建筑空间环境实验舱是一种用于模拟不同建筑空间环境条件（如温度、湿度、气流、光照、空气质量、声环境等）的可控实验装置。它主要用于研究建筑物理环境对人体舒适度、健康、工作效率的影响，以及建筑围护结构、暖通空调（HVAC）系统、节能技术、室内空气品质控制等方面的性能。

实验舱通常具备精密的环境参数调控系统，能够模拟各种气候带（如热带、温带、寒带）、不同季节或极端天气条件下的室内环境，也可设置特定的人体活动场景。通过在舱内布置传感器、人体模拟装置或受试者参与实验，可采集环境数据、人体生理反应数据（如体温、心率、热舒适感评分等），从而优化建筑设计、改进环境控制技术、制定更科学的建筑环境标准，推动绿色建筑和健康建筑的发展。

建筑空间环境实验舱是面向建筑领域的大型综合性可控环境试验平台，它通过高精度集成多维度气候调控系统，在地面实验室中复现各类极端自然环境与典型人居工况，是开展建筑材料性能验证、空间热湿环境研究、超低能耗建筑技术测试的核心科研基础设施。

模拟的环境参数

建筑空间环境实验舱可模拟的参数覆盖了影响建筑性能的主要气候变量，通常包括：

- 温湿度：宽幅控制，室外舱常需覆盖从严寒到酷热的全范围，且支持周期性动态变化以模拟昼夜交替或季节更替。

- 太阳辐射：通过短弧氙灯等光源模拟太阳辐射强度，部分装置配备电动滑轨和伸缩杆以改变照射角度，模拟太阳东升西落的轨迹。

- 风与降雨：通过风扇段和空气处理段产生可控风速，配合喷淋系统模拟降雨，风环境模拟可采用埃菲尔型风洞设计。

- 动态压力：模拟建筑围护结构实际承受的风压波动，用于研究空气渗透和污染物跨墙传输。

核心功能定位

它区别于航天领域的空间环境模拟舱，专门针对建筑全生命周期的环境适应性需求设计，在封闭或半封闭的舱室内精确模拟、调控和维持建筑内部或外部（如围护结构面临）的各种物理环境参数，可将温度、湿度、降雨、降雪、覆冰、空气质量、噪音、风场、光照等多种环境因子进行独立调控与耦合叠加，为建筑相关研究提供可重复、可量化的封闭实验场景，摆脱自然环境不可控、不可复现的限制。

四种典型构型（决定能做什么试验）

1. 单舱式（Walk-in 环境舱）

一个可进入的大空间，直接控制舱内热湿光声气。

• 典型尺寸如 8.5 m × 5.0 m × 2.8 m，承重 2000 kg/m²

• 用途：人体热舒适、建材污染物释放、室内环境品质、HVAC 末端性能

2. 双舱 / 热箱式（标定热箱法 & 防护热箱法）

一侧"热箱"模拟室内、一侧"冷箱"模拟室外，中间夹墙体/门窗/屋面试件。

• 原理：一维稳态传热，热箱 18~20℃、冷箱 -10~-20℃，温差 20~40℃，稳态后测 K 值与热阻

• 标准：GB/T 13475-2008《绝热 稳态传热性质的测定 标定和防护热箱法》（等同采用 ISO 8990:1994）

• 用途：围护结构传热系数 K、热桥、结露检测

3. 全气候舱（外部气候 + 内部实房）

舱外模拟严寒/寒冷/夏热冬冷等气候区 + 风雨雪冰雾，舱内放真实房屋（占地六七十平米级），是"检测房子好坏的全能考场"。

• 用途：被动式超低能耗建筑、绿色建筑整体验证、国际认证替代

4. 多场耦合型（光-热-声协同）

温湿光声同步联动，配 EEG、眼动、皮电等人因监测，研究多要素协同/拮抗。

典型技术指标

▪ 温度范围：-70℃ ~ +180℃（波动≤±0.5℃）

▪ 湿度范围：10%RH ~ 98%RH（偏差≤±2%RH）

▪ 光照强度：0~1000W/㎡动态可调（精度≤±50W/m²）

▪ 气压范围：10kPa ~ 101kPa（模拟0~20000米海拔）

▪ 降雨强度：0~200mm/h（均匀性≤5%）

▪ 风速范围：0~150m/s可调

▪ 温度均匀度：≤±1.0℃

建筑空间环境实验舱的设备组成

一、舱体围护系统（主体结构）

1. 舱体结构

- 材质：外壁采用304不锈钢或冷轧静电喷塑钢板，内壁采用304不锈钢板（吸附性小），舱体由聚氨酯（PU）或岩棉夹芯板拼接而成，厚度100mm-150mm。

- 保温层：高密度阻燃防火硬质聚氨酯发泡材料，兼具保温、隔热、防火功能。

- 密封处理：钢板连接处使用聚四氟乙烯条及硅酮密封胶密封，舱门采用低释放聚四氟乙烯垫圈，杜绝冷热桥和空气泄漏。

- 观察窗：三层真空玻璃观察窗（250×320×40mm），带防凝露电加热装置。

- 尺寸规格：根据测试需求定制，常见容积从1m³（甲醛测试）到30m³（空气净化器测试）不等，大型舱可达数十立方米。

2. 地面系统

- 防滑耐腐蚀环氧地坪或不锈钢底板，设置排水坡度≥1%，预留排水接口。

二、温湿度调控系统（核心环境模拟）

1. 温度控制系统

- 制冷机组：变频精密压缩机，复叠式制冷机组用于低温机型，水冷壳管式换热器作为冷凝器。

- 加热模块：不锈钢鳍片式电热管加热系统，可控硅无级调温组件。

- 温度范围：-70℃~+180℃（典型），部分建筑舱为-10℃~45℃。

- 精度指标：温度波动≤±0.5℃，均匀度≤±1.0℃。

2. 湿度控制系统

- 加湿模块：锅炉式蒸汽加湿系统或湿膜加湿器。

- 除湿模块：制冷式除湿组件、分子筛除湿系统。

- 湿度范围：10%RH~98%RH（典型），部分为30%RH~95%RH（20~45℃）。

- 精度指标：湿度偏差≤±2%RH。

三、气流循环系统（环境均匀性保障）

1. 循环风机

- 类型：低噪变频离心风机，送风量0~1500m³/h连续可调。

- 送风模式：模块化多风口设计，支持侧向顶送、中送、底送，以及顶回、中回、底回等模式自由切换。

- 送风精度：不超过5%。

2. 混匀搅拌装置

- 混合吊扇：直径0.7m~1.4m三叶吊扇，使舱内气体形成旋流，加快混匀，消除死角。

- 均流风孔板：定制均流风孔板配合上下双层回风风道，平衡温湿度差异。

四、多气象模拟系统（选配/专项功能）

1. 光照模拟系统

- 光源：氙灯或全光谱LED阵列，色温5000K-6500K。

- 辐照强度：0~1000W/㎡动态可调，精度≤±50W/m²，不均匀性≤±10%。

- 支架：双轴旋转机构，高度0.2-1.4m电动调节，方位角0-180°连续旋转，带脚轮可自由移动。

2. 降雨模拟系统

- 喷淋装置：高压不锈钢喷淋阵列，喷嘴间距≤30cm，支持多角度调节。

- 流量控制：电磁阀+流量计，雨量强度10-200mm/h可调（分辨率±1mm/h），降雨均匀性≤5%。

3. 降雪模拟系统

- 造雪机：模拟不同密度降雪，降雪密度波动≤±10%。

4. 雾天模拟系统

- 雾化器：模拟不同能见度雾天环境，雾气浓度误差≤±5%。

5. 强风模拟系统

- 吹风系统：强力风机模拟不同风速和风向，测试抗风性能。

6. 覆冰模拟系统

- 冷却+喷水装置：使样品表面形成特定厚度冰层。

7. 高原气压模拟系统（选配）

- 气压范围：10kPa~101kPa，模拟0~20000米海拔。

五、智能传感与控制系统（核心大脑）

1. 传感器网络

- 温湿度传感器：进口A级PT1000温度传感器、高精度温湿度一体传感器，多点分布式布控。

- 扩展传感器：照度、风速、辐射热、黑球温度、噪声、CO₂、气压、太阳辐射、流量、压力、电功率等。

2. 控制主机

- 控制器：PLC主控器（可编程逻辑控制器）。

- 操作界面：工业触摸屏，微电脑彩色LCD显示，支持中文编程。

- 控制算法：多组PID自整定算法，实现温湿度、风速、气压、光照等多参数协同控制。

- 程序存储：100组程序、1000段记忆，每段可设99小时59分钟。

3. 数据采集系统

- 多通道采集：实时采集数百个传感器信号（温度、压力、电压、电流、位移、应变等）。

- 软件平台：工控机+SCADA系统（如WinCC、LabVIEW、组态王），实现试验流程自动化、实时曲线显示、报警记录、数据存储与导出。

六、安全防护系统

1. 电气安全

- 过载保护：高压报警、低压报警、过载保护、漏电保护。

- 紧急停止：紧急停止按钮（响应时间＜10ms）。

- 强弱电分离：穿金属软管保护。

2. 环境安全

- 废气废水处理：废气废水处理系统。

- 气体灭火：气体灭火系统。

- 超温/超压保护：超温保护设定器、超压报警。

3. 冗余设计

- 关键设备：采用N+1冗余设计，保障长时间连续运行无故障（支持72小时连续运行）。

七、辅助配套系统

1. 空气净化系统

- 内循环净化：多功能空气滤清器，测试前对内舱空气进行净化。

- 快拆式净化模块：2×2或4×4组合，便于维护。

2. 空气采样与检测系统

- 采样口：3个，直径Ф50mm，采用不吸收、不释放材料。

- 采样管：惰性材质，避免吸附污染物。

- 配套仪器：分光光度计、精密烘箱、大气采样器、气溶胶发生器、粒子计数器等。

3. 污染源发生装置

- 用于模拟室内污染物释放，评估材料VOCs、甲醛等释放特性。

4. 试样架与测试平台

- 挂式支架：用于挂式空气净化器等产品测试。

- 不锈钢桌子：用于桌上型产品测试。

- 台车：用于立式产品测试。

5. 电源与给排水

- 总电源：三相五线制380V电源，预留独立接口。

- 给排水：独立给排水接口，满足加湿、降雨模拟等用水需求。

建筑空间环境实验舱的建设方案和实施步骤

一、建设方案（总体设计）

（一）建设目标与功能定位

- 服务对象：明确被试对象类型（建筑材料、围护结构、暖通空调系统、室内环境品质、人因工效学等）。

- 模拟参数：确定需覆盖的环境因子（温度、湿度、光照、气流、气压、降雨、风速等）及其组合模式。

- 标准依据：遵循GB/T 32710-2016、GB/T 7106-2019、GB/T 2423、GJB 150A等相关国标/军标。

（二）场地与基础设施规划

▪ 选址：防地震、防水、防火，宜选一楼并远离电梯及阳光直射

▪ 层高：净高≥3.5m（常规设备），大型步入式舱体需≥4.5-6m

▪ 承重：普通区域≥500kg/m²，重型设备区≥1000-2000kg/m²，超大型系统需≥5000kg/m²并设独立基础

▪ 电力：三相五线制380V，总功率预留100-500kW（含20%-30%冗余），配置稳压电源或UPS

▪ 给排水：独立给排水接口，预留雨水/废水收集池及中和处理系统

▪ 排风：独立排风管道至屋顶，预留HEPA+活性炭过滤安装位

▪ 接地：独立防雷接地网，接地电阻≤4Ω（精密设备要求<1Ω）

▪ 空间：每台设备周围预留≥0.8-1.2m操作维护通道，设备房及配电间单独设置（机泵分离）

（三）空间布局与功能分区

- 核心检测区：实验舱主体，配置高精度传感器阵列、环境模拟装置及数据采集终端。

- 辅助控制区：集成智能阀门、精密空调、新风系统及环境调控模块。

- 数据交互区：部署高性能计算服务器、存储服务器及网络通信接口。

- 设备间：放置压缩机、真空泵、电控柜等噪声/发热设备，与实验区物理隔离。

二、建设步骤（分阶段实施）

阶段1：前期筹备与立项（约1-2个月）

1. 需求分析：明确实验室用途、服务对象、未来规划，梳理必做试验项目及适用标准。

2. 可行性研究：编制《可行性研究报告》与《技术规格书（SOW）》，涵盖预算、预期效益、技术需求。

3. 场地勘察：评估厂房层高、电力容量、承重能力、安全距离，完成CFD热流仿真与三维布局建模。

4. 立项审批：获得上级部门或投资方立项批复，办理环评审批及施工许可证。

阶段2：详细设计与招标（约2-3个月）

1. 总体规划：输出平面布局图、工艺流程图、水电总体要求、结构荷载加固要求、排污排水方案。

2. 方案设计：制定空间布局、水电容量估算、通风系统框架、安全等级要求的初步方案，规避风井预留不足、管线冲突等风险。

3. 详细设计：委托有资质的设计院完成全套施工图纸（平面/水电/暖通/结构）、设备清单、技术规格书、P&ID图、电气图、安全联锁逻辑与应急预案。

4. 招标采购：发布招标文件，组织评标，签订EPC或分包合同。

阶段3：土建施工与基础设施改造（约3-6个月）

1. 地面加固：进行地面硬化与减振基础浇筑，铺设防潮隔汽层及环氧防静电地坪，重型设备区浇筑独立混凝土基座。

2. 管线预埋：铺设电缆桥架、给排水管道、压缩空气管线、防腐排风系统、冷却水循环管道。

3. 建筑改造：完成厂房隔断、设备吊装口预留、安全围栏搭建、EMC屏蔽墙体（如需）、隔音吸声结构。

4. 配套设施：安装空调与消防照明设施，建设防爆通风管道，设置气体灭火系统。

阶段4：设备制造与现场安装（约2-4个月）

1. 舱体制造：在具备资质的工厂完成舱体结构（含保温、密封、观察窗）制造，进行水压试验、气密性测试（FAT）。

2. 子系统生产：温湿系统、真空/低气压系统、光照/降雨/沙尘发生器等由专业厂商同步定制。

3. 现场安装：

- 主舱体分段吊装拼装，连接冷媒管、真空管、水电及信号线，确保水平度与密封性。

- 各子系统就位，敷设传感器、加湿系统、安全防护设施。

- 中央控制平台部署，强弱电分离穿金属软管保护。

4. 到货验收：对到货设备进行开箱验收，重型设备搬运至指定位置。

阶段5：系统联调与性能验证（约1-2个月）

1. 单机测试：对加热、制冷、加湿、风机、真空泵等分别进行空载功能测试。

2. 联动调试：执行典型环境循环程序进行联合调试，模拟"高温+高湿+降雨"等多应力耦合工况。

3. 性能验证（PVT）：

- 使用高精度校准设备，验证空载温度均匀度/波动度、湿度精度、气密性。

- 执行72小时极端工况联调及带样品运行测试。

- 验证系统在干扰下的恢复能力。

4. 安全功能验证：紧急泄压、快速复压、断电保护、超温/超压/漏电报警联动测试。

阶段6：验收交付与正式运行（约1个月）

1. 第三方校准：委托具备CNAS/CMA资质的第三方机构对温度、湿度、压力、光照等传感器进行校准，出具校准证书。

2. 专家验收：组织专家或第三方机构进行现场评估，确认各项指标达标（如温度均匀度≤±1.0℃、湿度偏差≤±2%RH、气压控制精度±0.1kPa等）。

3. 文档交付：编制操作规程（SOP）、维护手册、应急预案，移交技术文档（操作手册、电路图、备件清单等）。

4. 人员培训：对操作人员进行培训与考核，涵盖设备使用、日常维护及应急处理。

5. 试运行：投入试运行，积累运行数据，建立定期维保制度（如真空泵油更换、密封圈检查）。

三、关键注意事项

1. 安全：必须设置多重物理与逻辑安全联锁（超温、超压、漏电、粉尘超标自动停机），严禁单点失效导致危险。

2. 标准合规：遵循《压力容器安全技术监察规程》《GB/T 16447 气候环境试验导则》《GB 50016 建筑设计防火规范》等相关国标。

3. 冗余设计：关键系统（供氧、通信、电源）应有N+1备份，保障72小时连续运行无故障。

4. 顶层设计先行：避免"先建舱、后补功能"，确保各子系统接口兼容，支持未来功能扩展（如增加振动台接口、EMC滤波电源等）。

5. 第三方验证：必须由具备CNAS/CMA资质的机构进行参数校准与均匀性验证，确保测试结果的权威性和可追溯性。

核心应用场景

▪ 建材耐候性测试‌：验证保温材料、建筑涂料、门窗构件在高低温交变、强紫外线辐照、盐雾腐蚀等工况下的长期耐久性，加速模拟10~30年自然老化过程。

▪ 建筑人居环境研究‌：测试不同围护结构的热工性能，验证超低能耗建筑、被动房的保温隔热效果，优化室内自然通风与热舒适设计方案。

▪ 建材污染物释放检测‌：按照GB 50325等标准，开展人造板材、家具、涂料的甲醛、TVOC释放量测试，为室内空气质量安全提供量化检测依据。

▪ 极端环境建筑验证‌：针对高寒、高海拔、强降雨等特殊区域，测试模块化建筑、应急庇护舱的环境适应性，验证其在极端气候下的结构安全与宜居性。

▪ 太阳能建筑性能测试‌：完成太阳能集热器、光伏建筑一体化构件的集热/发电效率检测，优化太阳能建筑系统的匹配设计。

核心执行标准

▪ GB/T 2423系列《电工电子产品环境试验》：提供基础环境试验的通用技术规范

▪ GB 50325《民用建筑工程室内环境污染控制标准》：规范建筑舱内污染物释放测试方法

▪ GB/T 18801《空气净化器》：明确环境测试舱的技术条件与校准要求

▪ JGJ/T 449《民用建筑室内热湿环境评价标准》：指导建筑空间热湿环境的模拟与评估

建筑空间环境实验舱是集围护、多环境模拟、高精度传感与智能控制于一体的大型综合实验平台，核心通过复现各类气候与室内环境参数，为建筑节能、围护结构、暖通空调系统、室内环境品质及人因工效学研究提供可重复、高可信度的物理实验支撑。

北京易盛泰和可以根据用户需求提供建筑空间环境实验舱的研发建设业务，该设备是一种通过人工控制手段，在实验室内部复现特定建筑内外环境条件的大型科研设施。其核心价值在于将建筑物理环境中难以控制或不可重复的自然气候因素（温湿度、太阳辐射、风雨、污染物等）转化为可精确调节的实验变量，从而在受控条件下研究建筑构件性能、室内环境质量及人因响应。

关于易盛：

北京易盛泰和科技有限公司，是一家于环境模拟实验室设计、研发和建造的高新技术企业。项目遍布全国各大军工院所、各重点科研行业，与南航建立了产学研基地、与北航建立了紧密的合作机制，为多家科研院所设计和建造了各类环境模拟试验室，易盛泰和以环境模拟行业多领域应用的专业性综合实力，确立了在国内环境模拟行业的领先地位。