一种建筑墙体热阻现场测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出的一种建筑墙体热阻现场测试装置及方法，测试装置包括加热板，温度控制器，以及温度传感器、热流传感器和保温板各两个；第一温度传感器、第一热流传感器、加热板和第一保温板均贴设于被测墙体热侧，第二温度传感器、第二热流传感器和第二保温板均贴设于被测墙体冷侧，第二保温板中部设有作为热流一维通道的通孔，第二温度传感器和第二热流传感器均位于该通孔内。测试方法是通过定量确定墙体冷热两侧一维传热区域大小，并通过测量并记录墙体冷热两侧一维传热区的表面温度以及该一维传热区通过的热流密度，计算得墙体当量热阻。本发明专利技术通过设置有利于热流集中通过的一维通道，并采用两阶段加热法，可快速建立稳态传热，有效缩短测试时间。

【技术实现步骤摘要】
一种建筑墙体热阻现场测试装置及方法
本专利技术属于建筑墙体热阻测试领域，特别涉及一种现场测试建筑物墙体热阻现场测试装置及方法。
技术介绍
我国建筑能耗占全国能耗总量的比例超过20％，且建筑面积总量巨大，建筑节能成为建筑行业的必然趋势。采暖、通风和空调的能耗占建筑能耗的一大部分，其中供冷供暖能耗的20％-50％是由建筑围护结构传热引起。建筑墙体作为主要围护结构构件，热阻是衡量墙体保温性能好坏的重要指标，也是计算墙体散热量的主要依据。墙体实际性能与设计值可能不一致，尤其是建筑物投入使用较长时间后，由于受潮、材料破坏等各种原因，实际热工性能可能与设计值相去较远，因此建筑墙体热阻的确定不能仅依靠设计图纸、施工资料等，而需要进行现场检测。现场准确测定围护结构热阻将广泛应用于绿色建筑后评估、既有建筑节能改造、模拟软件应用等诸多方面。目前建筑墙体热阻现场检测方法中，常用的方法有热流计法、热箱法、冷热箱法等。热流计法所需测试仪器简单，包括热电偶、热流计、数据采集仪等，测试墙体内外表面的温度和通过墙体的热流密度，计算得到墙体的热阻。当墙体两侧有一定温差且为一维传热时检测结果较准确，往往是在冬天供暖房间内外存在较大温差时才能进行测试，或者需要对密闭房间进行长时间加热才可达到稳态传热，因此对测试季节和测试时长(一般为3-7天)都提出了较高要求。热箱法是热流计法基础上的改进，利用恒温箱可以将箱内温度控制在恒定值，人为营造墙体两侧表面的温度差，测试墙体内外表面的温度和通过墙体的热流密度，计算得到墙体的热阻。冷热箱法是在墙体一侧表面安装热箱，同时在另一侧表面加设冷箱，条件相对苛刻。热箱法和冷热箱法测试可以不受季节限制，但由于对墙体进行局部加热，实际墙体导热过程存在向侧向失热的三维效应，不利于一维传热的快速建立，必然会对一维假设下的测试结果造成误差。为了削弱三维传热的影响，箱体设备很大(面积至少为1m×1m)，且墙体现场由于门窗梁柱形成热桥等原因可能没有足够的适宜空间进行大面积加热，导致安装和操作不方便。另外，冷/热箱体积较大也造成检测过程中大量的制冷/加热能耗。因此，需要针对上述问题对现有技术进行创新。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种建筑墙体热阻现场测试装置及方法。具有构造简单、安装使用方便、测量时间短等特点。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提供了一种建筑墙体热阻现场测试装置，其特征在于，包括加热板，温度控制器，以及温度传感器、热流传感器和保温板各两个；其中，第一温度传感器、第一热流传感器、加热板和第一保温板均贴设于被测墙体热侧，所述第一温度传感器和第一热流传感器紧贴被测墙体热侧墙壁且被所述加热板完全覆盖，所述加热板被所述第一保温板完全覆盖，所述温度控制器与所述加热板电连接；第二温度传感器、第二热流传感器和第二保温板均贴设于被测墙体冷侧，所述第二保温板中部设有作为热流一维通道的通孔，第二温度传感器和第二热流传感器均位于该通孔内且分别与第一温度传感器和第一热流传感器正对设置。本专利技术还提出利用上述建筑墙体热阻现场测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将所述建筑墙体热阻现场测试装置安装于满足要求的被测墙体上；开启该建筑墙体热阻现场测试装置，采用两阶段加热法对被测墙体进行加热，第一阶段设定为恒定温度T1以快速提升墙体内部温度，该阶段持续时间为0.5～8h；第二阶段设定为所需加热温度T2；两阶段设定温度满足以下公式：10℃≤T2-Tc≤27℃T1-T2≥10℃式中：Tc为被测墙体冷侧的表面温度；上述加热过程中按照设定频率采集和记录所有测试数据，记录间隔时长不大于1min；2)根据步骤1)采集的测试数据判断是否达到近似稳态传热，若达到近似稳态传热，即要同时满足：(a)0.5h内，冷侧温度变化绝对值不超过0.5℃；(b)0.5h内，冷侧和热侧的热流密度变化均不超过20％，则执行步骤3)；若未达到近似稳态传热则等待直到达到近似稳态传热，执行步骤3)；其中，被测墙体的测试区域内任一点在任意时刻的温度T(x，τ)通过以下公式计算：式中，x为被测墙体的测试区域内任一点至热侧测试区域中心的距离；τ为当前加热时刻；a为被测墙体的导温系数；Th为被测墙体热侧的表面温度；T0为加热初始时刻被测墙体热侧的表面温度；T′c为被测墙体冷侧的表面温度的变化率；n为从1开始的连续正整数；t为时间积分变量，t∈[0，τ]；3)取进入近似稳态后任意10min的采集数据，按照下式计算被测墙体的热阻：式中，R为被测墙体的热阻；为τ时刻被测墙体热侧表面的温度测量值；为τ时刻被测墙体冷侧表面的温度测量值；为τ时刻被测墙体热侧热流密度测量值；为τ时刻被测墙体冷侧热流密度测量值。本专利技术的特点及有益效果：1、本专利技术中一维传热区达到近似稳态传热，可以提高采用傅里叶导热定律计算的结果精度，计算简单，减小了墙体传热三维效应造成的测试误差。2、与现有的测量装置相比，由于在墙体未加热侧壁面装设了热流一维通道，有利于热流集中从一维通道中通过，降低从热流计四周区域的散失，从而快速建立稳态传热过程，测试时间得以有效缩短。3、本专利技术采用两阶段加热法，第一阶段设定加热温度高于第二阶段，有利于快速达到近似稳态传热状态，缩短测试时间。4、本专利技术采用加热板作为热源，所需加热板最小尺寸与传统热箱法相比显著减小，大大减小了对被测墙体所需安装面积的要求，装置体积和重量比传统热箱轻便，安装过程操作简单，节约检测人力成本，降低检测过程中的能耗，便于推广利用。附图说明图1为本专利技术的墙体热阻现场测试示意图。图2为本专利技术实施例的测试数据曲线示意图。图3为墙体热阻测试过程中墙体传热侧剖面以及一维传热区大小确定的示意图。图4为墙体热阻测试时有无热流一维通道装置的墙体内部热流侧剖面示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术的保护范围。为了更好地理解本专利技术，以下详细阐述本专利技术提出的一种建筑墙体热阻现场测试装置及方法的应用实例。本专利技术实施例的一种建筑墙体热阻现场测试装置，其整体结构参见图1，包括加热板3、两个温度传感器(1和7)、两个热流传感器(2和8)和两个保温板(4和9)。其中，第一温度传感器1和第二温度传感器7，以及第一热流传感器2和第二热流传感器8均分别紧贴被测墙体10热侧和冷侧的墙壁且正对设置；加热板3贴设于被测墙体10热侧并完全覆盖第一温度传感器1和第一热流传感器2；第一保温板4贴设于被测墙体10热侧并完全覆盖加热板3；加热板3通过电线5与温度控制器6连接，由该温度控制器6控制加热板3的温度；由加热板3、第一温度传感器1、第一热流传感器2和第一保温板4构成加热装置，通过该加热装置能在被本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种建筑墙体热阻现场测试装置，其特征在于，包括加热板，温度控制器，以及温度传感器、热流传感器和保温板各两个；其中，第一温度传感器、第一热流传感器、加热板和第一保温板均贴设于被测墙体热侧，所述第一温度传感器和第一热流传感器紧贴被测墙体热侧墙壁且被所述加热板完全覆盖，所述加热板被所述第一保温板完全覆盖，所述温度控制器与所述加热板电连接；第二温度传感器、第二热流传感器和第二保温板均贴设于被测墙体冷侧，所述第二保温板中部设有作为热流一维通道的通孔，第二温度传感器和第二热流传感器均位于该通孔内且分别与第一温度传感器和第一热流传感器正对设置。/n

【技术特征摘要】
1.一种建筑墙体热阻现场测试装置，其特征在于，包括加热板，温度控制器，以及温度传感器、热流传感器和保温板各两个；其中，第一温度传感器、第一热流传感器、加热板和第一保温板均贴设于被测墙体热侧，所述第一温度传感器和第一热流传感器紧贴被测墙体热侧墙壁且被所述加热板完全覆盖，所述加热板被所述第一保温板完全覆盖，所述温度控制器与所述加热板电连接；第二温度传感器、第二热流传感器和第二保温板均贴设于被测墙体冷侧，所述第二保温板中部设有作为热流一维通道的通孔，第二温度传感器和第二热流传感器均位于该通孔内且分别与第一温度传感器和第一热流传感器正对设置。


2.根据权利要求1所述的建筑墙体热阻现场测试装置，其特征在于，所述加热板的形状具有对称性，且该加热板的边界能完全覆盖一个圆形区域的边界，该圆形区域的直径L满足：L≥0.5δ+0.15，δ为被测墙体的厚度；所述第一保温板的边长L1和厚度δ1满足：L1≥L+0.05，δ1≥0.30；所述第二保温板的边长L2和厚度δ2满足：
L2≥L





3.根据权利要求1所述的建筑墙体热阻现场测试装置，其特征在于，所述第一温度传感器和第一热流传感器集成在加热板的表面中心且彼此接触，所述加热板与第一保温板彼此接触；所述第二温度传感器和第二热流传感器与第二保温板内通孔的侧壁不接触。


4.一种利用权利要求1～3中任意一项所述的建筑墙体热阻现场测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将所述建筑墙体热阻现场测试装置安装于满足要求的被测...

【专利技术属性】
技术研发人员：王馨，寇方铖，莫金汉，李浩，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11