高校教学科研仪器设备

零碳(能耗)被动式建筑实验舱

开展建筑用新型光伏组件、冗余热量利用、生态固碳建筑材料、建筑系统碳利用等技术研究,开发光伏/光热电建筑一体化系统、建筑碳计量技术、零碳能源数据与数值模型研究,以及为零碳能源建筑与计量技术教育部工程中心日常科研工作开展,需要建立零碳建筑实验舱。

为开展建筑用新型光伏组件、冗余热量利用、生态固碳建筑材料、建筑系统碳利用等技术研究,开发光伏/光热电建筑一体化系统、建筑碳计量技术、零碳能源数据与数值模型研究,以及为零碳能源建筑与计量技术教育部工程中心日常科研工作开展,需要建立零碳建筑实验舱。




实验舱技术系统构成:

本装配式绿色建筑表皮实验舱共分为六大技术系统:外围护结构系统、室内热环境系统、室内光环境系统、节能机电系统、水资源利用系统、可再生能源系统。


执行标准:

《公共建筑节能设计标准GB 50189-2005》


实验舱研究方向:

1.开展光伏建筑一体化研究,分析温度、风速、辐射构成等气候数据对不同类型新型光伏组件的光、热、电规律,为建工厂技术验证及推广提供平台。

2.通过对建筑减碳长期实时监测,开展零碳能源建筑大数据与数值模型研究,构建零碳能源建筑评价标准及计量体系,为质监学院碳计量技术提供验证平台。

3.研究新型选择吸收涂层材料在建筑中应用的节能与减碳效果,验证新型涂层应用机理。

4.开展相变蓄能技术在零碳建筑中的应用研究,分析相变蓄能材料在建筑中的作用机理,得出适应于建筑应用的相变蓄能材料。

5.对结构保温一体化复合外墙板组成的建筑体系的热湿耦合性能数值模拟与实验研究,通过实验平台能够获得墙板对室内的热湿传递及分布规律,分析优化墙板体系并为超低能耗建筑提供新型节能外墙体系设计方案。


实验舱采集数据:

1.本检测监控平台主要由室内综合环境测控、室外气候综合环境测试、建筑围护结构综合测控、供暖及通风系统测控等组成。

2.所有测控数据,可通过具有远程监控的大型数据管理平台软件系统统一管理,同步采集和计算,为用户提供实时的科学实验数据。

3.本系统所涉及参数(温度、湿度、热流等)测试,还可接入照度、风速、辐射热、黑球温度、自然湿球温度、噪声、CO2、风速风向、气压、太阳辐射、流量、压力、电功率等。并通过反馈信号对某些对象进行控制,如暖通空调的控制、智能遮阳的控制等。

4.系统不仅自动存储和处理大量的数据,并可自动生成报表。同时依据相关理论及标准,计算各种主要热工值:如太阳能利用能效值、室内热舒适性PMV、建筑耗电量、围护结构热阻及热损耗等。

5.为教学演示目的要求,本系统可通过LED屏,实时动态显示主要数据及图线。显示内容有趋势图、实时值、统计图、动态图线等。



检测监控平台的功能目标:

一、静态采集集控系统:

基于零碳能源建筑实验舱建设的目的要求,系统软件检测监控平台主要功能有以下几个方面:

1.实现对零碳能源建筑实验舱的全方位采集处理:主要包括室内环境、室外环境、建筑围护结构、建筑构件、建筑设备等各种参数的同步检测。

2.对部分设备及建筑构件的控制:主要包括暖通空调设备、可调遮阳构件、智能门窗等的控制。

3.实现对实验环境的音视频监控。

4.实现对建筑体系的能效评价。

5.实现对检测结果的媒体显示:通过LED屏显示各种重要测试参数及统计结果。

6.实现数据统一管理,建立有安全防护强大的数据库。

7.实现远程测控,通过物联网可访问或下载实时数据。

8.实现第三方设备或数据的接入,可扩展测试功能。

9.有预设预警功能,实时提供各个被测控构件的工作状态信息。

10.有遮阳控制角度动态模拟及依据所设置动态指标同步控制遮阳实际工况功能。有自动计算全国各地任何地点(不同纬度)、任何日期、任何时间的太阳方位角。

11.能同步测试室内10通道以上照度值,并计算采光系数绘制采光曲线。

12.能实现室内热环境的3个不同梯度的舒适性同步测试。

13.可生成测试报告,可依据用户需求定制报告格式。


二、联动采集集控系统:

该系统工程,要基于物联网的大型测控平台上而建立。针对建筑领域的需求有不同侧重点的特点,实验舱分模块设计,各个模块之间相互联动,智能控制,模拟实际不同实验环境:

Ø 遮阳构件控制与测试:依据室内采光及热参数要求,控制遮阳构件的运行工况,实现不同的遮阳工况进行对比试验。

Ø 室内环境测试:综合热环境参数测试。

Ø 室外环境测试:风速、风向、气压、雨量、辐射、温湿度等测试。

Ø 建筑围护结构热特性测控:壁面温度、热流等。

Ø 管控平台软件:统一管理测试与控制节点。

其中软件为基于物联网的大型测控软件;硬件采用集成模块,标准的485或无线(ZIGBEE、GPRS)输出通信,标准MODBUS协议;传感器及输出控制端采用进口或能通过国家计量机构测试的国产品牌。


系统构成结构图:


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