果測(cè)試臺(tái)，其特征在于，還包括冷水機(jī)組、 計(jì)算機(jī)控制臺(tái)、控制柜、風(fēng)機(jī)盤(pán)管和電加熱器，其中所述風(fēng)機(jī)盤(pán)管用于散發(fā)冷量； 所述電加熱器和所述冷水機(jī)組用于溫度調(diào)節(jié)； 所述控制柜用于所述測(cè)試臺(tái)的電氣供電控制； 所述計(jì)算機(jī)控制臺(tái)用于對(duì)測(cè)試過(guò)程的控制。
3、 如權(quán)利要求l的遮陽(yáng)系統(tǒng)遮陽(yáng)效果測(cè)試臺(tái)，其特征在于 所述的防護(hù)箱體材料是聚氨酯，箱體的厚度是10厘米；所述參比測(cè)試箱體和所述被測(cè)樣品箱體的長(zhǎng)度均為2米，寬度均為2米，高 度均為2.4米；在所述參比測(cè)試箱體和所述被測(cè)樣品箱體的前壁均有邊長(zhǎng)為1.5米的正方形 開(kāi)口，用于安裝垂直面窗戶；在所述參比測(cè)試箱體和所述被測(cè)樣品箱體的頂部均有邊長(zhǎng)為1.5米的正方形 開(kāi)口，用于安裝天窗；在所述防護(hù)箱體的前壁和頂部均有邊長(zhǎng)為1.5米的正方形開(kāi)口，用于安裝垂 直面窗戶和天窗；在所述參比測(cè)試箱體和所述被測(cè)樣品箱體的每個(gè)壁面按對(duì)角方向均勻布置有 2個(gè)熱流計(jì)來(lái)測(cè)量通過(guò)壁面的微量傳熱；在所述參比測(cè)試箱體和所述被測(cè)樣品箱體的每個(gè)壁面按對(duì)角方向均勻布置有
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種遮陽(yáng)系統(tǒng)遮陽(yáng)效果測(cè)試臺(tái)，包括參比測(cè)試箱體、被測(cè)樣品箱體和防護(hù)箱體，所述參比測(cè)試箱體和所述被測(cè)樣品箱體被置于所述防護(hù)箱體，所述測(cè)試臺(tái)放置于轉(zhuǎn)盤(pán)上，該轉(zhuǎn)盤(pán)由電機(jī)帶動(dòng)可以360°旋轉(zhuǎn)。還包括冷水機(jī)組、計(jì)算機(jī)控制臺(tái)、控制柜、風(fēng)機(jī)盤(pán)管和電加熱器，其中所述風(fēng)機(jī)盤(pán)管用于散發(fā)冷量；所述電加熱器和所述冷水機(jī)組用于溫度調(diào)節(jié)；所述控制柜用于所述測(cè)試臺(tái)的電氣供電控制；所述計(jì)算機(jī)控制臺(tái)用于對(duì)測(cè)試過(guò)程的控制。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為適合中國(guó)境內(nèi)的地理環(huán)境和氣候條件的遮陽(yáng)系統(tǒng)遮陽(yáng)效果提供了一種切實(shí)可行的測(cè)試評(píng)價(jià)體系。
文檔編號(hào)G01N33/00GK201434860SQ20092006831
公開(kāi)日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2009年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月3日
發(fā)明者曹毅然, 李德榮, 范宏武, 童 邱 申請(qǐng)人:上海市建筑科學(xué)研究院(集團(tuán))有限公司