作品说明书（范本 - 附件：
建筑节能模拟装置
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
说明书
设计者:张XX 李XX
指导教师:XXX
(河北工业大学，天津 红桥区 300130)
作品内容简介
建筑节能材料在建筑中的应用正越来越受到人们的重视。为了展示建筑节能材料在建筑节能方面的作用，本团队通过实验设计了一个建筑节能模拟装置，以对比的方法直观地显示了建筑节能材料的作用效果。建筑节能模拟装置中房屋模型分为使用了建筑节能材料的节能组和未使用节能材料的普通组。对比两个房屋模型的暖气温度、空气温度、墙壁温度，显示节能材料的作用效果。该装置中树脂玻璃箱、房屋模型、绿色毡子、射灯、数字温度显示器等的应用使其具有很强的展示性;控制箱和树脂玻璃箱中的部件之间以航空插头连接，便于拆装搬运;温度测试精度达0.1?，能够测试出建筑节能材料的节能效果。
在本研究所开发的强化散热涂料和隔热保温涂料共同作用下，暖气温度均为80?时，环境温度均为19.5摄氏度，节能组的空气温度与墙壁温度分别比普通组高0.5?和0.7?。该
对这两种节能材料作用效果的展示对于它们的推广应用有重要的作用，同时也促进节能装置
减排概念的示范宣传。
联系人:张XX 联系电话 : EMAIL:
图1 建筑节能模拟装置
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1 研制背景及意义
我国北方城镇采暖能耗占全国建筑总能耗的36%，为建筑能源消耗的最大组成部分。单2位面积采暖平均能耗折合标准煤为20kg/m一年，为北欧等同纬度条件下建筑采暖能耗的2~4倍。能耗高的主要原因有三个。一是围护结构保温不良。二是供热系统效率不高，各输配环节热量损失严重。三是热源效率不高。由于大量小型燃煤锅炉效率低下，热源目前的平均节[1]能潜力在15%~20%。
当下的建筑采暖散热器多涂覆银粉漆防锈，但银粉漆红外发射率低且反射率高，降低了散热器辐射散热效率。本人所在的研究所经过研究发明了一种专门用于强化200?以下散热装置散热效果的涂料，该涂料在常温下的红外发射率高达0.94。本研究所研制的强化散热涂料评价装置可以精确地测量出这种强化散热涂料应用在暖气片上的节能效果，且已申请了国[2]家专利。隔热保温涂料早就在建筑领域有所应用，但涂料中的填料一般为玻璃微珠。本研[3]究所研究了海泡石矿物纤维材料作为填料在隔热保温涂料中的应用。
本团队研究了实验室的强化散热涂料节能效果评价装置和隔热保温涂料隔热效果评价装置，以这两个装置的科学理论为基础，研制了本建筑节能模拟装置(见图1)。该装置以对比的方法显示了两种涂料在建筑上的作用效果。同时，树脂玻璃箱和房屋模型的应用又赋予了其展示性。因此，本装置能方便的应用于会议，展览等场所向非专业人员展示这两种涂料的节能效果，在节能涂料的推广应用和节能理念的宣传方面有积极地作用。 2
设计方案
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树脂玻璃箱作为一个相对封闭的空间，防止了外界空气对流对测试结果的影响;两个相同的房屋模型分为节能组和普通组，两屋内均放置一截暖气管，管内以一个30W的加热电阻供热。节能组的暖气管上涂覆强化散热涂料，房屋模型墙壁上涂覆隔热保温涂料;普通组的暖气管上涂覆银粉漆，房屋模型上涂覆普通的外墙涂料。以8个测温热电阻分别测取两组的暖气管内温度，墙壁温度，空气温度，室外温度，测得的温度以上下两排对比显示在控制箱的面板上。
图2 建筑节能模拟装置示意图
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2.1 房屋环境模拟部分
房屋环境模拟部分包括树脂玻璃箱1模拟一个相对稳定的空气环境，箱底铺有绿色毡子11模拟草坪，箱子四个顶角以50W射灯3模拟阳光。两个房屋模型6并排放置在箱子中，房屋的门窗都用胶带封严，减缓室内外的空气流动，降低房屋内外空气流动对涂料作用的削弱(见图2)。
2.2 暖气管加热部分
暖气管加热部分包括一个树脂支架，支架上放置加热主体暖气管，管内是一个30W电加热器，另外管内放置一个测温热电阻测取管内温度，并将温度反馈给电加热器连接的电子继电器，控制电加热器的开关以实现管内温度的稳定。普通组的暖气管，
表
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面涂覆银粉漆，另一个房屋模型内是节能组的暖气管，表面涂强化散热涂料。
2.3 温度采集并显示部分
温度采集并显示部分包括8个温度控制表和8个测温电阻。将8个热电阻分别测取两组的暖气温度，房屋模型内空气温度，墙壁温度和环境温度。测得的温度显示在对应的控温表上，分为普通组和节能组在表箱中按相同的位置上下对应排列，直观的显示出普通组和节能组的温度差异。
3 工作原理及性能分析
暖气管内的测温热电阻和带电子继电器的温度显示表连接，电子继电器控制加热电阻的电流开关，控制节能组和普通组的暖气管内温度T=T。由于涂层厚度一般为400μm，因节普11
填料不同造成的导热系数差异可以忽略不计，热量从暖气管内壁到外壁的过程是一个热传导过程，由傅里叶导热定律:
TT,12普普,q, 1 普?,
TT,12节节,q, 2 节?,
热流密度、导热系数，材料厚度相等的情况下，材料两侧温差相等，因此认为两暖气管外壁温度T=T。 节普22
测得两组房屋模型的空气温度和墙壁温度分别为T，T，T，T。暖气管壁和空节普节普3344气之间以对流方式进行换热，与墙壁之间的换热以辐射为主。两暖气管换热面积相等，均为A，总的换热量:
44Qqh,，,,，,ATTTT,,，，，， 3 普普普普普普普普?2324
44Qqh,，,,，,ATTTT,,，，，， 4 节节节节节节节节?2324
Qh,,TT，， 5 34?
3
在温度变化不大的情况下，表面对流换热系数h变化不大，因此可以认为h=h。由于普节ε,ε，提高了热量传输过程中辐射传热所占的比例，导致T,T。另外空气温度是暖节普节普44气管和空气对流换热过程与空气和墙壁对流换热过程的综合结果，T,T降低了节能组空节普44
5气向墙壁对流换热的作用(见公式?)，进而导致了空气温度的升高。测试数据也证实了以上
因此，在管内温度相等，供热功率相等的条件下，节能组可以获得更高的空气温度和分析。
墙壁温度。
4 部分实验数据
表1 不同涂料节能效果的模拟对比测试数据
暖气管内温度室外温度 (?) 组别 室内空气温度(?) 室内墙壁温度(?) (?)
80 27.2 21.6 19.5
普通组 70 23.9 19.9 18.5
60 21.7 19.1 18.4
80 27.7 22.3 19.5
节能组 70 24.4 19.8 18.4
60 22.3 19.3 18.4
5 创新点及应用
1)设计了一套建筑节能模拟装置，可以综合展示节能材料的节能示范效果;
2)建筑节能模拟装置采用树脂玻璃箱，房屋模型，射灯的应用使其具备较强的展示性;
3)树脂玻璃箱和控制箱之间以航空接头连接，便于拆装运输。
基于本装置的设计思路，其他的建筑节能材料如:隔热保温墙体板，相变保温墙壁，反射隔热涂料的节能作用效果都可以应用本装置展示宣传，应用前景很广。
参考文献
[1] 闫丽，黄述国(我国建筑能耗趋势与节能重点(才智，2009.10.34
[2] 薛刚，梁金生，董存立，张雪芳(测试涂料散热性能效率的评价装置[P](中国专利， 200920097009.3，2009(06(08 [3] 王菲.海泡石族矿物纤维材料的解束处理及应用研究.河北工业大学[硕士论文].2007.2
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浙公网安备 33021202002483