本实用新型公开一种全环境气候模拟实验舱，包括舱体，舱体为圆筒状结构；舱体内壁固定安装有若干组空气处理系统；空气处理系统采用顶部送风，底部回风的气流组织形式；舱体内腔中心还设置有拟建筑；拟建筑侧壁设置有拟光照装置和拟送风装置；拟建筑顶部还固定安装有交叉布置的降雪装置及降雨装置。本全环境气候模拟实验舱通过降雪装置和降雨装置模拟气象环境，通过空气处理系统控制舱内温度及湿度，通过拟光照装置和拟送风装置实现拟建筑的局部光热效应及风压效应；对拟建筑上安装的各类门窗材料、涂料、保温等墙体结构材料及建筑结构整体

　　(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 CN 219596650 U (45)授权公告日 2023.08.29 (21)申请号 7.X (22)申请日 2023.02.23 (73)专利权人 河北绿色建筑科技有限公司 地址 074000 河北省保定市高碑店市112线)发明人 倪海琼曹玉龙林晓倩郝泽航 曹宇来司佳选 (51)Int.Cl. B01L 1/00 (2006.01) G01N 17/00 (2006.01) 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 (54)实用新型名称 一种全环境气候模拟实验舱 (57)摘要 本实用新型公开一种全环境气候模拟实验 舱，包括舱体，舱体为圆筒状结构；舱体内壁固定 安装有若干组空气处理系统；空气处理系统采用 顶部送风，底部回风的气流组织形式 ；舱体内腔 中心还设置有拟建筑；拟建筑侧壁设置有拟光照 装置和拟送风装置；拟建筑顶部还固定安装有交 叉布置的降雪装置及降雨装置。本全环境气候模 拟实验舱通过降雪装置和降雨装置模拟气象环 境，通过空气处理系统控制舱内温度及湿度，通 过拟光照装置和拟送风装置实现拟建筑的局部 光热效应及风压效应；对拟建筑上安装的各类门 窗材料、涂料、保温等墙体结构材料及建筑结构 U 整体进行各种情况模拟，进而对拟建筑性能及参 0 数变化进行测试。 5 6 6 9 5 9 1 2 N C CN 219596650 U 权利要求书 1/2页 1.一种全环境气候模拟实验舱，其特征在于，包括： 舱体(1)，所述舱体(1)为圆筒状结构；所述舱体(1)内壁固定安装有若干组空气处理系 统；所述空气处理系统采用顶部送风，底部回风的气流组织形式；所述舱体(1)内腔中心还 设置有拟建筑(5)；所述拟建筑(5)侧壁设置有拟光照装置和拟送风装置；所述拟建筑(5)顶 部还固定安装有交叉布置的降雪装置及降雨装置。 2.根据权利要求1所述的一种全环境气候模拟实验舱，其特征在于：所述舱体(1)顶部 吊装有多孔隔板(11)，且所述多孔隔板(11)固定安装于所述空气处理系统顶部；所述多孔 隔板(11)底部设置有中空支撑架(12)；所述中空支撑架(12)上安装有所述降雪装置及降雨 装置；所述舱体(1)底面开设有排水槽。 3.根据权利要求1所述的一种全环境气候模拟实验舱，其特征在于：所述空气处理系统 包括箱体(2)和安装在所述箱体(2)底部的接水盘(21)；所述箱体(2)与所述舱体(1)相邻侧 壁紧密贴合；所述箱体(2)内自下而上通过隔板(22)分隔为冷却腔和加热腔；所述冷却腔内 固定安装有冷凝器(23)；所述冷凝器(23)一端伸出所述箱体(2)且延伸至所述舱体(1)内 腔；所述冷凝器(23)另一端伸出所述舱体(1)外壁与室外冷机连通。 4.根据权利要求3所述的一种全环境气候模拟实验舱，其特征在于：所述加热腔内安装 有电加湿器(25)，电加热器(24)和与所述电加热器(24)和电加湿器(25)电性连接的温湿度 控制组件；所述电加热器(24)和电加湿器(25)安装于加热箱(26)内；所述加热箱(26)放置 于所述隔板(22)上； 所述加热箱(26)顶部还固定安装有至少一循环风机(27)；所述循环风机(27)的出风口 与所述箱体(2)顶部连通；所述箱体(2)顶部还安装有蒸汽喷管(28)，所述蒸汽喷管(28)顶 部等间距开设有若干个喷孔；所述蒸汽喷管(28)端部与循环风机(27)的出风口连通。 5.根据权利要求4所述的一种全环境气候模拟实验舱，其特征在于：所述温湿度控制组 件包括pc机，与所述pc机信息交互的数据采集器，固态继电器和温度传感器；所述数据采集 器通过信号调理电路接收所述温度传感器所反馈的舱体(1)内温度；所述数据采集器还通 过所述固态继电器分别控制所述电加热器(24)和电加湿器(25)。 6.根据权利要求2所述的一种全环境气候模拟实验舱，其特征在于：所述降雪装置包括 若干个飘雪机(3)；所述飘雪机(3)等间距固定安装在所述中空支撑架(12)底面边缘处；每 一所述飘雪机(3)均连接一分水管道(31)；每一所述分水管道(31)上均安装有控制阀；所述 分水管道(31)均与供水管道(32)通过分水器(33)连通；所述供水管道(32)还安装有过滤器 (34)；所述分水管道置于所述中空支撑架(12)内。 7.根据权利要求2所述的一种全环境气候模拟实验舱，其特征在于：所述降雨装置包括 若干条支水管道(61)；每一所述支水管道(61)底部均通过电磁阀(62)安装有若干个喷头 (6)；每一所述支水管道(61)均与总水管道(63)的一端通过分水器(33)连通；所述总水管道 (63)另一端安装于潜水泵(64)上；所述潜水泵(64)置于稳压水箱(65)底部。 8.根据权利要求1所述的一种全环境气候模拟实验舱，其特征在于：所述拟光照装置包 括红外灯组(4)；所述红外灯组(4)正对所述拟建筑(5)设置；所述红外灯组(4)电性连接有 接线)与接线)均固定安装在支撑框体上；所述支撑框体底部 还安装有配重件。 9.根据权利要求8所述的一种全环境气候模拟实验舱，其特征在于：所述拟送风装置正 2 2 CN 219596650 U 权利要求书 2/2页 对所述拟建筑(5)设置，且所述拟送风装置与所述红外灯组(4)正对设置。 3 3 CN 219596650 U 说明书 1/6页 一种全环境气候模拟实验舱 技术领域 [0001] 本发明涉及实验测试装置技术领域，特别是涉及一种全环境气候模拟实验舱。 背景技术 [0002] 现有的建筑材料在实验模拟过程中常为单一环境模拟，即通过切换单一条件对单 一试样进行实验模拟，测试方式相比现实环境较为单一；现在并没有针对组装成型的各类 门窗材料、涂料、保温等墙体结构材料及建筑结构整体等经历长时间环境变化和短时间气 象条件下，其性能参数变化等情况进行测试的实验技术。 [0003] 因此，亟需设计一种能够针对完整建筑模型模拟多种气象环境的功能的全环境气 候模拟实验舱。 发明内容 [0004] 本发明的目的是提供一种全环境气候模拟实验舱，以解决上述现有技术存在的问 题。 [0005] 为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种全环境气候模拟实验 舱，包括： [0006] 舱体，所述舱体为圆筒状结构；所述舱体内壁固定安装有若干组空气处理系统；所 述空气处理系统采用顶部送风，底部回风的气流组织形式；所述舱体内腔中心还设置有拟 建筑；所述拟建筑侧壁设置有拟光照装置和拟送风装置；所述拟建筑顶部还固定安装有交 叉布置的降雪装置及降雨装置。 [0007] 所述舱体顶部吊装有多孔隔板，且所述多孔隔板固定安装于所述空气处理系统顶 部；所述多孔隔板底部设置有中空支撑架；所述中空支撑架上安装有所述降雪装置及降雨 装置；所述舱体底面开设有排水槽。 [0008] 所述空气处理系统包括箱体和安装在所述箱体底部的接水盘；所述箱体与所述舱 体相邻侧壁紧密贴合；所述箱体内自下而上通过隔板分隔为冷却腔和加热腔；所述冷却腔 内固定安装有冷凝器；所述冷凝器一端伸出所述箱体且延伸至所述舱体内腔；所述冷凝器 另一端伸出所述舱体外壁与室外冷机连通。 [0009] 所述加热腔内安装有电加湿器，电加热器和与所述电加热器和电加湿器电性连接 的温湿度控制组件；所述电加热器和电加湿器安装于加热箱内；所述加热箱放置于所述隔 板上； [0010] 所述加热箱顶部还固定安装有至少一循环风机；所述循环风机的出风口与所述箱 体顶部连通；所述箱体顶部还安装有蒸汽喷管，所述蒸汽喷管顶部等间距开设有若干个喷 孔；所述蒸汽喷管端部与循环风机的出风口连通。 [0011] 所述温湿度控制组件包括pc机，与所述pc机信息交互的数据采集器，固态继电器 和温度传感器；所述数据采集器通过信号调理电路接收所述温度传感器所反馈的舱体内温 度；所述数据采集器还通过所述固态继电器分别控制所述电加热器和电加湿器。 4 4 CN 219596650 U 说明书 2/6页 [0012] 所述降雪装置包括若干个飘雪机；所述飘雪机等间距固定安装在所述中空支撑架 底面边缘处；每一所述飘雪机均连接一分水管道；每一所述分水管道上均安装有控制阀；所 述分水管道均与供水管道通过分水器连通；所述供水管道还安装有过滤器；所述分水管道 置于所述中空支撑架内。 [0013] 所述降雨装置包括若干条支水管道；每一所述支水管道底部均通过电磁阀安装有 若干个喷头；每一所述支水管道均与总水管道的一端通过分水器连通；所述总水管道另一 端安装于潜水泵上；所述潜水泵置于稳压水箱底部。 [0014] 所述拟光照装置包括红外灯组；所述红外灯组正对所述拟建筑设置；所述红外灯 组电性连接有接线盒；所述红外灯组与接线盒均固定安装在所述支撑框体上；所述支撑框 体底部还安装有配重件。 [0015] 所述拟送风装置正对所述拟建筑设置，且所述拟送风装置与所述红外灯组正对设 置。 [0016] 本发明公开了以下技术效果：本全环境气候模拟实验舱通过降雪装置和降雨装置 模拟气象环境，通过空气处理系统控制舱内温度及湿度，通过拟光照装置和拟送风装置实 现拟建筑的局部光热效应及风压效应；对拟建筑上安装的各类门窗材料、涂料、保温等墙体 结构材料及建筑结构整体进行各种情况模拟，进而对拟建筑性能及参数变化进行测试。 附图说明 [0017] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施 例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图 获得其他的附图。 [0018] 图1为整体结构示意图； [0019] 图2为舱体结构俯视图； [0020] 图3为降雪装置原理图； [0021] 图4为降雨装置原理图； [0022] 图5为拟光照装置结构示意图； [0023] 图6为空气处理系统结构示意图； [0024] 图7为温湿度控制组件温度控制原理图； [0025] 图8为温湿度控制组件湿度控制原理图； [0026] 其中，1、舱体；11、多孔隔板；12、中空支撑架；2、箱体；21、接水盘；22、隔板；23、冷 凝器；24、电加热器；25、电加湿器；26、加热箱；27、循环风机；28、蒸汽喷管；3、飘雪机；31、分 水管道；32、供水管道；33、分水器；34、过滤器；4、红外灯组；41、接线、总水管道；64、潜水泵；65、稳压水箱。 具体实施方式 [0027] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 5 5 CN 219596650 U 说明书 3/6页 实施例，都属于本发明保护的范围。 [0028] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实 施方式对本发明作进一步详细的说明。 [0029] 本发明提供一种全环境气候模拟实验舱，包括： [0030] 舱体1，舱体1为圆筒状结构；舱体1内壁固定安装有若干组空气处理系统；空气处 理系统采用顶部送风，底部回风的气流组织形式；舱体1内腔中心还设置有拟建筑5；拟建筑 5侧壁设置有拟光照装置和拟送风装置；拟建筑5顶部还固定安装有交叉布置的降雪装置及 降雨装置。 [0031] 舱体1顶部吊装有多孔隔板11，且多孔隔板11固定安装于空气处理系统顶部；多孔 隔板11底部设置有中空支撑架12；中空支撑架12上安装有降雪装置及降雨装置；舱体1底面 开设有排水槽。 [0032] 在本发明的一个实施例中，舱体1采用顶部均流送风、下侧回风的气流组织形式。 在舱体1的多孔隔板11顶部均还安装流送风系统，均流送风系统以上空间为静压空间，经空 气处理系统处理过的空气首先送入静压箱，再经由均流送风系统送入舱体1内，以保证气流 的均匀；回风经由空气处理系统的回风口进入空气处理系统，经处理后再送入均流送风上 方静压空间，如此循环。 [0033] 进一步的，支水管道61和分水管道31均通过多孔隔板11的通孔安装在中空支撑架 12内。 [0034] 空气处理系统包括箱体2和安装在箱体2底部的接水盘21；箱体2与舱体1相邻侧壁 紧密贴合；箱体2内自下而上通过隔板22分隔为冷却腔和加热腔；冷却腔内固定安装有冷凝 器23；冷凝器23一端伸出箱体2且延伸至舱体1内腔；冷凝器23另一端伸出舱体1外壁与室外 冷机连通。 [0035] 在本申请的一个实施例中，冷凝器23为蒸发式冷凝器，蒸发式冷凝器的压缩机吸 入从蒸发器出来的较低压力的气态制冷剂，使之压力升高后送入冷凝器，在冷凝器中与室 外空气换热并冷凝成压力较高的液态制冷剂，经节流阀节流后成为压力较低的液态制冷剂 并送入蒸发器，在蒸发器中吸热蒸发而成为压力较低的气态制冷剂，再由压缩机吸入，从而 完成制冷循环，将全环境舱体内的热量源源不断的排出室外，达到为全环境智能模拟系统 制冷的目的。 [0036] 进一步的，在本申请中冷却室将舱体1内的空气进行降温和除湿处理，将舱体1内 的空气温度和湿度降至所需温度和湿度以下，相当于对空气温度和湿度进行粗调；再通过 加热腔对空气温度进行精确调整，进而将空气温度和湿度调节至所需值附近并稳定下来。 [0037] 加热腔内安装有电加湿器25，电加热器24和与电加热器24和电加湿器25电性连接 的温湿度控制组件；电加热器24和电加湿器25安装于加热箱26内；加热箱26放置于隔板22 上； [0038] 加热箱26顶部还固定安装有至少一循环风机27；循环风机27的出风口与箱体2顶 部连通；箱体2顶部还安装有蒸汽喷管28，蒸汽喷管28顶部等间距开设有若干个喷孔；蒸汽 喷管28端部与循环风机27的出风口连通。 [0039] 在本申请的一个实施例中，加热箱26内包括补水箱和升温箱；补水箱和升温箱的 底部通过水管连通；当升温箱内水位下降时，补水箱的浮球阀打开为升温箱内补水，使升温 6 6 CN 219596650 U 说明书 4/6页 箱内水位保持一定高度；电加热器24安装在升温箱外壁，电加湿器25安装在升温箱上方，产 生的蒸汽通过循环风机27送入蒸汽喷管28，实现室内加湿。 [0040] 进一步的，循环风机27设置有两个，分别与蒸汽喷管28两端部连通。 [0041] 进一步的，电加湿器25外壳、内胆和隔板均采用不锈钢板焊接制成，为防止升温箱 烫伤实验人员并减小热损失，在升温箱外壳和内胆之间采用聚氨酯发泡进行保温；补水箱 内设置浮子水位报警器，当水位低于安全水位时报警并切断加热器电源以防止电加热干 烧。 [0042] 温湿度控制组件包括pc机，与p c机信息交互的数据采集器，固态继电器和温度传 感器；数据采集器通过信号调理电路接收温度传感器所反馈的舱体1内温度；数据采集器还 通过固态继电器分别控制电加热器24和电加湿器25。 [0043] 在本申请的一个实施例中，温度和湿度的调节具有较长的反应时间(滞后)，且温 湿度与相应调控设备的输出是波动的关系，因此温湿度的控制主要采用带反馈的闭环控 制；静压、风速的调九游体育,九游体育股份有限公司,九游体育官方网站,九游Sports节反应时间很短，且与相应调控设备的输出是近线性的关系，因此主要 采用开环控制。 [0044] 进一步的，电加热器24对空气温度的控制原理如下：首先，控制器按一定时间间隔 读入温度设定值，然后将温度传感器定时测出的实际温度值(反馈)与设定值进行比较，该 差值经过比例‑积分‑微分(PID)运算后，输出采样周期内固态继电器SSR应导通的时间，该 导通时间与采样周期之比(通断比)相当于实际加热量与SSR完全导通时的加热量之比，调 控的流程如图所示。当实际温度远低于设定温度时，SSR应完全导通，随着实际温度逐渐接 近设定温度，一个周期内SSR的导通时间会逐渐减小，最后将温度稳定在设定值附近，此时 SSR的导通时间也将稳定在某个值附近。 [0045] 进一步的，还可加装周波控制器ZAO以提高控制精度。 [0046] 进一步的，电加湿器25对空气湿度的控制原理如下：首先，控制器按一定时间间隔 读入湿度设定值，然后将湿度传感器定时测出的实际湿度值(反馈)与设定值进行比较，该 差值经过比例‑积分‑微分(PID)运算后，输出采样周期内固态继电器SSR应导通的时间，该 导通时间与采样周期之比(通断比)相当于实际加热量与SSR完全导通时的加热量之比，调 控的流程如下图所示。当实际湿度远低于设定湿度时，SSR应完全导通，随着实际湿度逐渐 接近设定湿度，一个周期内SSR的导通时间会逐渐减小，最后将湿度稳定在设定值附近，此 时SSR的导通时间也将稳定在某个值附近。 [0047] 降雪装置包括若干个飘雪机3；飘雪机3等间距固定安装在中空支撑架12底面边缘 处；每一飘雪机3均连接一分水管道31；每一分水管道31上均安装有控制阀；分水管道31均 与供水管道32通过分水器33连通；供水管道32还安装有过滤器34；分水管道置于中空支撑 架12内。 [0048] 降雨装置包括若干条支水管道61；每一支水管道61底部均通过电磁阀62安装有若 干个喷头6；每一支水管道61均与总水管道63的一端通过分水器33连通；总水管道63另一端 安装于潜水泵64上；潜水泵64置于稳压水箱65底部。 [0049] 在本申请的一个实施例中，喷头6选用不同规格的喷头组合降雨，从而形成从小到 大的雨强连续可调，雨滴形态，降雨均匀度与自然降雨相似的人工自动模拟降雨，可进行 20‑250mm/D的各种雨强模拟降雨，均匀度大于0.85。 7 7 CN 219596650 U 说明书 5/6页 [0050] 进一步的，稳压水箱65顶部还连通有补水管；稳压水箱65与补水管连通处还安装 有浮子开关。 [0051] 拟光照装置包括红外灯组4；红外灯组4正对拟建筑5设置；红外灯组4电性连接有 接线与接线均固定安装在支撑框体上；支撑框体底部还安装有配重 件。 [0052] 拟送风装置正对拟建筑5设置，且拟送风装置与红外灯组4正对设置。 [0053] 在本申请的一个实施例中，拟送风装置采用大型变频风机主要用于实现局部建筑 构件的风压效应模拟。 [0054] 在本申请的一个实施例中，拟光照装置用于实现局部建筑构件的光热效应模拟。 [0055] 在本发明的一个实施例中，舱体1上还开设有观察窗和出入门。 [0056] 进一步的，舱体1尺寸外径24米，高12米，采用300mm厚聚氨酯库板，还包括两扇观 察窗(2400mm宽×1500mm高)、一扇人员出入门(1800mm宽×2200mm高)和一扇设备出入门 (2400mm宽×3100mm高)。 [0057] 在本发明的一个实施例中，本全环境气候模拟实验舱可以实现的参数调整如下 表： [0058] 参数范围表 [0059] 序号 技术参数 单位 能力范围 1 温度 ℃ ‑35～50 2 湿度 RH 20％～75％RH  3 降雨量 mm/D 20‑250 4 造雪量 mm/D 0‑20 5 风速模拟 m/s 0～15 [0060] 在本发明的一个实施例中，环境舱体安装在建筑内地面上，地面下有保温措施，安 装地面需注意水平，水平度在±5mm以内，环境舱设备安装地面的最大承重应大于800Kg/ m2。室内外侧地面均设置排水槽，方便及时排水。 [0061] 在本发明的一个实施例中，以拟建筑5为测试中心，在实验过程中对舱体1的空气 温度、拟建筑5的表面温度、拟建筑5内部的空气温度等。采用铂电阻或热电偶对温度数据进 行测试，采用数据采集仪进行温度数据的采集。 [0062] 采用精密大气压力变送器进行大气压力数据的采集。监测环境舱及拟建筑5内部 空气的相对湿度，采用精密相对湿度变送器进行相对湿度数据的采集。 [0063] 配备热线式风速或风杯式风速计，连续监测空气流速。 [0064] 配备高精度照度采集探头，采集照度。 [0065] 测试拟建筑5在一定风压下的变形量。采用智能位移计，参照GB/T 7106‑2019《建 筑外门窗气密、水密、抗风压性能检测方法》以及JG/T 211‑2007《建筑外窗气密、水密、抗风 压性能现场检测方法》精度等级与测量范围。 [0066] 用于监视并记录拟建筑5内外日照、降雨雪、气流、温湿度变化效果条件变化情况， 和受测拟建筑5附属物位移的实时变化情况(如门窗型材变形、外遮阳变形)。 [0067] 视频采集系统：多路高清彩色摄像头及采集器；配置大尺寸液晶显示器和大容量 视频存储装置。 8 8 CN 219596650 U 说明书 6/6页 [0068] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、 “左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所 示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必 须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。 [0069] 以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行 限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出 的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。 9 9 CN 219596650 U 说明书附图 1/5页 图1 图2 10 10 CN 219596650 U 说明书附图 2/5页 图3 图4 11 11 CN 219596650 U 说明书附图 3/5页 图5 12 12 CN 219596650 U 说明书附图 4/5页 图6 图7 13 13 CN 219596650 U 说明书附图 5/5页 图8 14 14

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