一种检测外门窗系统保温遮阳性能的热工试验台

摘要

本发明公开了一种检测外门窗系统保温遮阳性能的热工试验台，其中，一种检测外门窗系统保温遮阳性能的热工试验台，其中，包括模拟夏季室外的第一箱体、模拟冬季室外的第二箱体、模拟室内的第三箱体和用于防护的第四箱体。所述第一箱体和所述第三箱体连接，所述第一箱体和所述第三箱体有第一共用立面，所述第一共用立面上有第一测试洞口，所述第一测试洞口于所述第一箱体一侧设有第一试件框。本发明的有益效果是：带有同时模拟夏季室外环境和模拟冬季室外环境的箱体，可满足门窗遮阳系统的遮阳系数、太阳得热系数和传热系数等多种热工性能检测。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于建筑物外门窗系统保温遮阳性能检测的热工试验台，尤其是一种可以同时检测传热系数和遮阳系数的热工试验台。

背景技术

建筑外门窗和遮阳系统的保温遮阳性能是评价建筑物节能与否的重要指标。外门窗的保温性能检测技术已比较成熟，即采用标定热箱法，模拟室内外环境条件，将待测试件置于冷热箱体之间的洞口上通过测量两个箱体之间的传热量来判别试件的保温性能。

对于门窗遮阳系统的遮阳性能，一直没有定量化检测方法，传统门窗的遮阳系数检测主要采用模拟计算的方法，遮阳产品的遮阳系数检测也只有少数科研机构尝试采用自然光源下的对比热箱法进行检测，但结果都不太理想。模拟计算偏重理论，亟需实验验证；自然光源下检测由于受制于自然条件，试验周期比较长，且不可重复，在不同环境条件下测出来的数据差异很大，也不利于遮阳产品性能的评定。

发明内容

针对现有的热工试验台在进行传热系数和遮阳系数检测时所存在的问题，本发明提供一种检测外门窗系统保温遮阳性能的综合热工试验台。

本发明解决技术问题所采用的技术方案为：

一种检测外门窗系统保温遮阳性能的热工试验台，其中，包括模拟夏季室外的第一箱体、模拟冬季室外的第二箱体、模拟室内的第三箱体和用于防护的第四箱体；

所述第一箱体和所述第三箱体连接，所述第一箱体和所述第三箱体有第一共用立面，所述第一共用立面上有第一测试洞口，所述第一测试洞口于所述第一箱体一侧设有第一试件框；

所述第二箱体与所述第三箱体连接，所述第二箱体和所述第三箱体有第二共用立面，所述第二共用立面上有第二测试洞口，所述第二测试洞口于所述第二箱体一侧设有第二试件框；

所述第一箱体、第二箱体和第三箱体连接形成内箱体，所述内箱体置于所述第四箱体内，且与所述第四箱体于俯视、正视和侧视方向形成“回”字形结构。

上述检测外门窗系统保温遮阳性能的热工试验台，其中，所述第一箱体、第二箱体、第三箱体和第四箱体内壁设有保温层。

上述检测外门窗系统保温遮阳性能的热工试验台，其中，所述第一箱体、第二箱体、第三箱体和第四箱体内设有温度控制装置；

所述温度控制装置包括于所述第一箱体、第二箱体、第四箱体内各自设置的制冷设备、加热设备、温度采集设备和与制冷设备及加热设备连接的温度调节设备，以及设于所述第三箱体内的水冷机组、风机盘管、加热设备、温度采集设备和温度控制器；

所述第一箱体、第二箱体、第四箱体内的温度采集设备和温度调节设备与所述第三箱体的温度控制器连接，用以采集所述第一箱体、第二箱体、第四箱体内的温度并传送至所述温度控制器，所述温度控制器根据所述第一箱体、第二箱体、第四箱体内的温度采集设备传来的温度比较预设的温度后通过所述第一箱体、第二箱体、第四箱体内的温度调节设备对所述第一箱体、第二箱体、第四箱体内的制冷设备和加热设备进行调节；

所述第三箱体的水冷机组、风机盘管、加热设备以及温度采集设备分别于所述第三箱体的温度控制器连接，所述第三箱体的温度采集设备采集所述第三箱体的温度并传送至所述第三箱体的温度控制器，所述第三箱体的温度控制器根据所述第三箱体内的温度采集设备传来的温度比较预设温度后控制所述第三箱体内的水冷机组、风机盘管以及加热设备进行温度调节。

上述检测外门窗系统保温遮阳性能的热工试验台，其中，所述第二箱体内设有空气流动装置，所述空气流动装置包括风机和导流板，所述导流板面积大于所述第二测试洞口，所述导流板与所述第二箱体顶部有供空气流动的空隙，所述风机设于所述导流板底部，所述风机使所述导流板和所述第二试件框之间形成至上而下的稳定风速。

上述检测外门窗系统保温遮阳性能的热工试验台，其中，第一箱体内设有太阳模拟器，所述太阳模拟器包括光源箱，所述光源箱为六面体，所述六面体由六个平面两两相对拼合形成，所述六个平面均为矩形，所述六个平面包括一个透光面和五个遮光面；还包括模拟光源，所述模拟光源包括发光部位，所述模拟光源置于所述光源箱内与所述透光面相对的平面上且使所述发光部位朝向所述透光面；还包括空气流动装置，所述空气流动装置置于所述光源箱外所述透光面上下两边，所述空气流动装置使所述透光面外侧空气由上至下流动，所述透光面及其两侧的所述空气流动装置形成辐照面，所述辐照面与所述第一试件框连接。

上述检测外门窗系统保温遮阳性能的热工试验台，其中，所述模拟光源主要由多个均匀分布的金属卤素灯组成的灯阵、温度控制装置、风速控制装置和辐照强度控制装置组成，所述温度控制装置控制所述第一箱体内的温度，所述风速控制系统控制所述辐照面的风速，所述辐照强度控制装置控制所述模拟光源于辐照方向的辐照强度。

上述检测外门窗系统保温遮阳性能的热工试验台，其中，还包括处理装置，所述处理装置主要由计算机及其上安装的组态软件形成，所述处理装置与所述第三箱体内的温度控制器连接，用于计算和处理所述温度控制器收到的数据并反馈控制信号。

一种建筑遮阳产品遮阳系数检测方法，其中，包括上述检测外门窗系统保温遮阳性能的热工试验台，具体包括如下步骤：

步骤a、将所述第二测试洞口封闭；

步骤b、将一3mm白玻璃覆盖所述第一测试洞口；

步骤c、设置所述第一箱体、第三箱体和第四箱体的温度；

步骤d、启动所述太阳模拟器，并等待所述第一箱体、第三箱体和第四箱体的温度稳定；

步骤e、待系统稳定后，以相等的时间间隔通过所述第一箱体、第三箱体和第四箱体内的温度采集设备采集所述第一箱体、第三箱体和第四箱体内的温度；

步骤f、将待检测试件安装于所述3mm白玻璃上朝向所述第一箱体一侧或者朝向所述第三箱体一侧，并重复步骤c至步骤e；

步骤g、将采集到的实验数据通过预先定义的公式计算获得遮阳系数。

上述建筑遮阳产品这样系数检测方法，其中，所述步骤g中的公式为：

，

，

为遮阳系数；为未安装待测试件时通过第一测试洞口进入第三箱体的得热量；为安装待测试件后通过第一测试洞口进入第三箱体的得热量；为由标定试验确定的第三箱体外壁热流系数；为由标定试验确定的试件框热流系数；△θ₁为第三箱体内外壁面温度差；△θ₂为第一试件框内外侧温度差；t_g为风机盘管进水温度；t_h为风机盘管回水温度；q_s为风机盘管水流量；Q为加热设备功率。

一种传热系数检测方法，其中，包括上述检测外门窗系统保温遮阳性能的热工试验台，具体包括如下步骤：

步骤s1、将所述第一测试洞口封闭，并将待测试件安装于所述第二测试洞口上；

步骤s2、以所述第二箱体模拟冬季室外空气温场、湿度和风速；

步骤s3、以所述第三箱体模拟室内空气温场、风速；

步骤s4、等待所述第二箱体、第三箱体和第四箱体的温度稳定；

步骤s5、通过所述第二箱体、第三箱体以及第四箱体内的温度采集设备采集试件两侧的空气温度、第三箱体外壁及第二试件框的热损、第三箱体的加热量、待测试件计量面积等参数，通过计算得到待测试件的传热系数。

本发明的有益效果是：

同时带有模拟夏季室外环境和模拟冬季室外环境的箱体，可满足外门窗遮阳系统的遮阳系数、太阳得热系数和传热系数等多种热工性能检测，采用人工模拟光源方式，解决了自然光源下实验周期长，不可重复等问题。

附图说明

图1是本发明一种检测外门窗系统保温遮阳性能的热工试验台的结构示意图。

图2是本发明一种检测外门窗系统保温遮阳性能的热工试验台的太阳模拟器的结构示意图；

图3是本发明一种检测外门窗系统保温遮阳性能的热工试验台的控制系统的逻辑结构示意图；

图4是本发明一种建筑遮阳产品遮阳系数检测方法的流程框图；

图5是本发明一种传热系数检测方法的流程框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

如图1所示，本发明一种检测外门窗系统保温遮阳性能的热工试验台，包括模拟夏季室外的第一箱体1、模拟冬季室外的第二箱体2、模拟室内的第三箱体3和用于防护的第四箱体4；

第一箱体1和第三箱体3连接，第一箱体1和第三箱体3有第一共用立面13，第一共用立面13上有第一测试洞口131，第一测试洞口131于第一箱体1一侧设有第一试件框132；

第二箱体2与第三箱体3连接，第二箱体2和第三箱体3有第二共用立面23，第二共用立面23上有第二测试洞口231，第二测试洞口231于第二箱体2一侧设有第二试件框232；

还包括第四箱体4，第一箱体1、第二箱体2和第三箱体3连接形成内箱体，内箱体置于第四箱体4内，且与第四箱体4于俯视、正视和侧视方向形成“回”字形结构。

使用时根据不同的检测要求可将第一箱体1、第三箱体3和第四箱体4组成遮阳系数检测系统，第三箱体3和所述第二箱体2之间的第二共用立面23上的第二测试洞口231采用与壁面相同材料阻隔，将待测试件设置于第一第一试件框131通过测试第一箱体1与第三箱体3之间的热传递量进而获得检测结果；也可以将第二箱体2、第三箱体3和第四箱体4组成传热系数检测系统，第三箱体3和第一箱体1的第一共用立面13上的测试洞口131采用与壁面相同材料阻隔，将待测试件设置于第二试件框232，第二箱体2与第三箱体3之间的热传递量进而获得检测结果，为实现检测试验的目的，可在第一箱体1、第二箱体2和第三箱体3内设置温度感应装置，以获得检测数据。第一测试洞口131和第二测试洞口231可以设置成矩形，该矩形尺寸可以大于1500mm X1500mm，该尺寸可满足多数遮阳制品或者建筑物外门窗性能检测标准的要求；在此基础上，第一箱体1与第三箱体3连接，第二箱体2与第三箱体3连接，其连接方式可以采用第三箱体3在中间，第一箱体1和第二箱体2在两侧的“一”字形或者第三箱体3 在中间，第一箱体1与第二箱体2于俯视方向相互垂直的 “L”形。独立的模拟夏季室外环境的第一箱体1和模拟冬季室外环境的第二箱体2使两套设备相互独立，互不干扰。

设置第四箱体4可以在第一箱体1、第二箱体2和第三箱体3周围形成空气保护层，使第一箱体1、第二箱体2和第三箱体3减少与外界的热量交换，使检测试验获得的试验数据更准确。为实现内箱体与第四箱体4于俯视、正视和侧视方向形成“回”字形结构，可在形成内箱体的第一箱体1、第二箱体2和第三箱体3底部安装支架，使第一箱体1、第二箱体2和第三箱体3底部高于地面，从而在第一箱体1、第二箱体2和第三箱体3底部形成有效的空气保护层。在此基础上还可在第一箱体1、第二箱体2和第三箱体4内壁设置保温层，保温层可以减少第一箱体1、第二箱体2和第三箱体3与外界的热交换，使试验数据更准确，同时保温层还可减少第一箱体1与第三箱体3之间非由第一测试洞口131产生的热交换以及减少第二箱体2与第三箱体3之间非由第二测试洞口231产生的热交换，以进一步提高试验数据的准确性，且第四箱体4内也可设置温度控制装置，第四箱体4内设置温度控制装置可以使第四箱体4内的温度获得控制，减少第一箱体1、第二箱体2和第三箱体3内温度进入稳定状态的时间。

进一步的，第一箱体1、第二箱体2和第三箱体3内设有温度控制装置。温度控制装置可设定第一箱体1、第二箱体2和第三箱体3内的基准温度，以便获得试验结果时有比较依据。

如图3所示，第一箱体1、第二箱体2和第三箱体3和第四箱体4的温度控制装置包括于第一箱体1、第二箱体2、第四箱4体内各自设置的制冷设备、加热设备、温度采集设备和与制冷设备及加热设备连接的温度调节设备，以及设于第三箱体3内的水冷机组、风机盘管、加热设备、温度采集设备和温度控制器；第一箱体1、第二箱体2、第四箱4体内的温度采集设备和温度调节设备与第三箱体3的温度控制器连接，用以采集第一箱体1、第二箱体2、第四箱体4内的温度并传送至温度控制器，温度控制器根据第一箱体1、第二箱体2、第四箱体4内的温度采集设备传来的温度比较预设的温度后通过第一箱体1、第二箱体2、第四箱体4内的温度调节设备对第一箱体1、第二箱体2、第四箱体4内的制冷设备和加热设备进行调节；

第三箱体3的水冷机组、风机盘管、加热设备以及温度采集设备分别于第三箱体3的温度控制器连接，第三箱体3的温度采集设备采集第三箱体3的温度并传送至第三箱体3的温度控制器，第三箱体3的温度控制器根据第三箱体3内的温度采集设备传来的温度比较预设温度后控制第三箱体3内的水冷机组、风机盘管以及加热设备进行温度调节。

进一步的，如图2所示，加热装置可以是太阳模拟器5，太阳模拟器包括光源箱51，光源箱51为六面体，六面体由六个平面两两相对拼合形成，六个平面均为矩形，六个平面包括一个透光面511和五个遮光面；还包括模拟光源52，模拟光源包括发光部位，模拟光源52置于光源箱51内与透光面511相对的平面上且使发光部位朝向透光面511；还包括空气流动装置53，空气流动装置53置于光源箱51外透光面511上下两边，空气流动装置53使透光面511外侧空气流动，透光面511及其上下两边的空气流动装置53形成辐照面，辐照面与第一试件框131对接。设置太阳模拟器5代替传统的加热装置可在进行传热系数试验的基础上增加遮阳系数及太阳得热系数等性能检测；在此基础上，模拟光源52可以由多个均匀分布的金属卤素灯组成的灯阵、全反射反光板、温度控制装置、风速控制系统和辐照强度控制装置组成，温度控制装置控制控制光源箱51内温度，风速控制系统控制辐照面的风速，辐照强度控制装置控制模拟光源52于辐照方向的辐照强度，采用金属卤素灯组成灯阵可改善传统的氙气灯控制电路复杂，色温偏高的问题，同时可获得较高的紫外线辐照强度，使太阳模拟更接近准确，多个均匀分布的金属卤素等组成灯阵可使太阳模拟器辐照强度均匀，温度控制装置可控制第一箱体1的温度，以保证检测试验结果有据可循，同时可根据不同的检测要求设定不同的温度。辐照强度控制装置可控制模拟光源52于辐照方向的辐照强度，可根据不同的检测要求设定不同的辐照强度，太阳模拟器5在发光同时还发出光和紫外线，可以较准确的模拟太阳，对检测试验的准确性提高有较大帮助，同时空气流动装置53产生的辐照面空气流动可满足一些检测标准中对于空气流速的要求，空气流动装置53可有风机形成，并可设置风机转速控制装置以控制空气流速。

进一步的，第二箱2体内设有空气流动装置22，空气流动装置22包括风机221和导流板222，导流板222面积大于第二测试洞口23于第二箱体2的开口，导流板222与第二箱体2顶部有供空气流动的空隙，风机221设于导流板222底部，风机221使导流板222和试件之间形成至上而下的稳定风速。设置空气流动装置22可使模拟冬季室外环境的第二箱体2内产生空气流动，以满足一些检测标准对空气流速的要求，同时可设置风速控制装置并与风机221连接以实现对空气流速的控制。

进一步的，还包括处理装置，处理装置主要由计算机及其上安装的组态软件形成，处理装置与第三箱体3内的温度控制器、太阳模拟器5和第二箱2体内的空气流动装置22连接，用于计算和处理温度控制器、太阳模拟器5以及第二箱2体内的空气流动装置22接收到的数据并反馈控制信号。

本发明还包括一种建筑遮阳产品遮阳系数检测方法，其中，包括上述检测外门窗系统保温遮阳性能的热工试验台，如图4所示，具体包括如下步骤：

步骤a、将第二测试洞口231封闭；

步骤b、将一3mm白玻璃覆盖第一测试洞口131；

步骤c、设置第一箱体1、第三箱体3和第四箱体4的温度；

步骤d、启动太阳模拟器5，并等待第一箱体1、第三箱体3和第四箱体4的温度稳定；

步骤e、待系统稳定后，以相等的时间间隔通过第一箱体1、第三箱体3和第四箱体4内的温度采集设备采集第一箱体1、第三箱体3和第四箱体4内的温度；

步骤f、将待检测试件安装于3mm白玻璃上朝向第一箱体1一侧或者朝向第三箱体3一侧，并重复步骤c至步骤e；

步骤g、将采集到的实验数据通过预先定义的公式计算获得遮阳系数，其中，步骤g中的公式为：

，

，

为遮阳系数；为未安装待测试件时通过第一测试洞口进入第三箱体的得热量；为安装待测试件后通过第一测试洞口进入第三箱体的得热量；为由标定试验确定的第三箱体外壁热流系数；为由标定试验确定的试件框热流系数；△θ₁为第三箱体内外壁面温度差；△θ₂为第一试件框内外侧温度差；t_g风为风机盘管进水温度；t_h为风机盘管回水温度；q_s风机盘管的水流量；Q为加热设备功率。

本发明还包括一种传热系数检测方法，其中，包括上述检测外门窗系统保温遮阳性能的热工试验台，如图5所示，具体包括如下步骤：

步骤s1、将第一测试洞口131封闭，并将待测试件安装于第二测试洞口231上；

步骤s2、以第二箱体2模拟冬季室外空气温场、湿度和风速；

步骤s3、以第三箱体3模拟室内空气温场、风速；

步骤s4、等待第二箱体2、第三箱体3和第四箱体4的温度稳定；

步骤s5、通过第二箱体2、第三箱体3以及第四箱体4内的温度采集设备采集试件两侧的空气温度、第三箱体3外壁及第二试件框231的热损、第三箱体3的加热量、待测试件计量面积等参数，通过计算得到待测试件的传热系数。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的申请专利范围，所以凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。