專利名稱：建筑幕墻熱循環(huán)性能檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種建筑幕墻用的測試裝置，特別是一種可以用于檢驗(yàn) 幕墻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在冷、熱交變條件下性狀的建筑幕墻熱循環(huán)性能檢測裝置。
背景技術(shù)：
目前，為了檢測幕墻系統(tǒng)在內(nèi)側(cè)環(huán)境保持室溫不變、外部環(huán)境冷、熱交 變的情況下，幕墻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性狀，需要對建筑幕墻進(jìn)行熱循環(huán)性能檢測試 驗(yàn)。國內(nèi)尚沒有用于檢測幕墻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在冷、熱交變條件下性狀(結(jié)構(gòu)是否 發(fā)生破損或失效)的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)方法，現(xiàn)有的對建筑幕墻進(jìn)行熱循環(huán)性能測試的 實(shí)驗(yàn)方法，主要是利用加熱裝置或液氮制冷裝置直接向幕墻樣件兩側(cè)的倉體 加熱或制冷，模擬冷、熱交變環(huán)境，并利用溫度傳感器測出相關(guān)參數(shù)，通過 自動(dòng)控制的單一手段來滿足不同條件的測試要求，因此， 一般難以達(dá)到理想 的效果。國內(nèi)此類檢測的設(shè)備很少，均采用液氮技術(shù)進(jìn)行制冷的實(shí)驗(yàn)方法。 這種方法存在的缺點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)其一是制冷機(jī)組中的液氮使用后不可 回收，運(yùn)行成本高；其二是采用液氮噴淋難以滿足溫度均勻度和溫度波動(dòng)范 圍的要求，檢測技術(shù)尚不夠成熟，幕墻系統(tǒng)的各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)參數(shù)難以準(zhǔn)確控制， 檢測準(zhǔn)確度受到影響；其三是液氮制冷管路需要直接輸送到倉體內(nèi)，由于液 氮蒸發(fā)會(huì)急劇吸收大量熱量，如果操作失誤，液氮輸送管路突然發(fā)生破損， 則很可能造成設(shè)備損壞和人員傷害。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種建筑幕墻熱循環(huán)性能檢測裝置，該裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，操作簡便，測量準(zhǔn)確可靠，其檢測控制方法運(yùn)行成本低，制冷劑閉路自循環(huán)使用安全，實(shí)時(shí)監(jiān)測所采集和輸出的實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行PID運(yùn)算， 控制精度高，顯著提高建筑幕墻熱循環(huán)性能的檢測效果。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的該檢測裝置包括分別組裝在幕墻樣件 兩側(cè)的模擬室外環(huán)境溫度的高、低溫倉體和模擬室內(nèi)環(huán)境溫度的恒溫倉體及 與其連接的冷、熱循環(huán)控制回路，其技術(shù)要點(diǎn)是所述冷、熱循環(huán)控制回路 分別由與高、低溫側(cè)冷、熱風(fēng)機(jī)組、恒溫側(cè)恒溫機(jī)組連接的循環(huán)風(fēng)管路及基 于PLC的控制系統(tǒng)構(gòu)成，各循環(huán)風(fēng)管路中分別運(yùn)行冷、熱風(fēng)，各進(jìn)風(fēng)管路 與各倉體的頂部連通，各出風(fēng)管路連接在各倉體下方的側(cè)部，在各進(jìn)、出風(fēng) 管路口及倉體內(nèi)分別設(shè)置釆集相應(yīng)實(shí)驗(yàn)參數(shù)信號(hào)的傳感元件，各傳感元件連 接控制系統(tǒng)中PLC的CPU處理器，并通過控制系統(tǒng)中的PID運(yùn)算調(diào)節(jié)執(zhí)行 元件電動(dòng)三通比例閥或膨脹閥進(jìn)行實(shí)時(shí)PID控制。所述高、低溫側(cè)冷、熱風(fēng)機(jī)組包括帶電動(dòng)三通比例閥的低溫冷水機(jī)組、 電加熱器及其循環(huán)風(fēng)管路，所述低溫冷水機(jī)組由各一臺(tái)中低溫冷水制冷機(jī) 組、水泵、乙二醇泵、乙二醇緩沖罐、冷卻塔集成一體，以乙二醇水溶液進(jìn) 行制冷，并使乙二醇水溶液只在低溫冷水機(jī)組和制冷機(jī)組內(nèi)循環(huán)。所述恒溫側(cè)恒溫機(jī)組包括帶膨脹閥的由蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、水冷冷凝器構(gòu) 成的制冷機(jī)組、電加熱器及其循環(huán)風(fēng)管路。所述冷、熱風(fēng)循環(huán)控制回路中的高、低溫側(cè)冷、熱風(fēng)機(jī)組的低溫冷水機(jī) 組和恒溫側(cè)恒溫機(jī)組的制冷機(jī)組采用同一 臺(tái)冷卻塔和同一 臺(tái)水泵。所述高、低溫倉體和恒溫倉體的內(nèi)、外壁板間分別充填保溫層。由于本實(shí)用新型將幕墻樣件兩側(cè)的高、低溫倉體和恒溫倉體，采用獨(dú)特 結(jié)構(gòu)的高、低溫側(cè)冷、熱風(fēng)機(jī)組，恒溫側(cè)恒溫機(jī)組及基于PLC的控制系統(tǒng),通過冷、熱風(fēng)機(jī)加熱或制冷循環(huán)空氣的方法，風(fēng)管路采用頂送風(fēng)下回風(fēng)方式 循環(huán)，所以該檢測裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，操作簡便，倉體內(nèi)溫度均勻。因該檢 測裝置的機(jī)組封閉管路中采用乙二醇水溶液進(jìn)行制冷，制冷劑閉路自循環(huán)使 用安全，故其控制方法運(yùn)行成本低。通過布置在進(jìn)、出風(fēng)口及倉體內(nèi)的溫度 傳感器采集相應(yīng)實(shí)驗(yàn)參數(shù)的信號(hào)，并采用可編程控制器對模擬倉體的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)PID (比例積分微分)的控制，來準(zhǔn)確控制恒溫倉體的設(shè)定溫度和髙、 低溫倉體的隨時(shí)間周期性變化的預(yù)期溫度。這不僅可使兩個(gè)試驗(yàn)倉體的環(huán)境 溫度達(dá)到所要求的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，測量準(zhǔn)確可靠，而且實(shí)時(shí)監(jiān)測所采集和輸出的 包括恒溫側(cè)溫度、風(fēng)量，高、低溫側(cè)溫度、風(fēng)量等的實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行PID運(yùn)算， 控制精度高，顯著提高建筑幕墻熱循環(huán)性能的檢測效果，從而達(dá)到觀察幕墻 結(jié)構(gòu)是否發(fā)生破損或失效的檢測目的，完全可以滿足對建筑幕墻熱循環(huán)性能 檢測的要求。


以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。 圖1是本實(shí)用新型的一種具體結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本實(shí)用新型的一種電氣控制原理圖。 圖3是本實(shí)用新型的一種電氣控制流程圖。圖中序號(hào)說明l低溫冷水機(jī)組、2表冷器、3電加熱器、4風(fēng)機(jī)、5水 泵、6冷卻塔、7高、低溫倉體、8恒溫倉體、9水泵、10緩沖水箱、11電 動(dòng)三通比例閥、12加濕器、13蒸發(fā)器、14水冷冷凝器、15壓縮機(jī)、16膨脹 閥、17風(fēng)機(jī)、18電加熱器。
具體實(shí)施方式
根據(jù)圖1-3和實(shí)施方式詳細(xì)說明本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)。該檢測裝置包括分別組裝在幕墻樣件兩側(cè)的模擬室外環(huán)境溫度的髙、低溫倉體7和模擬室 內(nèi)環(huán)境溫度的恒溫倉體8及與其連接的冷、熱循環(huán)控制回路。其中高、低溫 倉體7和恒溫倉體8的規(guī)格、形狀應(yīng)根據(jù)實(shí)際和可能確定，其內(nèi)、外壁板間 分別充填保溫層。為增加外觀美感各倉體的內(nèi)、外壁板可由彩鋼板構(gòu)成，其 間的保溫層可由耐高溫聚氨脂等保溫材料充填。為使各倉體的設(shè)計(jì)、制作完 全避免冷橋的產(chǎn)生，在各部相接的位置填加發(fā)泡劑進(jìn)行密封。
冷、熱循環(huán)控制回路分別由與高、低溫側(cè)冷、熱風(fēng)機(jī)組、恒溫側(cè)恒溫機(jī) 組連接的循環(huán)風(fēng)管路及基于PLC的控制系統(tǒng)構(gòu)成。高、低溫側(cè)冷、熱風(fēng)機(jī) 組包括帶電動(dòng)三通比例閥ll、水泵9、緩沖水箱10的低溫冷水機(jī)組1、電加 熱器3及其循環(huán)風(fēng)管路。其中低溫冷水機(jī)組l由一臺(tái)中低溫冷水制冷機(jī)組、 一臺(tái)水泵、 一臺(tái)乙二醇泵、 一臺(tái)乙二醇緩沖罐和一臺(tái)冷卻塔集成一體。低溫 冷水機(jī)組l中以乙二醇水溶液進(jìn)行制冷，并使乙二醇水溶液只在低溫冷水機(jī) 組1內(nèi)循環(huán)。該循環(huán)風(fēng)管路由表冷器2、電加熱器3和風(fēng)機(jī)4等組成。在其 進(jìn)、出風(fēng)管路口及倉體7內(nèi)的相應(yīng)位置分別設(shè)置采集相應(yīng)實(shí)驗(yàn)參數(shù)信號(hào)的傳 感元件。本實(shí)施例在倉體7內(nèi)布置兩套溫度傳感器，溫度范圍控制在-25'C IOO'C， 一個(gè)布置在循環(huán)風(fēng)出口處，另一個(gè)布置在倉內(nèi)可移動(dòng)的位置，以便 根據(jù)不同試驗(yàn)要求調(diào)整。非試驗(yàn)狀態(tài)時(shí)以循環(huán)風(fēng)出口處溫度傳感器為控制基 準(zhǔn)，試驗(yàn)狀態(tài)以倉內(nèi)溫度傳感器為控制基準(zhǔn)?？稍诳刂葡到y(tǒng)中自動(dòng)選擇。恒 溫側(cè)恒溫機(jī)組包括帶膨脹閥16的由蒸發(fā)器13、壓縮機(jī)15、水冷冷凝器14 構(gòu)成的制冷機(jī)組、電加熱器及其循環(huán)風(fēng)管路。該循環(huán)風(fēng)管路由水冷電熱型冷、 熱風(fēng)機(jī)17、加濕器12、電加熱器18和蒸發(fā)器13組成。通過該循環(huán)風(fēng)管路 與制冷機(jī)組、電加熱器18的聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)恒溫倉體8內(nèi)的溫度自動(dòng) 控制。上述各循環(huán)風(fēng)管路中分別運(yùn)行冷、熱風(fēng)，各進(jìn)風(fēng)管路與各倉體的頂部連通，各出風(fēng)管路連接在各倉體下方的側(cè)部，以實(shí)現(xiàn)上送風(fēng)側(cè)回風(fēng)，使倉體 內(nèi)的溫度均勻。各傳感元件連接控制系統(tǒng)中PLC的CPU處理器，并通過控制系統(tǒng)中的 PID運(yùn)算調(diào)節(jié)執(zhí)行元件電動(dòng)三通比例閥11或膨脹閥16進(jìn)行實(shí)時(shí)PID控制。 為節(jié)約運(yùn)行成本，冷、熱風(fēng)循環(huán)控制回路中的高、低溫側(cè)冷、熱風(fēng)機(jī)組的低 溫冷水機(jī)組1和恒溫側(cè)恒溫機(jī)組的制冷機(jī)組采用同一臺(tái)冷卻塔6和同一臺(tái)水 泵5。該基于PLC的控制系統(tǒng)的控制原理如圖2所示，本實(shí)用新型的控制系 統(tǒng)由常用的監(jiān)控站、CPU、高、低溫升溫控制電路、高、低溫降溫控制電路、 恒溫升溫控制電路、恒溫降溫控制電路、模擬信號(hào)采集電路以及相關(guān)的執(zhí)行 元件、檢測裝置等組成。用戶可以通過監(jiān)控站的上位機(jī)界面設(shè)定溫度、壓力 等參數(shù)值，CPU將這些數(shù)值與傳感元件采集的當(dāng)前值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的 數(shù)值驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的控制電路，以便達(dá)到升溫或降溫目的。同時(shí)，本系統(tǒng)為了更 準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)對溫度的控制，采用了PID (比例積分微分)控制，通過對冷水 機(jī)組和空調(diào)機(jī)組的開停、電加熱量的投放量、三通水流量的旁通水量、電加 熱器的工作狀態(tài)、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制等手段控制所有的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，包括恒溫側(cè) 溫度、風(fēng)量，高、低溫側(cè)溫度、風(fēng)量等。用戶還可以在上位機(jī)上改變相應(yīng)的 參數(shù)值，以便更合理的控制升溫或降溫的速度。該裝置具體的控制步驟如下一、高低溫側(cè)工作原理1、制冷低溫冷水機(jī)組l啟動(dòng)，將出水溫度為-28'C -30。C的乙二醇水 溶液送至循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)中的表冷器2，在此，乙二醇水溶液與周圍空氣進(jìn)行熱 交換，把空氣溫度迅速降低，通過風(fēng)機(jī)4運(yùn)轉(zhuǎn)將冷風(fēng)送至高、低溫倉體7內(nèi)，并將倉體內(nèi)較高溫度的空氣抽回風(fēng)機(jī)4處，循環(huán)流動(dòng)，從而達(dá)到降溫效果。 乙二醇水溶液回水流經(jīng)緩沖水箱10、水泵9回至制冷機(jī)組1，由冷卻塔6和 水泵5對系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，再回到低溫冷水機(jī)組l，如此循環(huán)形成整套制冷系 統(tǒng)。當(dāng)接到減緩降溫速度或停止降溫的指令時(shí)，乙二醇水溶液部分或全部通 過電動(dòng)三通比例閥ll回到緩沖水箱IO,從而回到機(jī)組l,機(jī)組自動(dòng)減載。
2、加熱低溫冷水機(jī)組l停止運(yùn)轉(zhuǎn)，電加熱器3啟動(dòng)，直接加熱周圍 空氣，通過風(fēng)機(jī)4運(yùn)轉(zhuǎn)將熱量送至高、低溫倉體7內(nèi)，并將倉體內(nèi)較低溫度 的空氣抽回風(fēng)機(jī)4處，循環(huán)流動(dòng)，從而達(dá)到加熱效果，可以通過調(diào)節(jié)電加熱 器3的功率來控制升溫的速率。
二、恒溫側(cè)工作原理
1、 制冷制冷壓縮機(jī)15啟動(dòng)，將制冷劑在高壓下變成液態(tài)，然后在蒸 發(fā)器13中由液態(tài)變成氣態(tài)，此過程中吸收周圍空氣中大量的熱量，空氣溫 度迅速降低，通過風(fēng)機(jī)17運(yùn)轉(zhuǎn)將冷風(fēng)送至恒溫倉體8內(nèi)，并將倉體內(nèi)較高 溫度的空氣抽回風(fēng)機(jī)17處，循環(huán)流動(dòng)，從而達(dá)到降溫效果。氣態(tài)制冷劑流 經(jīng)水冷冷凝器14，在此由冷卻塔6和水泵5對系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，然后再回到制 冷壓縮機(jī)15,如此循環(huán)形成整套制冷系統(tǒng)?？梢酝ㄟ^膨脹閥16以適應(yīng)對冷 量的精確調(diào)節(jié)。
2、 加熱制冷壓縮機(jī)15停止運(yùn)轉(zhuǎn)，電加熱器18啟動(dòng)，直接加熱周圍 空氣，通過風(fēng)機(jī)17運(yùn)轉(zhuǎn)將熱量送至恒溫倉體8內(nèi)，并將倉體內(nèi)較低溫度的 空氣抽回風(fēng)機(jī)17處，循環(huán)流動(dòng)，從而達(dá)到加熱效果，可以通過調(diào)節(jié)電加熱 器18的功率來控制升溫的速率。
該裝置的電氣控制流程如圖3所示，系統(tǒng)安裝好以后，用戶設(shè)置系統(tǒng)溫 度、壓力等參數(shù)值。高、低溫倉體7的隨時(shí)間周期性變化的預(yù)期溫度為82°C -18°C,每一個(gè)循環(huán)周期為四個(gè)階段第一階段是先將溫度調(diào)節(jié)到24。C， 再升溫至82。C，升溫時(shí)間為l小時(shí)，并持續(xù)保持該溫度至少2小時(shí)；第二階 段是從82。C降溫至24。C,降溫時(shí)間為l小時(shí)，并持續(xù)保持該溫度至少l個(gè) 小時(shí)；第三階段是從24。C降溫至-18。C ，降溫時(shí)間為l小時(shí)，并持續(xù)保持 該溫度至少2小時(shí)；第四階段是從-18。C升溫至24。C，升溫時(shí)間為l小時(shí)， 并持續(xù)保持該溫度至少1小時(shí)。實(shí)際監(jiān)測時(shí)，此四階段為一個(gè)循環(huán)，重復(fù)至 少三個(gè)循環(huán)。恒溫倉體8的溫度要求控制在24士1。C，當(dāng)溫度低于23。C，啟 動(dòng)加熱設(shè)備，開始升溫；當(dāng)溫度高于25。C ，啟動(dòng)制冷設(shè)備，開始降溫，通 過調(diào)節(jié)膨脹閥16和電加熱器18的功率可以調(diào)節(jié)降溫及升溫速度。
權(quán)利要求1、一種建筑幕墻熱循環(huán)性能檢測裝置，包括分別組裝在幕墻樣件兩側(cè)的模擬高、低溫環(huán)境溫度的高、低溫倉體和模擬恒溫環(huán)境溫度的恒溫倉體及與其連接的冷、熱循環(huán)控制回路，其特征在于所述冷、熱循環(huán)控制回路分別由與高、低溫側(cè)冷、熱風(fēng)機(jī)組、恒溫側(cè)恒溫機(jī)組連接的循環(huán)風(fēng)管路及基于PLC的控制系統(tǒng)構(gòu)成，各循環(huán)風(fēng)管路中分別運(yùn)行冷、熱風(fēng)，各進(jìn)風(fēng)管路與各倉體的頂部連通，各出風(fēng)管路連接在各倉體下方的側(cè)部，在各進(jìn)、出風(fēng)管路口及倉體內(nèi)分別設(shè)置傳感元件，各傳感元件連接控制系統(tǒng)中PLC的CPU處理器，并通過控制系統(tǒng)中的PID運(yùn)算調(diào)節(jié)執(zhí)行元件電動(dòng)三通比例閥或膨脹閥進(jìn)行實(shí)時(shí)PID控制。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑幕墻熱循環(huán)性能檢測裝置，其特征在于: 所述高、低溫側(cè)冷、熱風(fēng)機(jī)組包括帶電動(dòng)三通比例閥的低溫冷水機(jī)組、電加 熱器及其循環(huán)風(fēng)管路，所述低溫冷水機(jī)組由各一臺(tái)中低溫冷水制冷機(jī)組、水 泵、乙二醇泵、乙二醇緩沖罐、冷卻塔集成一體，以乙二醇水溶液進(jìn)行制冷, 并使乙二醇水溶液只在低溫冷水機(jī)組和制冷機(jī)組內(nèi)循環(huán)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑幕墻熱循環(huán)性能檢測裝置，其特征在于: 所述恒溫側(cè)恒溫機(jī)組包括帶膨脹閥的由蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、水冷冷凝器構(gòu)成的 制冷機(jī)組、電加熱器及其循環(huán)風(fēng)管路。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑幕墻熱循環(huán)性能檢測裝置，其特征在于: 所述冷、熱風(fēng)循環(huán)控制回路中的高、低溫側(cè)冷、熱風(fēng)機(jī)組的低溫冷水機(jī)組和恒溫側(cè)恒溫機(jī)組的制冷機(jī)組采用同一臺(tái)冷卻塔和同一臺(tái)水泵。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的建筑幕墻熱循環(huán)性能檢測裝置，其特征在于:所述高、低溫倉體和恒溫倉體的內(nèi)、外壁板間分別充填保溫層。
專利摘要一種建筑幕墻熱循環(huán)性能檢測裝置，包括分別組裝在幕墻樣件兩側(cè)的模擬室外環(huán)境溫度的高、低溫倉體和模擬室內(nèi)環(huán)境溫度的恒溫倉體及與其連接的冷、熱循環(huán)控制回路，其中冷、熱循環(huán)控制回路分別由與室外側(cè)冷、熱風(fēng)機(jī)組、室內(nèi)側(cè)恒溫機(jī)組連接的循環(huán)風(fēng)管路及其其監(jiān)控站的基于PLC的控制系統(tǒng)構(gòu)成，風(fēng)管路采用頂送風(fēng)下回風(fēng)方式循環(huán)，設(shè)置在各進(jìn)、出風(fēng)管路口及倉體內(nèi)的各傳感元件連接控制系統(tǒng)中PLC的CPU處理器，并通過控制系統(tǒng)中的PID運(yùn)算調(diào)節(jié)執(zhí)行元件進(jìn)行實(shí)時(shí)PID控制。該裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，操作簡便，測量準(zhǔn)確可靠，運(yùn)行成本低，制冷劑閉路自循環(huán)使用安全，實(shí)時(shí)監(jiān)測所采集和輸出的實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行PID運(yùn)算，控制精度高，檢測效果顯著。
文檔編號(hào)G01N25/18GK201138337SQ200720185118
公開日2008年10月22日 申請日期2007年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月25日
發(fā)明者江 吳, 孟祥龍, 張?jiān)茝?qiáng), 謝海狀, 金鐵興 申請人:沈陽科正建筑工程檢測有限公司;沈陽遠(yuǎn)大鋁業(yè)工程有限公司