具有模拟风结构和模拟阳光结构的气候仿真实验室的制作方法

本实用新型涉及环境模拟实验的技术领域，具体而言，涉及一种具有模拟风结构和模拟阳光结构的气候仿真实验室。

背景技术：

目前，国内外的怀念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只能进行模拟阳光的实验，还有一些气候仿真实验室只能进行模拟吹风的实验，还有一些气候仿真实验室可以调节温度，以模拟春夏秋冬不同季节的温度，但是现有的气候仿真实验室无法进行不同温度下的吹风模拟和阳光辐射的耦合实验。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种具有模拟风结构和模拟阳光结构的气候仿真实验室，以解决现有技术中的气候仿真实验室无法进行不同温度下的模拟吹风和阳光辐射的耦合实验的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种具有模拟风结构和模拟阳光结构的气候仿真实验室，包括：自然环境模拟实验室、模拟房屋、模拟阳光结构和模拟风结构，自然环境模拟实验室具有容纳空间；模拟房屋设置在容纳空间内，并将容纳空间分隔为外环境实验空间和内环境实验空间；模拟阳光结构设置在外环境实验空间；模拟风结构设置在外环境实验空间内；模拟阳光结构和模拟风结构可同时工作，以对外环境实验空间同时模拟阳光和风。

进一步地，模拟阳光结构包括第一模拟阳光结构，第一模拟阳光结构设置在模拟房屋的前方。

进一步地，第一模拟阳光结构包括移动支架和全光谱灯，移动支架可移动地设置在自然环境模拟实验室的地面上，全光谱灯设置在移动支架上。

进一步地，自然环境模拟实验室的地面上设置有滑轨，移动支架的底部具有与滑轨相适配的滑道。

进一步地，全光谱灯可移动地设置在移动支架上。

进一步地，模拟阳光结构包括第二模拟阳光结构，第二模拟阳光结构设置在模拟房屋的上方。

进一步地，第二模拟阳光结构包括固定支架和多个红外灯，固定支架固定在自然环境模拟实验室的顶部，多个红外灯固定在固定支架上。

进一步地，模拟风结构包括移动风架和轴流风机，轴流风机设置在移动风架上。

进一步地，模拟风结构还包括导风管，导风管的进风口与轴流风机的出风口密封地连接。

进一步地，导风管的进风口的横截面积大于导风管的出风口的横截面积。

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、模拟阳光结构和模拟风结构，自然环境模拟实验室内的温度可以调节，以模拟春夏秋冬不同季节的温度，模拟阳光结构和模拟风结构可以同时工作，以同时进行不同温度下的吹风模拟和阳光辐射的耦合实验，本申请的具有模拟风结构和模拟阳光结构的气候仿真实验室既可以进行阳光、吹风和温度中的两种或者三种因素耦合作用下的实验，也可以进行阳光、吹风或者温度的单一条件下的实验。本实用新型的技术方案解决了现有技术中的气候仿真实验室无法进行不同温度下的模拟吹风和阳光辐射的耦合实验的问题。

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风结构和模拟阳光结构的气候仿真实验室的实施例的俯视图的剖视示意图；

图2示出了图1所示的具有模拟风结构和模拟阳光结构的气候仿真实验室左视图的剖视示意图；

图3示出了图2所示的具有模拟风结构和模拟阳光结构的气候仿真实验室的模拟阳光结构示意图；

图4示出了图1所示的模拟房屋的主视示意图；

图5示出了图2所示的模拟风结构的移动风架和导风管的结构示意图；以及

图6示出了图2所示的轴流风机和移动风架的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、自然环境模拟实验室；11、外环境实验空间；12、内环境实验空间；20、模拟房屋；30、模拟阳光结构；31、第一模拟阳光结构；311、移动支架；312、全光谱灯；32、第二模拟阳光结构；321、固定支架；322、红外灯；40、模拟风结构；41、移动风架；42、轴流风机；43、导风管；44、回风口；45、送风口；46、换热结构；47、保温夹层；48、孔板。

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6所示，本实施例的具有模拟风结构和模拟阳光结构的气候仿真实验室，包括：自然环境模拟实验室10、模拟房屋20、模拟阳光结构30和模拟风结构40，自然环境模拟实验室10具有容纳空间；模拟房屋20设置在容纳空间内，并将容纳空间分隔为外环境实验空间11和内环境实验空间12；模拟阳光结构30设置在外环境实验空间11；模拟风结构40设置在外环境实验空间11内；模拟阳光结构30和模拟风结构40可同时工作，以对外环境实验空间11同时模拟阳光和风。

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、模拟阳光结构30和模拟风结构40，自然环境模拟实验室10内的温度可以调节，以模拟春夏秋冬不同季节的温度，模拟阳光结构30和模拟风结构40可以同时工作，以同时进行不同温度下的吹风模拟和阳光辐射实验，本申请的具有模拟风结构40和模拟阳光结构30的气候仿真实验室既可以进行阳光、吹风和温度中的两种或者三种因素耦合作用下的实验，也可以进行阳光、吹风或者温度的单一条件下的实验。本实施例的技术方案解决了现有技术中的气候仿真实验室无法进行不同温度下的模拟吹风和阳光辐射的实验耦合问题。

如图3所示，在本实施例的技术方案中，模拟阳光结构30包括第一模拟阳光结构31，第一模拟阳光结构31设置在模拟房屋20的前方。模拟房屋20的屋顶为三棱锥形，模拟房屋20的面积为80m²，内部为内环境实验空间12，内环境实验空间12被分隔为两室一厅，总高度为4m，屋顶的高度为1m，在模拟房屋20的前侧还设置有透明的窗户。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，第一模拟阳光结构31包括移动支架311和全光谱灯312，移动支架311可移动地设置在自然环境模拟实验室10的地面上，全光谱灯312设置在移动支架311上。全光谱灯312用于照射模拟房屋20前侧的透明窗区域，以模拟太阳光谱对模拟房屋20的穿透得热。全光谱灯312可以发出近似自然光线的灯光，全光谱波长覆盖300～1000w/m²，全光谱灯312的外壳为阳极氧化铝，使用不锈钢的安装固定件固定在移动支架311上。全光谱灯312的外壳包括灯座和反光罩，灯管安装在灯座上，反光罩安装在灯座上，灯管穿过反光罩上的通孔，灯管发出的光经过反光罩的反射平行射出，灯座与反光罩拥有良好的散热设计，以尽量减少对灯管的热冲击。反光罩装有硼硅玻璃滤光片，以反射光线，并且反光罩可以翻开，以便从正面更换灯管。

如图3所示，在本实施例的技术方案中，自然环境模拟实验室10的地面上设置有滑轨，移动支架311的底部具有与滑轨相适配的滑道。滑轨的延伸方向为由模拟房屋20的后侧至模拟房屋20的前侧的方向，移动支架311的最大移动距离为600mm。

如图3所示，在本实施例的技术方案中，全光谱灯312可移动地设置在移动支架311上。全光谱灯312为多个，多个全光谱灯312分为四列，每列全光谱灯312具有3至6个全光谱灯312，毎盏全光谱灯312的功率为2kw。模拟阳光结构30的可实现的辐射强度的范围为0～1000w/m²。

如图3所示，在本实施例的技术方案中，模拟阳光结构30包括第二模拟阳光结构32，第二模拟阳光结构32设置在模拟房屋20的上方。第二模拟阳光结构32用于模拟太阳光对模拟房屋20的红外辐射得热。

如图3所示，在本实施例的技术方案中，第二模拟阳光结构32包括固定支架321和多个红外灯322，固定支架321固定在自然环境模拟实验室10的顶部，多个红外灯322固定在固定支架321上。内环境实验空间12是木结构，木材对红外光谱的吸收较高，为提高红外辐射的吸收比，使壁面温度快速升高，优先选用中远红外区的辐射灯，因此在自然环境模拟实验室10的顶部安装红外灯322。具体地，模拟房屋20的上层设置有16排红外灯322，每排有15盏红外灯322，毎盏红外灯322的功率为1kw，辐射距离为2m。

如图1和图2所示，在本实施例的技术方案中，模拟风结构40包括移动风架41和轴流风机42，轴流风机42设置在移动风架41上。轴流风机42采用的是t35-8#轴流风机，流量是25000m³/h，风压为200pa，轴流风机42包括电机，电机功率为7.5kw至4级，直径为890mm，共有6台，轴流风机42功率为7.5kw，这种轴流风机42静压低，出风均匀，风量较大，能够满足自然环境模拟实验室内的要求的吹风效果，而且尺寸小，可以尽量减少占用自然环境模拟实验室内的空间，保证自然环境模拟实验室内的回风效果。另外，这种轴流风机42的能耗较小，不会给自然环境模拟实验室带来过大的内热源，可以保证自然环境模拟实验室内的温湿度的均匀性。移动风架41包括固定架和多个带脚杯万向脚轮，多个带脚杯万向脚轮安装在固定架的底部。轴流风机42固定在固定架上，带脚杯万向脚轮可以带动固定架移动和转动，以改变轴流风机的吹风方向。风速的可调节范围为0～12m/s。

如图1、图2、图5和图6所示，在本实施例的技术方案中，模拟风结构40还包括导风管43，导风管43的进风口与轴流风机42的出风口密封地连接。导风管43位于轴流风机42的出风口以将风导向预定位置，导风管43的第一端与轴流风机42的出风口密封地连接，导风管43的第二端为出风口，导风管43的第一端至导风管43的第二端的横截面逐渐减小，在导风管43的第二端设置阻尼网，以使出风更加均匀。控制结构与模拟风结构40电连接以控制风量。

如图1、图2、图5和图6所示，在本实施例的技术方案中，导风管43的进风口的横截面积大于导风管43的出风口的横截面积。导风管43的出风口的横截面积为6m²，导风管43从第一端到第二端横截面积逐渐减小，这样有利于增大导风管43的第二端的出风强度，上述结构更好的满足了实验的需要，而不必设计更大的轴流风机42。

值得注意的是，模拟风结构40还包括回风口44、送风口45、换热结构46、保温夹层47和孔板48，在自然环境模拟实验室10的底部侧墙开设回风口44，具体地，回风口44为将侧墙的立柱之间的空隙，送风口45设置在自然环境模拟实验室10的侧墙的立柱之间的空隙的顶部，轴流风机42、导风管43、移动风架41和换热结构46都设置在保温夹层47内，孔板48设置在自然环境模拟实验室10的顶部，并且与自然环境模拟实验室10的顶壁之间形成送风夹层，送风夹层与导风管43相连通，空气被轴流风机42吹出，被导风管43送到送风口45，然后进入送风夹层，通过孔板48，再从自然环境模拟实验室10底部的回风口进入保温夹层47，保温夹层47内设置有换热结构46，换热结构46包括电加热器和水冷式冷水机组，以给保温夹层47内的空气升温或者降温，升温或者降温之后的空气被轴流风机42吹出，在整个自然环境模拟实验室10循环，从而改变自然环境模拟实验室10内的温度，具体地，温度的调节范围为-40℃～40℃。另外，在自然环境模拟实验室的回风口44还设置有温度传感器和湿度传感器，以实时监测自然环境模拟实验室10内的温度和湿度。

具体地，本实施例具有以下3种典型工况，第一种是温度为零下40℃，光照强度为500w/m²，风速为12m/s，以模拟某地区遭遇的低温天气，此时天气晴朗，同时伴有6级左右的强风，第二种是温度为零下10℃，光照强度为500w/m²，风速为12m/s，以模拟某地区冬季常见的晴朗、大风天气条件，风力等级为6级，天空晴朗无云，第三种是温度为20℃，光照强度为1000w/m²，风速为6m/s，以模拟某地区秋冬过渡季节的常见天气，此时天空晴朗无云，风力等级为6级。在实验前需要将自然环境模拟实验室10内的温度和湿度调节至相应的数值并维持恒定。

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。