專利名稱：一種圍護結(jié)構(gòu)熱阻現(xiàn)場檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā) 明涉及一種圍護結(jié)構(gòu)熱阻現(xiàn)場檢測方法，屬于熱工測量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
從20世紀70年代的能源危機開始，世界性的建筑節(jié)能事業(yè)開始蓬勃發(fā)展，我國的建筑節(jié)能工作始于80年代初。建筑要滿足節(jié)能要求，離不開優(yōu)質(zhì)的建筑保溫材料及其構(gòu)件，為了保證建筑節(jié)能制品的保溫性能，必須為設計工作者提供確切的建筑熱物理性能指標。然而在設計和施工中，采用具有節(jié)能效果的產(chǎn)品和技術(shù)，卻并不一定能得到合格的節(jié)能住宅，因此對于新建成的建筑，需要通過現(xiàn)場檢測的辦法來判定建筑物圍護結(jié)構(gòu)熱工性能是否達到標準要求，對建筑圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)進行現(xiàn)場檢測是評價建筑物的節(jié)能效果的一個重要方面。建筑圍護結(jié)構(gòu)的熱阻表示熱流通過構(gòu)件時遇到的阻力，是表征建筑物隔熱性能的一個重要參數(shù)。精確地測定熱阻有助于準確估算通過建筑圍護結(jié)構(gòu)的熱量，從而為確定整個空間的空調(diào)負荷、熱舒適性設計、節(jié)能設計以及空調(diào)系統(tǒng)的選擇提供可靠的依據(jù)。國內(nèi)外學者對圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)檢測進行了大量的研究，常用的檢測方法有熱箱法和熱流計法。測試至少72個小時內(nèi)的通過壁面的熱流值和表面溫度，利用算術(shù)平均法計算被測墻體的熱阻及傳熱系數(shù)，且要求計算結(jié)果與前24個小時的計算值誤差不超過5%。現(xiàn)有的比較成熟的熱流計測量方法如圖I所示，選取待測維護結(jié)構(gòu)外墻面中心區(qū)域為待測區(qū)域，在待測區(qū)域外側(cè)均勻布置九個溫度探頭1，在待測區(qū)域內(nèi)側(cè)中心布置兩塊熱流計2，在熱流計2邊緣均勻布置溫度探頭1，熱流計2和溫度探頭I均連接至數(shù)據(jù)采集儀3。由于我國華南、華東地區(qū)冬季連續(xù)7天室內(nèi)外溫差達到10°C以上的困難很大，因此采用算術(shù)平均法的熱流計法測量精度很差且測試周期很長。另外，由于外界環(huán)境溫度的不可控性和變化性，墻體溫度隨外界環(huán)境溫度變化較大，因此準確計算出墻體熱阻比較困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種測試周期短、準確度高、成本低、簡單易行且一年四季適用的圍護結(jié)構(gòu)熱阻現(xiàn)場檢測方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種圍護結(jié)構(gòu)熱阻現(xiàn)場檢測方法，首先選取待測維護結(jié)構(gòu)外墻面中心區(qū)域為待測區(qū)域，在待測區(qū)域外側(cè)均勻布置九個溫度探頭，在待測區(qū)域內(nèi)側(cè)中心布置兩塊熱流計，在熱流計邊緣均勻布置七個溫度探頭，熱流計和溫度探頭均連接至數(shù)據(jù)采集儀，其特征在于將待測區(qū)域外側(cè)的九個溫度探頭用鋁箔紙和電熱毯覆蓋并固定，電熱毯外表面利用保溫泡沫板進行隔熱處理；將電熱毯通電并對墻體待測區(qū)域中心部位施加一個均勻穩(wěn)定的熱流；數(shù)據(jù)采集儀采集墻外表面待測區(qū)域溫度、墻內(nèi)表面待測區(qū)域溫度和通過待測區(qū)域熱流密度；將數(shù)據(jù)采集儀采集的數(shù)據(jù)導入數(shù)據(jù)分析軟件中，計算出墻體熱阻。優(yōu)選地，所述溫度探頭為PT100熱電偶溫度探頭。優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集儀采集頻率為Imin/次。優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)分析軟件運用動態(tài)分析法對采集的數(shù)據(jù)進行分析。本發(fā)明提供的一種圍護結(jié)構(gòu)熱阻現(xiàn)場檢測方法通過降低測試墻體周圍溫度波動幅度，提供了穩(wěn)定可靠的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并利用動態(tài)分析軟件進行數(shù)據(jù)處理，提高了圍護結(jié)構(gòu)熱阻計算的準確度。本發(fā)明提供的一種圍護結(jié)構(gòu)熱阻現(xiàn)場檢測方法克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，具有測試 周期短、準確度高、成本低、簡單易行的特點，且一年四季適用。


圖I為現(xiàn)有熱流計法現(xiàn)場測試示意圖；圖2為本發(fā)明提供的一種圍護結(jié)構(gòu)熱阻現(xiàn)場檢測方法現(xiàn)場測試示意圖；圖3為本發(fā)明提供的一種圍護結(jié)構(gòu)熱阻現(xiàn)場檢測方法系統(tǒng)流程圖；圖4為本實施例中外墻測試區(qū)域溫度探頭布置圖；圖5為本實施例中內(nèi)墻測試區(qū)域熱流計和溫度探頭布置圖；附圖標記說明I-溫度探頭；2_熱流計；3_數(shù)據(jù)采集儀；4-鋁箔；5_電熱毯；6_保溫泡沫板。
具體實施例方式為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以一優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。圖2為本發(fā)明提供的一種圍護結(jié)構(gòu)熱阻現(xiàn)場檢測方法系統(tǒng)流程圖，圖3為本發(fā)明提供的一種圍護結(jié)構(gòu)熱阻現(xiàn)場檢測方法現(xiàn)場測試示意圖，所述的一種圍護結(jié)構(gòu)熱阻現(xiàn)場檢測方法如下測試墻體為粘貼保溫板外保溫墻體，由20mm厚的混合砂漿抹面7mm厚抹面膠漿復合玻纖網(wǎng)格布、200_厚鋼筋混凝土墻、50_厚EPS板組成。首先，在待測墻體外墻面上中心區(qū)域選取一測試區(qū)域，區(qū)域盡量選取均勻墻面。在測試區(qū)域均勻布置9個溫度探頭1，詳細布置參照圖4，分別在距離中心探頭30cm和60cm的四周布置4個溫度探頭，總計9個溫度探頭I。溫度探頭I為PT100熱電偶溫度探頭。然后，在與測試區(qū)域位置對應的圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)墻面中心放置兩塊熱流計2，在熱流計2附近且緊靠其位置處布置7個溫度探頭1，詳細布置參照圖5。溫度探頭I緊貼于墻面，并用膠帶以十字形粘貼固定，以保證溫度探頭I和壁面溫度相同。兩塊熱流計2的側(cè)頭系數(shù)分別為 4. 3ff/ (m2 · mv)和 11. 6ff/ (m2 · mv)。將待測區(qū)域外側(cè)的九個溫度探頭I用一層鋁箔4覆蓋，并用電熱毯5完整覆蓋在鋁箔4表面并固定，電熱毯5背部表面用保溫泡沫板6嚴密覆蓋進行隔熱處理。鋁箔紙4的作用是使電熱毯5對待測區(qū)域墻壁面加熱均勻，以及防止電熱毯5熱輻射對溫度探頭I的影響。將電熱毯5通電，電熱毯5功率為100W，對墻體待測區(qū)域中心部位施加一個均勻穩(wěn)定的熱流。保溫泡沫板6將電熱毯5完全覆蓋，保溫泡沫板5、電熱毯5、鋁箔4、墻體測試區(qū)域之間均緊密接觸，無空氣夾層。待測區(qū)域在熱流計2位置處可視為一維穩(wěn)態(tài)導熱。以此加熱方式能將外墻待測區(qū)域加熱至一定溫度且不易受外界環(huán)境溫度影響，縮短了測試周期，為數(shù)據(jù)處理提供了穩(wěn)定可靠的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，提高了圍護結(jié)構(gòu)熱阻計算的準確度。熱流計2和溫度探頭I均連接至數(shù)據(jù)采集儀3，數(shù)據(jù)采集儀3采集頻率為Imin/次采集墻外表面待測區(qū)域溫度^、墻內(nèi)表面待測區(qū)域溫度t2和通過待測區(qū)域熱流密度q，采集頻率為Imin/次，采集時間為4天。將采集的數(shù)據(jù)導入數(shù)據(jù)分析軟件中，數(shù)據(jù)分析軟件運用動態(tài)分析法對采集的數(shù)據(jù)進行分析，計算出墻體熱阻為I. 12m2 · K/W，與標準墻體熱阻誤差小于5%。通過對實驗數(shù)據(jù)分析并與保溫墻體傳熱系數(shù)理論值進行比較，證明本發(fā)明提供的圍護結(jié)構(gòu)熱阻現(xiàn)場檢測方法具有很高的準確度，適用于建筑節(jié)能現(xiàn)場檢測工作。本發(fā)明數(shù)據(jù)采集部分開發(fā)了一套數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)以及遠程監(jiān)測系統(tǒng)，極大地減少測試人員的勞動強度；數(shù)據(jù)分析部分基于動態(tài)分析理論開發(fā)了傳熱系數(shù)計算動態(tài)分析軟件，針對墻體的熱惰性，根據(jù)經(jīng)驗公式將衰減因子以及延遲系數(shù)兩個概念加入數(shù)據(jù)分析中， 以減小測試結(jié)果的誤差，實現(xiàn)對圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)客觀與準確的計算。大量現(xiàn)場測試分析表明，測試時室內(nèi)需連續(xù)采暖至少7天，以使室內(nèi)環(huán)境溫度達到穩(wěn)定；測試時間至少72小時，以增加熱阻計算的精確度。本發(fā)明結(jié)合了熱流計法和熱箱法的優(yōu)點，并充分考慮到熱流計法和熱箱法的局限性，在其基礎(chǔ)上做出改良優(yōu)化，在數(shù)據(jù)處理上利用基于動態(tài)分析理論編制的數(shù)據(jù)處理軟件進行數(shù)據(jù)處理。本發(fā)明中的數(shù)據(jù)處理方法旨在對現(xiàn)有墻體熱阻計算方法做出優(yōu)化改進，在熱流計法的基礎(chǔ)上，通過降低測試墻體周圍溫度波動幅度，以及利用計算機的強大計算能力，采用動態(tài)分析法對圍護結(jié)構(gòu)熱阻進行計算，以降低熱流計法測量圍護結(jié)構(gòu)熱阻的使用要求，使其對于圍護結(jié)構(gòu)(特別是南方地區(qū))熱阻與傳熱系數(shù)的測量方便且可靠，并且在此基礎(chǔ)上，通過實時測量數(shù)據(jù)的計算，實現(xiàn)對圍護結(jié)構(gòu)的熱物性(如墻體壁面溫度場)進行二維動畫描述。其先進性在于考慮了真實環(huán)境中墻體的熱惰性，引入了時間常數(shù)對于傳熱的影響，通過動態(tài)分析法對熱流數(shù)據(jù)處理，客觀的計算圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)。通過此方法可以縮短測量時間，并且不受季節(jié)條件限制，方便進行現(xiàn)場測量。在此基礎(chǔ)上，通過對測量硬件的集成與開發(fā)，配合動態(tài)分析法軟件的開發(fā)，使其形成一套完整的圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)在線監(jiān)測系統(tǒng)，并且使該系統(tǒng)方便在野外使用，同時實現(xiàn)遠程的在線監(jiān)測。
權(quán)利要求
1.一種圍護結(jié)構(gòu)熱阻現(xiàn)場檢測方法，首先選取待測維護結(jié)構(gòu)外墻面中心區(qū)域為待測區(qū)域，在待測區(qū)域外側(cè)均勻布置九個溫度探頭(I)，在待測區(qū)域內(nèi)側(cè)中心布置兩塊熱流計(2)，在熱流計(2)邊緣均勻布置七個溫度探頭(1)，熱流計(2)和溫度探頭(I)均連接至數(shù)據(jù)采集儀(3)，其特征在于將待測區(qū)域外側(cè)的九個溫度探頭(I)用鋁箔紙(4)和電熱毯(5)覆蓋并固定，電熱毯(5)外表面利用保溫泡沫板(6)進行隔熱處理；將電熱毯(5)通電并對墻體待測區(qū)域中心部位施加一個均勻穩(wěn)定的熱流；數(shù)據(jù)采集儀(3)采集墻外表面待測區(qū)域溫度、墻內(nèi)表面待測區(qū)域溫度和通過待測區(qū)域熱流密度；將數(shù)據(jù)采集儀(3)采集的數(shù)據(jù)導入動態(tài)分析軟件中，計算出墻體熱阻。
2.如權(quán)利要求I所述的一種圍護結(jié)構(gòu)熱阻現(xiàn)場檢測方法，其特征在于所述溫度探頭(I)為PTlOO熱電偶溫度探頭。
3.如權(quán)利要求I所述的一種圍護結(jié)構(gòu)熱阻現(xiàn)場檢測方法，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集儀(3)采集頻率為Imin/次。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種圍護結(jié)構(gòu)熱阻現(xiàn)場檢測方法，選取待測維護結(jié)構(gòu)外墻面中心區(qū)域為待測區(qū)域，在待測區(qū)域外側(cè)布置九個溫度探頭，在待測區(qū)域內(nèi)側(cè)布置兩塊熱流計和七個溫度探頭，熱流計和溫度探頭均連接至數(shù)據(jù)采集儀，其特征在于將待測區(qū)域外側(cè)的溫度探頭用鋁箔紙、電熱毯、保溫泡沫板覆蓋并固定，將電熱毯通電；數(shù)據(jù)采集儀采集墻外表面待測區(qū)域溫度、墻內(nèi)表面待測區(qū)域溫度和通過待測區(qū)域熱流密度；將采集的數(shù)據(jù)導入數(shù)據(jù)分析軟件中，計算出墻體熱阻。本發(fā)明提供的一種圍護結(jié)構(gòu)熱阻現(xiàn)場檢測方法克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，具有測試周期短、準確度高、成本低、簡單易行的特點，且一年四季適用。
文檔編號G01N25/20GK102778473SQ20121023873
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者劉赟, 石虬, 鄒鉞 申請人:東華大學