本發明涉及建筑通風領域，尤其涉及一種用于模擬建筑豎井式復合通風的鹽水實驗裝置。

背景技術：

在21世紀，建筑能耗占全球總能耗的30％～45％。隨著能源危機的持續發展，如何減少建筑的能源消耗已經成為各國共同關注的問題。自然通風是依靠室內外的熱壓差及風壓差對建筑室內形成有效的通風，不僅減小了能耗，也滿足了人們親近自然的生理與心理需求，因此備受關注。熱壓通風是一種重要的自然通風形式，但是，對于多(高)層建筑，僅僅依靠建筑室內的熱壓未必能使每個樓層的通風量達到需求。利用建筑已有的豎向結構(如中庭)或另設通風豎井可以增強熱壓，進而加大自然通風量。理論上講，通過增加豎井結構的高度，可以營造足夠大的自然通風量。然而，由于對建筑外觀美學的考慮以及在城市環境中對豎向構筑物高度的限制，豎井不可能設置的太高。為了制造滿足需求的通風量，同時又盡量限制豎井等建筑豎向空間的高度，陽東等人提出了利用豎井實現多層建筑上部樓層機械通風同時下部樓層熱壓通風的復合通風方式構想及設計理論，并經過CFD數值模擬的驗證，探索這種理論運用于實際建筑中的可行性。

但由于CFD模擬基于控制方程的抽象化和邊界條件的簡化，而自然通風受建筑周圍環境的影響較大，在缺乏實驗驗證的情況下，往往難以確定計算結果的正確性。目前，對于建筑通風的模擬還包括一種以相似理論為依據的鹽水實驗方法。鹽水實驗是通過在清水中注入鹽水，用鹽水運動來模擬熱空氣流動。在縮尺模型實驗中用鹽水在重力驅動下的向下運動模擬熱空氣在浮力驅動下的向上運動，用鹽水和清水之間的密度場來模擬實際建筑內的溫度場。相比于傳統的以空氣為介質的小尺寸實驗，鹽水實驗可以使流體得到更大的雷諾數，因而更容易保證流動的相似性。而且該實驗方法在研究建筑通風問題上具有真實直觀、節約費用和清潔環境等優點。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于針對上述背景技術中的內容，提供一種用于模擬建筑豎井式復合通風的鹽水實驗裝置，從而驗證豎井式復合通風的合理性與可行性。

為實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案：

一種用于模擬建筑復合通風的鹽水實驗裝置，包括：外界大環境水箱、建筑模型、鹽水箱、鹽水儲存箱、鹽水泵、清水箱、溢流水箱、補水箱、清水泵、玻璃轉子流量計、轉子流量計、閥門。

進一步，所述外界大環境水箱用于模擬建筑室外大環境；所述建筑模型用于模擬實際建筑，包括上部機械通風層以及下部自然通風層；所述鹽水箱提供實驗所需鹽水溶液，用于模擬實際建筑中的室內熱源；所述鹽水儲存箱，用于備用和儲存實驗所需的鹽水溶液；所述鹽水泵，用于把鹽水儲存箱的染色鹽水溶液提升至鹽水箱；所述清水箱用于向建筑中注入清水，以模擬實際建筑的機械通風。

進一步，所述鹽水儲存箱中的染色鹽水，采用紅色染料對鹽水進行染色，這樣可以使鹽水實驗所模擬的熱物理現象更加直觀地呈現出來。

進一步，所述溢流水箱，用于保持外界大環境水箱的液面恒定，以模擬實際建筑穩定的外界環境。

進一步，所述補水箱，由于隨著實驗的進行，外界大環境水箱里的水會被紅色染料染色，進而會造成模擬工況的改變。通過設置補水箱，不斷對外界大環境水箱內的水進行稀釋，從而保證模擬大環境的穩定。

進一步，所述清水泵，用于抽吸補水箱中的清水，進而實現補水箱對外界大環境水箱的稀釋作用。

進一步，所述玻璃轉子流量計，用于監測建筑模型內自然通風層的鹽水流量大小以及機械通風層的機械進水量；所述轉子流量計，用于監測建筑模型內機械通風層的鹽水流量大小。

進一步，所述閥門包括與水泵相連的閥門，用于防治流體倒流及控制水泵流量大小；還包括與流量計相連的閥門，用于控制流體流量及保護流量計。

本實用新型的有益效果在于：基于鹽水實驗理論，采用清水箱向建筑模型機械通風層注入清水以模擬實際建筑中的機械通風；對于建筑模型自然通風層中的通風口，采用自然進水方式模擬實際建筑自然通風，從而本裝置可以很好地模擬利用豎井實現多層建筑上部樓層機械通風以及下部樓層自然通風，并驗證其復合通風的效果。在鹽水儲存箱中加入紅色染料，以使鹽水實驗所模擬的熱物理現象更加直觀地呈現出來，從而判斷所采用的通風方案是否可行。該實驗裝置簡潔明了，材料價格低廉，可重復性強并無污染，實驗準確性高。

附圖說明

圖1——本實用新型的實驗裝置示意圖

圖2——本實用新型中建筑模型的主視圖

圖3——本實用新型中建筑模型的側視圖

圖4——本實用新型中建筑模型的俯視圖

圖中：1.鹽水儲存箱 2.鹽水泵 3.溢流水箱 4.玻璃轉子流量計 5.清水箱 6.鹽水箱 7.閥門8.轉子流量計 9.建筑模型 10.外界大環境水箱 11.清水泵 12.補水箱

具體實施方式

下面結合附圖和具體實例對本實用新型進行詳細說明。

參照圖1～4，一種用于模擬建筑豎井式復合通風的鹽水實驗裝置，包括：外界大環境水箱10、建筑模型9、鹽水箱6、鹽水儲存箱1、鹽水泵2、清水箱5、溢流水箱3、補水箱12、清水泵11、玻璃轉子流量計4、轉子流量計8、閥門7。

具體實施時，所述外界大環境水箱10用于模擬建筑室外大環境；所述建筑模型9用于模擬實際建筑；所述鹽水箱6提供實驗所需鹽水溶液，用于模擬實際建筑中的室內熱源；所述鹽水儲存箱1用于備用和儲存實驗所需的鹽水溶液；所述鹽水泵2用于把鹽水儲存箱中的染色鹽水溶液提升至鹽水箱；所述清水箱5用于向建筑模型中注入清水，以模擬實際建筑的機械通風。

進一步，所述鹽水儲存箱1中的染色鹽水，采用紅色染料對鹽水進行染色，這樣可以使鹽水實驗所模擬的熱物理現象更加直觀地呈現出來。

進一步，所述溢流水箱3，用于保持外界大環境水箱的液面恒定，這樣可以模擬實際建筑穩定的外界環境。

進一步，所述補水箱12，由于隨著實驗的進行，外界大環境水箱里的水會被紅色染料染色，進而會造成模擬工況的改變。通過設置補水箱，不斷對外界大環境水箱內的水進行稀釋，從而保證模擬大環境的穩定。

進一步，所述清水泵11，用于抽吸補水箱12中的清水，進而實現補水箱對外界大環境水箱10的稀釋作用。

進一步，所述玻璃轉子流量計4，用于監測建筑模型9內自然通風層的鹽水流量大小以及機械通風層的機械進水量；所述轉子流量計8，用于監測建筑模型9內機械通風層的鹽水流量大小。

進一步，所述閥門7包括與水泵相連的閥門7a，用于防治流體倒流及控制水泵流量大小；還包括與流量計相連的閥門7b，用于控制流體流量及保護流量計。

下面結合具體實例對本實用新型的使用方法進行進一步說明，其步驟如下：

(1)實驗開始前，先將外界大環境水箱10注滿清水，由溢流水箱3保持外界大環境水箱10水面穩定即模擬穩定的外界環境。隨著實驗的進行，外界大環境水箱10中的水會被紅色染料染色，這會造成工況的改變，故設置補水箱12，通過不斷的置換與稀釋作用以保證大環境的穩定。

(2)在鹽水儲存箱1中配置好濃度為1020kg/m³的鹽水溶液，并向其中加入紅色染料。由鹽水泵2將染色鹽水由鹽水儲存箱1抽至鹽水箱6，多余鹽水由溢流管道流回鹽水儲存箱1以保持液面恒定即穩定的作用壓力。

(3)清水箱5是模擬機械通風用的清水箱，通過其向建筑模型機械通風層注入清水以模擬實際建筑機械通風。

(4)實驗開始時，調節好各個閥門使流量達到實驗所需數值。若管道或建筑模型內存有氣體，需排除空氣，以免給實驗帶來負面影響。待運行穩定后開展鹽水實驗。