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建筑物围护结构传热系数现场检测技术的探讨

2019/05/26 来源:云浮信息港

导读

建筑物围护结构传热系数现场检测技术的探讨许 鸣 常州市建筑科学研究院有限公司 1 现有围护结构传热系数现场检测方法 1.1热流计法 该

建筑物围护结构传热系数现场检测技术的探讨

许 鸣 常州市建筑科学研究院有限公司 1 现有围护结构传热系数现场检测方法 1.1热流计法 该方法采用热流计及温度传感器测量通过构件的热流值和表面温度,通过计算得出其热阻和传热系数。当热流通过建筑物围护结构时,由于其热阻存在,在围护结构厚度方向的温度梯度为衰减过程,使该围护结构内外表面具有温差,利用温差与热流量之间的对应关系进行热流量测定。建筑物围护结构的热流量可以通过在该围护结构表面安装平板状热流计测量,由于热流计热阻一般比被测围护结构的热阻小得多,当被测围护结构背面贴上热流计后,传热工况影响较小,可以忽略不计。其检测原理为:要求通过热流计的热流E即是通过被测对象的热流,并且这个热流平行于温度梯度方向,即通过热流计的热流为一维传导,不考虑向四周的扩散,这样同时测出热流计冷端温度和热端温度,可计算出被测对象的热阻和传热系数。 R=(t2-t1)/E*C K=1/(Ri+R+Re) 式中:K-被测物的传热系数,W/(m2.K) R-被测物的热阻,m2.K/ W Ri-被测物的内表面热阻,m2.K/ W Re-被测物的外表面热阻,m2.K/ W E-被测物的热流计读数,mV C-热流计测头系数,W/() 1.2 热箱法 该方法是测定热箱内电加热器所发出的全部通过围护结构的热量及围护结构冷热表面温度。其检测原理为:用人工制造一个一维传热环境,被测部位的内侧用热箱模拟采暖建筑室内条件并使热箱内和室内空气温度保持一致,另一侧为室外自然条件,维持热箱内温度高于室外温度8℃以上,这样被测部位的热流总是从室内向室外传递,当热箱内加热量与被测部位的传递热量达平衡时,通过测量热箱的加热量得到被测部位的传热量,经计算得到被测部位的传热系数。 1.3 红外热像仪法 该方法通过摄像仪可远距离测定建筑物围护结构的热工缺陷,测得的各种热像图表征有热工缺陷和无热工缺陷的各种建筑物构造,用于在分析检测结果时作对比参考。 以上三种检测方法中,热流计法具有稳定、易操作、精度高、重复性好等优点,国际标准ISO 9869《建筑构件热阻和传热系数的现场测量》、美国标准ASTM C 1046 《建筑围护结构构件热流和温度的现场测量》和ASTM C 1155 《由现场数据确定建筑围护结构构件热阻》都对热流计法做了详细规定,被大家所接受;热箱法在国内尚属研究阶段,其局限性是比较明显的,热桥部位无法测试,而又未发现有关热箱法的国际标准或国内权威机构的标准;而红外热像仪法只能定性分析而不能量化指标。经过分析比较,笔者认为,热流计法是目前国内外比较成熟的检测方法,且已经得到广泛的应用。 2 热流计法所用主要仪器设备 2.1 温度热流自动巡回检测仪:该仪器为数据采集仪,可以测量多路温度值和热流值,实现巡回或定点显示、存储、打印等功能,并且可以将存储数据上传给计算机进行处理。 2.2 热流计:使用温度100℃以下,标定误差不大于5%。 2.3 温度传感器:采用热电偶,测量温度范围为-5~100℃,分辨率为0.1℃,不确定度为-0.5~0.5℃。 2.4 风速计、温湿度计、太阳辐射仪等。 3 热流计法测试构件热阻和传热系数的误差分析 热流计法用热电偶测量温度,用热流计测量热流,然后计算出被测量结构的传热阻。但是测定的结果与理论计算的结果往往有差别,原因主要是: 热电偶选材不好,制作不规范和使用不当等,都会引起寄生电势,增加测量误差;热流计在使用时,需要粘贴在被测构件表面上,由于改变了表面原有的热状态,所以必然引起构件内部和热流计周围温度场与实际情况不符,这就是热流计测量误差;巡检仪本身存在误差; 测试现场存在较强的电磁场;测试期间天气不稳定,达不到“一维稳定传热”的要求,这是引起误差的另一个主要原因; 围护结构未干透,热桥影响也会引起测量误差。 4 结论与建议 经过多位专家的交流和多项数据的分析,作者认为当人为可以实现较大温差的一维传热过程时,采用热流计法可以得到较准确的传热系数测试结果,且不受季节限制。采集测试数据时,应尽量在传热过程基本达到稳定条件后再进行。 据此, 建议采集日落后至日出前的数据来提高测量精度;同时,建议采用“双面热流计法”来提高测量精度。 通过研究还发现,虽然热流计法可以对围护结构传热系数进行较准确的现场实测,但是要实现一维传热过程需要时间较长,这使得节能建筑现场实测工作受到比较大的限制,所以,为了推进建筑节能工作的发展,我们需要积极研究开发更新、更快以及更准确的建筑节能现场检测方法。

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