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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 門(mén)窗傳熱性能實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作A類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品采用實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬相結(jié)合的辦法，設(shè)計(jì)的門(mén)窗傳熱性能實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng)，可以快速、準(zhǔn)確的測(cè)定門(mén)窗的傳熱系數(shù)。系統(tǒng)擁有良好的可靠性和實(shí)用性，而且成本低廉，可以應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。同時(shí)對(duì)于門(mén)窗傳熱性能測(cè)量的研究，有較好的指導(dǎo)作用。
- 詳細(xì)介紹：
- 將50個(gè)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(diǎn)的溫度傳輸?shù)紽PGA開(kāi)發(fā)板，通過(guò)FPGA開(kāi)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(kāi)發(fā)板傳輸?shù)缴衔粰C(jī)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(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目前，門(mén)窗的節(jié)能研究具有很大的意義，簡(jiǎn)便計(jì)算門(mén)窗的熱工性能是十分必要的。本作品采用實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬相結(jié)合的辦法，設(shè)計(jì)的門(mén)窗傳熱性能實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng)，可以快速、準(zhǔn)確的測(cè)定門(mén)窗的傳熱系數(shù)。 溫度測(cè)量采用18B20型溫度傳感器，其溫度精度為0.25℃。對(duì)于數(shù)據(jù)采集方面，采用spartan-3a XC3S50A-TQG144型FPGA開(kāi)發(fā)板，通過(guò)對(duì)開(kāi)發(fā)板進(jìn)行編程和制定串口，來(lái)對(duì)不同的溫度傳感器進(jìn)行測(cè)溫。窗體構(gòu)件傳熱性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)的溫度測(cè)量系統(tǒng)采用50個(gè)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(diǎn)的溫度傳輸?shù)紽PGA開(kāi)發(fā)板，通過(guò)FPGA開(kāi)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(kāi)發(fā)板傳輸?shù)缴衔粰C(jī)上，通過(guò)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和處理。通過(guò)冷熱箱體的能量損失，進(jìn)而得到門(mén)窗的傳熱性能。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 衡量門(mén)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(mén)窗是首選。為此應(yīng)該大力研究門(mén)窗的傳熱性能。過(guò)去的一些計(jì)算方法基本屬于簡(jiǎn)化的計(jì)算方法，并不適用于需要得到門(mén)窗精確傳熱系數(shù)的場(chǎng)所和建筑。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，該測(cè)量系統(tǒng)在溫度采集上，采用18D20溫度傳感器，而非傳統(tǒng)測(cè)量方法使用的熱電阻或熱電偶。所以檢測(cè)精度較高，硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整個(gè)系統(tǒng)的速度快，靈活性高，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。 在門(mén)窗傳熱系數(shù)的得出方法上，該測(cè)量系統(tǒng)彌補(bǔ)了過(guò)去對(duì)于門(mén)窗傳熱系數(shù)簡(jiǎn)化的計(jì)算方法的不足，使得門(mén)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(shí)對(duì)今后的門(mén)窗的熱工性能的研究有較好的指導(dǎo)意義。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 圖紙、圖片、樣品。
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 該測(cè)量系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(cè)量方法無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。 該測(cè)量系統(tǒng)方便、快捷、靈敏、成本低，非常適用于需要得到門(mén)窗精確傳熱系數(shù)的廠商和部門(mén)。可以推廣到相關(guān)門(mén)窗生產(chǎn)廠商，對(duì)某一產(chǎn)品樣本實(shí)際測(cè)量，得出熱工性能報(bào)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(mén)的實(shí)驗(yàn)室，應(yīng)用于相關(guān)實(shí)驗(yàn)，可靠性較高。同時(shí)對(duì)于門(mén)窗傳熱性能測(cè)量未來(lái)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(gè)領(lǐng)域的運(yùn)用將會(huì)越來(lái)越廣泛。因此，這是一項(xiàng)值得投入人力和物力開(kāi)發(fā)的新技術(shù)，可以取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 一、國(guó)外研究狀況 國(guó)外的節(jié)能門(mén)窗研究與使用開(kāi)始于20世紀(jì)70年代，因?yàn)楫?dāng)時(shí)爆發(fā)了能源危機(jī)，使得各國(guó)開(kāi)始重視能源問(wèn)題，同時(shí)在建筑節(jié)能方面進(jìn)行研究。這種條件使得國(guó)外的門(mén)窗從只注重美觀變化為美觀和節(jié)能兼顧的觀念。國(guó)外的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)比我國(guó)要高很多，這就要求節(jié)能門(mén)窗的保溫性更加好，即其節(jié)能門(mén)窗的傳熱系數(shù)更小，同時(shí)要達(dá)到其他很多優(yōu)良的性能。 在國(guó)外，門(mén)窗傳熱系數(shù)的獲得方法上，一般是使用簡(jiǎn)單的傳熱系數(shù)表進(jìn)行查找，或者是使用查表法對(duì)門(mén)的傳熱系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，這兩種計(jì)算方法的優(yōu)點(diǎn)為使用簡(jiǎn)單，計(jì)算方便，但是由于門(mén)窗框架形式不同的限制，以及選值的問(wèn)題，使得計(jì)算得到的K值不夠準(zhǔn)確。 二、國(guó)內(nèi)研究狀況 1989年開(kāi)始，以涂逢詳為首的“中國(guó)建筑節(jié)能經(jīng)濟(jì)技術(shù)政策研究組”，開(kāi)展了以“系統(tǒng)掌握我國(guó)建筑能耗、建筑熱環(huán)境、建筑節(jié)能工作進(jìn)展的實(shí)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(qiáng)有力的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，是我國(guó)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(jì)算機(jī)程序?qū)锷叫^(qū)內(nèi)各建筑物建筑節(jié)點(diǎn)作了計(jì)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(duì)住宅的一個(gè)典型開(kāi)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(jì)算分析，并求出了墻面的平均傳熱系數(shù)。通過(guò)分析對(duì)比，得到結(jié)論：窗洞口側(cè)面的熱損失相當(dāng)大，無(wú)論是外保溫還是內(nèi)保溫墻體都應(yīng)該采取措施加強(qiáng)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(yàn)測(cè)試了雙層窗的復(fù)合傳熱過(guò)程，得出：在不考慮日射得熱的條件下自然對(duì)流換熱及其對(duì)輻射換熱的交叉效應(yīng)是傳熱過(guò)程的主要因素，說(shuō)明降低窗間氣體的自然對(duì)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(cè)試方法，提出了科學(xué)完善的測(cè)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(chǎng)測(cè)試手段，用以評(píng)價(jià)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(jì)方法對(duì)墻體和外門(mén)窗檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證。
