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基本信息
- 項目名稱：
- 門窗傳熱性能實驗測量系統(tǒng)的設(shè)計和研究
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本作品采用實驗研究與數(shù)值模擬相結(jié)合的辦法，設(shè)計的門窗傳熱性能實驗測量系統(tǒng)，可以快速、準(zhǔn)確的測定門窗的傳熱系數(shù)。系統(tǒng)擁有良好的可靠性和實用性，而且成本低廉，可以應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。同時對于門窗傳熱性能測量的研究，有較好的指導(dǎo)作用。
- 詳細(xì)介紹：
- 將50個18B20型溫度傳感器用粘貼的方式固定在試件冷熱面上，采集試件冷熱面的表面溫度，經(jīng)由數(shù)據(jù)線將各點的溫度傳輸?shù)紽PGA開發(fā)板，通過FPGA開發(fā)板的主板處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后經(jīng)由串口將數(shù)據(jù)從開發(fā)板傳輸?shù)缴衔粰C上，使用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和處理，進(jìn)而得到試件的溫度分布和傳熱系數(shù)。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目前，門窗的節(jié)能研究具有很大的意義，簡便計算門窗的熱工性能是十分必要的。本作品采用實驗研究與數(shù)值模擬相結(jié)合的辦法，設(shè)計的門窗傳熱性能實驗測量系統(tǒng)，可以快速、準(zhǔn)確的測定門窗的傳熱系數(shù)。 溫度測量采用18B20型溫度傳感器，其溫度精度為0.25℃。對于數(shù)據(jù)采集方面，采用spartan-3a XC3S50A-TQG144型FPGA開發(fā)板，通過對開發(fā)板進(jìn)行編程和制定串口，來對不同的溫度傳感器進(jìn)行測溫。窗體構(gòu)件傳熱性能實驗臺的溫度測量系統(tǒng)采用50個18B20型溫度傳感器采集窗體冷熱面的表面溫度，經(jīng)由數(shù)據(jù)線將各點的溫度傳輸?shù)紽PGA開發(fā)板，通過FPGA開發(fā)板的主板處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后經(jīng)由串口將數(shù)據(jù)從開發(fā)板傳輸?shù)缴衔粰C上，通過軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和處理。通過冷熱箱體的能量損失，進(jìn)而得到門窗的傳熱性能。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 衡量門窗節(jié)能優(yōu)劣的最關(guān)鍵的指標(biāo)就是傳熱系數(shù)，而傳熱系數(shù)小并且其他性能突出的門窗是首選。為此應(yīng)該大力研究門窗的傳熱性能。過去的一些計算方法基本屬于簡化的計算方法，并不適用于需要得到門窗精確傳熱系數(shù)的場所和建筑。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，該測量系統(tǒng)在溫度采集上，采用18D20溫度傳感器，而非傳統(tǒng)測量方法使用的熱電阻或熱電偶。所以檢測精度較高，硬件結(jié)構(gòu)簡單，整個系統(tǒng)的速度快，靈活性高，具有較強的抗干擾能力。 在門窗傳熱系數(shù)的得出方法上，該測量系統(tǒng)彌補了過去對于門窗傳熱系數(shù)簡化的計算方法的不足，使得門窗傳熱系數(shù)的獲得更加的快捷、精確，有良好的可靠性。同時對今后的門窗的熱工性能的研究有較好的指導(dǎo)意義。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 圖紙、圖片、樣品。
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 該測量系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，采集并處理數(shù)據(jù)靈敏、迅速，有良好的可靠性。具有其他測量方法無法比擬的優(yōu)勢。 該測量系統(tǒng)方便、快捷、靈敏、成本低，非常適用于需要得到門窗精確傳熱系數(shù)的廠商和部門?？梢酝茝V到相關(guān)門窗生產(chǎn)廠商，對某一產(chǎn)品樣本實際測量，得出熱工性能報告速度快，結(jié)果精確度高。還可以推廣到高等院校及科研部門的實驗室，應(yīng)用于相關(guān)實驗，可靠性較高。同時對于門窗傳熱性能測量未來的研究，也有較好的指導(dǎo)作用。 隨著該技術(shù)的不斷成熟，其在各個領(lǐng)域的運用將會越來越廣泛。因此，這是一項值得投入人力和物力開發(fā)的新技術(shù)，可以取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 一、國外研究狀況 國外的節(jié)能門窗研究與使用開始于20世紀(jì)70年代，因為當(dāng)時爆發(fā)了能源危機，使得各國開始重視能源問題，同時在建筑節(jié)能方面進(jìn)行研究。這種條件使得國外的門窗從只注重美觀變化為美觀和節(jié)能兼顧的觀念。國外的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)相對比我國要高很多，這就要求節(jié)能門窗的保溫性更加好，即其節(jié)能門窗的傳熱系數(shù)更小，同時要達(dá)到其他很多優(yōu)良的性能。 在國外，門窗傳熱系數(shù)的獲得方法上，一般是使用簡單的傳熱系數(shù)表進(jìn)行查找，或者是使用查表法對門的傳熱系數(shù)進(jìn)行計算，這兩種計算方法的優(yōu)點為使用簡單，計算方便，但是由于門窗框架形式不同的限制，以及選值的問題，使得計算得到的K值不夠準(zhǔn)確。 二、國內(nèi)研究狀況 1989年開始，以涂逢詳為首的“中國建筑節(jié)能經(jīng)濟(jì)技術(shù)政策研究組”，開展了以“系統(tǒng)掌握我國建筑能耗、建筑熱環(huán)境、建筑節(jié)能工作進(jìn)展的實際情況”為目的的調(diào)查工作，得到了城市單位建筑面積能耗數(shù)據(jù)，為建筑節(jié)能法規(guī)政策的制定提供了強有力的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，是我國歷史上最早的全方位建筑能耗調(diào)查研究。 1999年哈爾濱建筑大學(xué)趙立華等，利用所編制的計算機程序?qū)锷叫^(qū)內(nèi)各建筑物建筑節(jié)點作了計算分析，指出熱橋在新型保溫建筑中的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)建筑。 1999年林海燕利用PTDA對住宅的一個典型開間的外墻砸的外保溫和內(nèi)保溫進(jìn)行了溫度分布和表面熱流的計算分析，并求出了墻面的平均傳熱系數(shù)。通過分析對比，得到結(jié)論：窗洞口側(cè)面的熱損失相當(dāng)大，無論是外保溫還是內(nèi)保溫墻體都應(yīng)該采取措施加強窗洞1：3側(cè)面的保溫。 2000年，青島建筑工程學(xué)院胡松濤等應(yīng)用不可逆熱力學(xué)分析并試驗測試了雙層窗的復(fù)合傳熱過程，得出：在不考慮日射得熱的條件下自然對流換熱及其對輻射換熱的交叉效應(yīng)是傳熱過程的主要因素，說明降低窗間氣體的自然對流將是提高外窗的絕熱性能的主要方向之一。 2004年華中科技大學(xué)分析目前建筑保溫墻體的熱工測試方法，提出了科學(xué)完善的測試方法，即紅外線診斷墻體熱工缺陷和墻體傳熱系數(shù)兩種方法相結(jié)合的現(xiàn)場測試手段，用以評價建筑的節(jié)能效果。 2005年深圳市建筑科學(xué)研究院建筑節(jié)能研究中心利用導(dǎo)熱儀和熱流計方法對墻體和外門窗檢測系統(tǒng)測量準(zhǔn)確性進(jìn)行驗證。
