建筑物理实验报告.docx
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建筑物理实验报告.docx
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建筑物理实验报告
建筑热工部分
实验一室内外热环境参数的测定
一、实验目的
通过实验,使学生了解室内外热环境参数测定的基本内容,初步掌握常用仪器仪表的性能和使用方法,明确各项测定应达到的目的。
室内外热环境参数的测定共有三个部分的内容:
(一)温度的测定;
(二)空气相对湿度的测定;(三)气流速度的测定。
二、实验仪器
TES1361C温湿度计
三、测定的方法与步骤
(一)温度的测定
本试验与试验
(二)空气相对湿度的测定共同完成,通风干湿球温度计中干球温度计的指示值即为室内的温度。
记录在试验报告表1中。
(二)空气相对湿度的测定
1、仪器:
通风干湿球温度计,2人一组。
2、将通风干湿球温度计挂于支架上,感温包部距地面高1.5m,在每次测定前5分钟(夏季)至10分钟(冬季)用蒸馏水均匀浸润湿求感温包纱布。
用钥匙上紧发条后,戴3~4分钟等温度计读值稳定后,即可分别读取干、湿球温度计的指示值。
读值时要先读小数,后读整数。
记录在实验报告表2中,并查出相对湿度。
(三)气流速度的测定
1、设备:
QDF热球式电风速仪,2人一组。
2、步骤:
⑴使用前观察电表的指针是否指于零点,如有偏差可轻轻调整电表上的机械零螺丝,使指针指向零点。
⑵“校正开关”置于“断”的位置,“电源选择”开关置于所选用电源处。
用仪器内部电源,将四节一号电池装在仪器底部电池盒内,“电源选择”开关拨至“通”的位置。
⑶将测杆插在插座上,测杆垂直向上放置,螺塞压紧,使探头密闭,“校正开关”置于“满度”的位置,慢慢调整“满度粗调”和“满度细调”两个旋钮,使电表在满刻度的位置。
⑷“校正开关”置于“低速”的位置,慢慢调整“零位粗调”和“零位细调”两个旋钮,使电表指在零点的位置。
⑸轻轻拉动螺塞,使测杆探头露出,即可进行0.05~5米/秒风速的测定,测量时探头上的红点面对风向,从电表上读出风速的大小,根据电表上的读数,查阅所供应的校正曲线,查出被测风速。
(6)如果5~30米/秒的风速,在完成3、4步骤后只要将“校正开关”置于“高速”位置,即可对风速进行测定,根据电表读数查阅所供应得高速校正曲线。
⑺在测量若干分钟后(一般为10分钟)必须重复3、4步骤一次,以保证测量的准确性。
⑻在室内轴线上每隔1米选择一个测点,分别测出各点的风速。
改变开窗情况(单侧开窗和双侧开窗),测出各点风速。
填写实验报告表3,绘制风速分布图,并作简要评述。
建筑热工实验报告
实验一室内热环境参数的测定
测量日期:
班级:
测量地点:
人员:
温度的测定表1
测点
1
2
3
4
5
6
温度(℃)
相对湿度测定表2
测点
T干(℃)
T湿(℃)
T干-T湿
Φ(%)
1
14.0
10.0
4.0
2
13.9
10.2
3.7
3
14.2
9.8
4.4
4
14.0
9.8
4.2
5
14.0
10.0
4.0
平均
14.02
9.96
4.06
风速测量表3
测点编号
测点位置
风速(m/s)
单侧开窗
双侧开窗
实验二围护结构热工性能的测定
一、验验目的和要求
1.了解围护结构内温度的观测方法和数据整理方法;对比空气层内有无反射材料对热阻的影响;并验证稳定传热的理论。
2.了解所用设备的一般原理和使用方法。
二、试验基本原理
在稳定传热条件下,确定围护结构的保温、隔热性能,即在室内外温度变化不大时,对于建筑维护构建热工性能的观测。
基本公式:
∴
式中:
、
——维护结构内外表面的温度;
——热阻;
——热流强度
三、实验仪器及设备
1.JW-1型墙体及玻璃制品保温性能检测装置
该检测装置由三部分组成:
试件架、冷箱、热箱。
试件的开口尺寸均为1m×1m=1m2。
试件架:
用来安放检测材料。
冷箱:
箱内装有两组搅拌风扇、冷凝器、加热器、均热板及测温控温传感器;后半部分为压缩机组、压缩机温度控制及显示电路。
该箱温度控制范围在“–10℃~环境温度”连续可调。
热箱:
箱内装有三组搅拌风扇、若干组加热器、均热板及测温、控温传感器。
该箱温度控制范围在“环境温度~40℃”连续可调。
2.JTJW-Ⅱ建筑热工温度与热流巡回检测仪
该设备是新一代温度与热流检测仪器,与PC电脑配合使用,外接多路温度和热流传感器,用于观测记录温度值和热流值。
系统组成如下(图1-2):
巡回检测仪的前面板为控制面板、后面板是线路连接点(图1-3)。
图1-3记录仪的前、后面板
接线说明:
温度1号——温度90号接热电偶红线(+端)
热流1号——热流30号接热流板红线(+端)
G1—G30接黑线(–端)
例如:
温度1,温度31,温度61,分别接接热电偶红线(+端),热流1接热流板红线(+端),温度1,温度31,温度61,热流1(–端)G1,其它依次类推。
(注:
每批热电偶线必须型号一致、长度一致。
)
3.热电偶
用于测量物体表面温度,紧贴于被测物体表面即可。
热电偶的工作原理是任意两种金属接触时,在接触处会产生接触电势,电势大小与接触处的温度呈现直线关系。
本试验采用的是铜-康铜热电偶,配合巡回检测仪使用,直接读数就可以。
4.热流计
以玻璃钢板为载体,其上装有由许多热电偶以串联方式形成热电偶堆。
其冷点和热点分别装在玻璃基板的两个表面。
当有热电流经过玻璃钢基板,其两表面产生温差,并使电堆产生电势
,此电势和流经玻璃钢基板的热流大小成正比。
测量热流时,热流计贴在待测表面上,只要测出热电势
,乘上系数
便可以算出流经维护结构表面的热流量。
本实验的热流计是配合巡回检测仪使用,直接读数就可以。
5.待测试件
四、实验步骤
1.将待测试件安放在试件架上,四周用聚苯乙烯填实,并确保密封。
在被测试件两表面做粉刷层。
2.待试件干燥后,在两表面各贴上两块热流计和四个热电偶,测量热流强度
和两表面温度
、
,位置如下(图1-4)。
将各线端与巡回检测仪连接好。
3.将热箱、试件架、冷箱等箱体合闭。
首先打开冷箱,将冷箱的温度调整至所需温度0℃。
当冷箱接近控温点,开启热箱控温仪,将温度升至30℃。
4.当冷、热箱之间被测试件表面温度趋于稳定后,开启巡回检测仪。
将检测仪的存储时间设为1分钟,持续测量15分钟。
5.将记录仪内数据输入PC微机,采用Excel格式存储。
6.将试件贴上铝箔,用同样的方法再测量一次。
五、数据计算整理
i=1、2、3n-实验次数
误差计算例:
六、结果分析
1.测试构建的热阻是否等于材料层的厚度被其导热系数除?
为什么?
2.比较测试构建上有、无锡箔的两侧温度变化情况,并画出各个测点的温度分布曲线。
七、实验报告内容:
1.实验名称、原理及方法(参考教材)
2.测试记录[见表
(1)、
(2)]
3.结果分析
(1)试件两侧温度变化纪律:
项目数据
第一次
电位差
温度
第二次
电位差
温度
第三次
电位差
温度
平均值
温度
(2)带锡纸一侧
项目数据
第一次
电位差
温度
第二次
电位差
温度
第三次
电位差
温度
平均值
温度
实验三建筑日照实验
一、实验目的
了解太阳高度角及方位角变化的规律,掌握利用棒影轨迹图计算日照的原理。
二、实验仪器
1.三参数日照仪
根据地球绕太阳运行的规律而设计,其构造如图所示(图2-1)。
图2-1日照仪构造图
A.地平面B.纬度盘C.季节表D.时间表E.棒(10cm)
2.试验光源
本系统用的专用平行光源是高亮度的冷光源,启动功率较大,正常工作功率350瓦,要求电源插座10A以上。
光源的灯具在启动后1-3分钟内达到稳定状态,应避免频繁启动。
两次启动时间间隔在2分钟以上。
三、实验方法及步骤
1.光源校正:
将反光镜与墙面成112.5°,光线直射到反光镜,使反射光线和地面成45°角。
图2-2光源效正示意图
2.将日照仪放于平稳台面上,松开两端旋钮锁,调整各盘位置:
纬度盘刻度置于0,时间表置为12,季节表位于3月份(春季或秋季的位置),同时转动两端旋钮锁紧以固定该位置。
挪动日照仪,首先使棒影处于正北,然后再逐渐移动,使棒影处于无影状态。
3.固定日照仪位置,松开锁紧旋钮,调节纬度盘、季节表到要测的地理位置和日期,再锁紧旋钮。
4.松开时间表旋钮,转动支架,测量该日从日出至日落每小时的棒影长度,并记录固定在纬度盘的纸上。
四、测量内容
1.日出时间及正午高度角、方位角的测定
(1)调整纬度至30°
(2)调整赤纬至所需之季节
(3)旋转0轴,并同时观察日出指针,当该针阴影和地平线重合时读出时盘上的时间,同时读出方位角的大小(注:
这时竖针在地平面上的阴影看不清可用一纸垂直于地面,找出阴影投射的方向)
(4)旋转0轴至中午读出其高度角和方位角
(5)将结果填入表内:
日出时间
夏至
春秋分
冬至
日出/日末
日出时间
方位角
正午
高度角
方位角
2.测定北纬30°地区阴影在水平面上的轨迹
(1)旋转轴B将纬度盘上30°对准指针。
(2)调整轴A转至所欲测的季节(测冬至、夏至、春分、秋分)。
(3)调整0轴至所要测的时间。
(4)将白纸放在地平面上,竖一指针位于纸的中央。
(5)画下各时间针尖的阴影,最后将同一季节的各点联起,找出其变化轨迹。
五、结果分析:
1、北纬30度地区的日照间距是多少?
实验四天然采光模型的采光系数测量实验
一、实验目的
通过实验使学生进一步掌握建筑天然采光的基本原理,并对室内外影响采光系数的因素有一感性认识,本实验方法的主要用途在于:
研究和设计各种类型采光口的性能,以及在具体的工程设计中分析和预测天然采光设计效果。
二、主要实验设备
1.人工天穹
人工天穹是一个装置在实验室里的中空半圆球体,内表面涂有高反射系数的白色扩散材料,涂层反射率
大于0.8。
在半球的下部设置灯槽,内装人工照明灯具。
调整人工天穹内表面的亮度分布为均匀分布或按CIE标准全云天的天空亮度来模拟天空光(本实验采用的是均匀分布的量度)。
在人工天穹的中部有一个操作平台,也是实验中的模拟地面。
2.建筑模型
按实际的房屋做成缩尺的模型,其比例一般常用的是1:
10~1:
50,而模型的最大尺寸以不超过人工天穹直径的五分之一为宜。
在试验中,模型的各部分尺寸应严格按比例制作,采光口的尺寸和结构应尽量精确。
内部反光面应如实设置,反光系数应和实际一样。
测量平面则代表工作面。
3.照度计
选用传感器的受光面不大的照度计,由于建筑采光系数C值是一个比值,因而照度计无需定标。
三、实验原理
人工天穹测定建筑采光系数的理论依据是立体角水平投影定律,由该定律可知:
室内工作面一点的照度大小只限该点通过采光口形成的天空立体角在被照面上的投影,以及采光口所对应的天空亮度大小有关,而与天空半球的直径或建筑模型的比例大小无关。
在建筑采光系数的测定中:
(4-1)
从上式可以看出建筑采光系数是一相对评价量,不采用照度的绝对值,而采用室内外照度的比值。
采光系数值与亮度值无关,因而用人工天穹实验所得值与实际房屋在全云天时所得的数据是一致的。
四、实验内容
1.窗口尺寸,位置变化对室内各测点采光系数的影响。
2.反射面反射率
值对工作面上各点采光的影响。
五、实验方法与步骤
1、打开电源到最大,检查灯的点燃情况,调整天穹的内表面的亮度分布,特其达到稳定后才能开始测试。
2、将照度计的接收器(光电池)移到平台的中心,测出平台中心的照度,它就代表全天空扩散光在室
外水平面上形成的照度。
3、在测试平台上安装实验建筑模型,使建筑模型地平面的中心与天穹半球的中心相重合。
将接收器放
入模型内的可移动轨道,调整模型的方位使待测剖面与移动轨道相重合,然后将接收器由模型的一端向
另一端移动,逐个测定建筑模型内有代表性剖面上各测点的照度值,每个测点重复进行三次测量读数,
将数据填入测量记录表。
4、分别改变模型内表面的反射率和开窗大小,再次测量读数。
5、测量完毕,切断电源。
6、整理实验数据,按公式(4-1)计算各测点的采光系数C值,然后绘制建筑模型各典型剖面的采光系数曲线图。
实验报告
实验四人工天穹测定建筑采光系数
人工天穹建筑采光系数测定记录表
测定条件
测点编号
测点位置
内部照度(lx)
外部照度(lx)
采光系数C
低窗(内表面为白色)
1
0
180
1060
16.98%
2
1/6
168
1060
15.84%
3
1/3
155
1060
14.62%
4
1/2
118
1060
11.13%
5
2/3
96
1060
9.06%
6
1
79
1060
7.45%
低窗(内表面为黑色)
1
0
160
1060
15.09%
2
1/6
111
1060
10.47%
3
1/3
53
1060
5%
4
1/2
25
1060
2.36%
5
2/3
12
1060
1.13%
6
1
6
1060
0.57%
实验五室内实际照度分布状况测量
1、实验目的
1、掌握照度计的使用方法;
2、对侧窗采光室内光效果有所认识。
二、主要实验设备仪器
照度计两台(附颜色和余弦校正器);光接收器支架,使光接收器处于工作面高度,并能方便地移动到各测点上。
三、实验步骤
(1)场所和布点选一侧窗采光房间,在窗、窗间墙中间,垂直于窗面,布置二条测量线,离地高度与工作面同,间隔l~2m布置一测点(如图-3)。
(2)测量
①天气条件
最好选择阴天。
如无阴天,选朝北房间进行测定。
时间最好在9时至16时,因这时室外照度变化较小。
②室外照度
应选择周围无遮挡的空地或在建筑物屋顶上进行测量。
光接收器与周围建筑物或其它遮挡物的距离应大于遮挡物高度(自光接收器所处水平算起)的6倍以上。
读数时间应与室内照度读数时间一致。
③室内照度
光接收器放在与实际工作面等高,或距地面0.8m高的支架水平面上。
测量时应熄灭人工照明灯。
测量者应避开光的入射方向,以防止对光接收器的遮挡。
为了提高测量精度,每一测点可反复进行2~3次读数,然后取读数的均值。
根据测得数据即可整理成典型剖面的采光系数曲线图
实验六室内照明效果测量
一、实验目的
1.了解照度计、色度计及亮度计的使用和量测方法。
2.了解天然采光中光线在房间中的分布情况(建筑学专业)。
3.了解各种不同光源的照度、色温特点。
4.了解道路照明中光线的分布情况(规划专业)。
二、测量仪器设备及使用方法
1.TSE1330A照度计
照度计用于测量环境的照度,由光电池(感光元件)及电子液晶表头组成,照度计以勒克斯(Lx)为单位分度。
图3-1照度计各部分名称
①液晶显示器
②测量范围指示:
可显示20、200、2000、20000LUX
③电源开关:
切换电源on/off
④读值锁定开关:
按HOLD开关一次,在显示屏出现“H”符号,读数锁定,再按一次HOLD开关,取消锁定,可重新读数
⑤峰值锁定开关:
按PEAK开关一次,出现“P”符号,即能追踪光脉动信号,并保持峰值。
(注TSE1330A型照度计不具备此功能)
⑥LUX单位测量开关:
按LUX键一次,显示屏出现“LUX”符号,照度值以LUX(=Lx)计
⑦Fc单位测量开关:
按Fc键一次,照度值以Fc(尺烛光,美国照度单位,1fc=10.76lx)单位显示。
⑧档位范围开关:
可选择20、200、2000、20000LUX四档,可分别测量较暗环境至晴天阳光下的照度值。
当选择20000档时,其读数需要×10才是正确的测量数值,其它档位直接读取数据即可。
⑨光检测器:
感光探头,光检测用
⑩电源接口
⑾支架
2.XYC-1全数字色度计
以X(λ)、Y(λ)、Z(λ)三参数进行测量。
其中
①Tc:
表示色温,测量范围为1350K—25000K,超出测量范围时,仪器显示为0K。
②Y(λ):
表示照度特性,
③(x,y),(u,v),(u’,v’):
均表示色品坐标,其中,(u,v)为CIE1960年均匀色品图颜色坐标,u’,v’)为CIE1976年均匀颜色空间色品坐标。
该仪器控制按钮功能如下:
图3-2色度计外观和功能按钮
①⊙电源按钮;
②“▲”、“▼”:
屏幕内容向下/向上翻页;
③“H”按钮:
锁定当前屏幕的测量内容;
④“C”按钮:
工作菜单中的取消按钮;
⑤“←”回车按钮:
确定当前的操作按钮;
3.
L88型亮度计
用于测量环境亮度。
该仪器的亮度测量范围为0.1~1.999×105cd/m2,测量距离为1.5m~无穷远。
使用方法如下:
将仪器架在三角架上,取下镜头盖,瞄准待测目标并旋转物镜筒上的调节环对目标调焦清楚。
按下电源键,稍后则显示窗口上出现读数,该读数乘以100即为测量值。
例如,显示值为12.34,则仪器的测量值是1234cd/m2。
仪器设有保持键,当操作者瞄准目标完成测量后按下保值键,则将测量值保持下来。
记录数据后,请再按一下取消该键保持状态,以恢复仪器测量功能。
测量完毕请再按一下电源键以关闭电源。
注意:
在测量亮度时,目标应该覆盖仪器的检测角,即让瞄准镜观察到的目标能完全覆盖住视场中心的黑斑。
三、测试内容和步骤
1.教室水平照度分布测量
(1)测试室外的天然光水平照度值
(2)测量教室的照度,每个点测三次,取平均值
预先在测量场所划好正方形或近似正方形的网格并做好记号(一般室内或工作区网格边长为2~4m,对于小面积的房间,网格边长可取lm)。
在每个网格中心工作面的高度上测量照度,为此,常用一个便携式支架将光电池支在固定的高度并保持水平位置进行测量。
整个区域的平均照度是将所有这些测量值平均后求得的,即
(公式3-1)
式中Eav——测量区域的平均照度,lx;
Ei——每个测点的照度值,lx;
n——测点数。
图3-4测点分布示意图
(3)绘制教室内与开窗墙面平行方向的照度分布图,并标注出室外照度值
(4)根据测试结果分析下列问题:
1教室照度变化和室外气候、室外遮挡情况、开窗方式、室内表面之间的关系?
2如果教室天然光照度没有满足要求,可以采用什么样的方式进行改进?
2.测量4种不同类型光源的亮度、色温值,及其柜内板面的照度值。
(注:
打开光源,待光源发光稳定后再测量。
一般白炽灯需5分钟,荧光灯需15分钟,高强度气体放电光源需30分钟。
)
(1)架好亮度计,将亮度计对准光源对焦,测定光源的亮度;
(2)将照度计水平放在光源下,测试光源的色温;
(3)将照度计水平放置在光源下,测光源在板面的照度值;
(4)将照射参照物(花)放置在柜内,观察不同光源的显色性
(4)根据测试结果进行下列分析:
1各种不同光源的色温呈现什么样的变化特点,色温高低和冷暖感的关系如何?
2光源的亮度和板面的照度值之间存在什么样的关系?
3各种不同光源类型的显色效果如何?
光源类型
光源
亮度(cd/m2)
色温(k)
1
2
3
均
1
2
3
均
光源类型
板面
照度(lx,lux)
显色性(R=高、中、低)
1
2
3
均
1
2
3
均
3.测试夜晚校园道路在路灯的照明下,路面的照度分布情况
(1)测试路灯的表面亮度、色温
(2)测试道路的水平照度值,并绘制道路测点分布图、道路照度分布图
①测量地段的选择:
选择测量地段时,应从灯具的间距、高度、悬挑、仰角等的安装规整性及光源的一致性等方面选择有代表性的路段。
照度测量的范围,在纵方向(沿道路走向)应包括同一侧的两个灯杆之间的区域;而在横方向,单侧布灯时应为整个路宽;双侧交错布灯、对称布灯或中心布灯时可为1/2路宽。
②布点方法:
布点方法有四点法和中心法两种。
四点法:
把同一侧两灯柱间的测量路段分成若干个大小相等的矩形网格,把测点设置在每个矩形网格的四角,图3-为四点法布点时的测点布置图。
当路面照度均匀度比较差或对测量精度要求较高时,划分的网格数应多一些,即测点布得密一些。
当两灯柱的间距S、<50m时,通常沿道路纵方向把间距s分成十等分;当S>50m时,按每一网格边长≤5m的原则进行等间距划分,而在道路横方向把每条车道二等分(四点法)或三等分(中心法)。
当路面照度均匀度比较好或对测量精确度要求比较低时,则在道路的横方向可取车道的宽度作为网格的宽度而不需要再划分。
图3-5双车道道路采用四点法布点时的测点布置图
中心法:
把同一侧两灯柱间的测量路段划分成若干个大小相等的矩形网格,把测点设在网格中心。
图3-为中心法布点时测点布置图。
图3-6双车道道路采用中心法布点时的测点布置图
(3)计算路面平均水平照度、路面照度均匀度
①平均水平照度的计算
按四点法布点的计算:
若M为纵方向划分的网格数,N为横方向划分的网格数,则M·N为总网格数。
根据每个网格四个角上四个测点的照度平均值Eav可代表该网格的假定照度值,则Eav的计算式为
(式3-2)
式中E1——图3-中测量区四个角处测点的照度;
E2——图3-中除四个角处四条外边上测点的照度;
E3——图3-中测量区四个外边以内测点的照度。
按中心布点计算:
按中心布点法测量照度时,路面平均照度按下式计算。
(式3-3)
式中Eav——测量区域的平均照度,lx;
Ei——每个测点的照度值,lx;
n——测点数。
②照度均匀度U的计算,即:
(式3-4)
式中U——路面照度均匀度
Emin——最小照度,在规则布点的测点上测得的照度中找出。
Eav——平均照度,按式3-3计算
(4)根据测试结果,进行如下分析:
1道路的路面照度满足该道路等
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