本发明专利技术涉及一种用于测定屋顶绿化导热系数的装置和方法,包括：密闭测试室，该密闭测试室顶部设有加热器(1)，底部设有水样对照模块(6)，该水样对照模块(6)和待测试屋顶绿化或墙体绿化模块(3)上下表层均设有温度传感器。通过非接触加热器的热空气扩散方式对密闭的空间进行加热，需测定的屋顶绿化模块和相同规格的水样对照模块放置在密闭空间的底部地面上，热流向下传导，在屋顶绿化上下表层温度差达到稳定后，即可参照已知水样对照来计算出屋顶绿化的导热系数。与现有技术相比，本发明专利技术避免了热源接触对植物的伤害，在测试时只需记录稳态时测试样品的上下温度差，可应用于各种非均质的复杂结构材料的导热系数测定。的复杂结构材料的导热系数测定。的复杂结构材料的导热系数测定。
【技术实现步骤摘要】
一种用于测定屋顶绿化导热系数的装置和方法
[0001]本专利技术属于建筑节能隔热材料的导热系数测定领域，具体涉及一种可用于测定屋顶绿化和墙体绿化导热系数的方法及其装置。
技术介绍
[0002]建筑消耗了全球40％左右的能源、贡献了30％以上的碳排放，因此建筑节能减排是必须克服的重要障碍。屋顶绿化和墙体绿化不仅具备良好的生态提升和人居环境改良效果，而且还具有很好的建筑隔热效应。在夏季屋顶绿化和墙体绿化能够阻隔太阳热辐射从建筑屋顶或墙体向室内的传导，降低室内温度，从而减少夏季空调的使用和能耗；在冬季能够有效减少室内温度和热量的散失，提升冬季建筑的保温效应，从而减少冬季的取暖能耗。
[0003]建筑隔热材料的导热系数是节能建筑设计与建造不可或缺的最基础热工数据，是评价各种建筑材料保温性能优劣最重要的技术指标，建筑师需要针对不同材料的导热系数进行计算来设计并实现建筑的节能目标。对节能建筑来说，屋顶绿化和墙体绿化也是有效的建筑隔热材料，在节能建筑的设计时，需要了解其导热系数等热工基础数据，才能根据相应的节能效应来进行设计，从而达到建筑节能的预定设计目标。
[0004]目前建筑隔热材料的导热系数可采用现有的导热系数测定仪器来测定，国际和国内的建筑材料导热系数测定标准基本上都采用了稳态热流法，如：美国的ASTMC177
‑
2013(Standard test method for steady
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state heat flux measurements and thermaltransmission properties by means of the guarded
‑
hot
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plate)和中国的GB/T 10294
‑
2008 (绝热材料稳态热阻及有关特性的测定
‑
防护热板法)。这些方法测定的原理是通过设置热板和冷板，将测试的样品放置在热板与冷板之间，等机箱温度与冷热板温度稳定后，测试样品中的热流达到稳定状态，通过施加到热板上的能量、样品与热板和冷板接触面的温度梯度、测试样品的厚度，通过傅里叶热量公式则可以计算出保温材料的导热系数，即：Q＝λ
×
S
×△
T/h。其中Q为测试材料传递的热量，单位为W；λ为导热系数，单位为W/m
°
K；S为测试材料与热板和冷板的接触面积，单位为m2；
△
T为样品与热板和冷接触面的温度差，单位为℃或
°
K；h为测试样品的厚度。稳态热流法测定导热系数具有准确、稳定等优点，但测定的耗时太长，每个样品的测试时间长达24小时(ASTM C177
‑
2013)，有些研究为了获得更稳定精确的数据，甚至提出需延长到48小时(Alengaram et al.,2013)。为了寻求测定的快速高效，有些测定采用了动态热流法，如：热脉冲法、热线法。其原理是通过在测试样品中导入热源，样品内各位点的温度会随导热时间而变化，通过检测温度的变化，来计算样品的导热系数。
[0005]无论是稳态热流法，还是动态热流法，测试样品都需要与热源直接触。稳态热流法是样品与热板直接接触，动态热流法是样品与加热器直接接触，或是将热线直接插入样品中。这些导热系数的测定方法都不能应用于屋顶绿化和墙体绿化，因为：
①
屋顶绿化和墙体绿化的主体是绿化植物，与热板、加热器直接接触(或热线插入) 都会直接灼伤植物，甚至烧死植物；
②
屋顶绿化或墙体绿化的植物层非常疏松，无法将其夹紧并固定在测定仪器的
热板与冷板之间进行测量；
③
屋顶绿化或墙体绿化由栽培基质和绿色植物两大部分组成，是完全不均匀的质地结构，目前的稳态热流法和动态热流法只能测定质地均一的建筑材料，不能用于非均质的屋顶绿化或墙体绿化的导热系数测定。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可用于测定屋顶绿化和墙体绿化导热系数的方法和装置。
[0007]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种用于测定屋顶绿化导热系数的装置，包括：密闭测试室，该密闭测试室顶部设有加热器，底部设有水样对照模块，该水样对照模块上表层设有温度传感器a，下表层设有温度传感器b，待测试屋顶绿化或墙体绿化模块设置在密闭测试室底部，其上表层设有温度传感器c，下表层设有温度传感器d。
[0008]进一步地，所述水样对照模块与待测试屋顶绿化或墙体绿化模块的大小、面积和厚度均相同。
[0009]进一步地，所述水样对照模块与待测试屋顶绿化或墙体绿化模块均与密闭测试室底部地面完全接触，不留空间，防止热空气渗入底部传导，影响测定的精确度。
[0010]本专利技术还提供一种采用所述装置测定屋顶绿化导热系数的方法，该方法为非接触的稳态热流法，即：热源与需测定的屋顶绿化或墙体绿化不接触，加热器的热流通过空气扩散方式对密闭测试室进行加热，需测定的屋顶绿化或墙体绿化模块放置在密闭的空间的地面上，热流通过屋顶绿化或墙体绿化的植物层、栽培基质层自上而下的向下传导，同样热流通过水样对照模块自上而下的向下传导，通过记录水样对照模块与待测试屋顶绿化或墙体绿化模块的上表层温度和下表层温度，在其上下温度差达到稳定后，即可计算出待测试屋顶绿化或墙体绿化模块的导热系数。
[0011]在屋顶绿化或墙体绿化导热系数测定时，设置一个与屋顶绿化或墙体绿化模块同样大小、面积、厚度的水样对照模块，通过已知导热系数的水样对照作为参照来计算屋顶绿化或墙体绿化的导热系数，从而避免热流横向流动、水分蒸散等所带来的测定系统误差。
[0012]进一步地，具体包括以下步骤：
[0013]S1、打开加热器开关，对密闭测试室加热，热量随空气扩散向下传导；
[0014]S2、每分钟记录温度传感器c，温度传感器d、温度传感器a，和温度传感器b 的温度变化情况；
[0015]S3、当待测试屋顶绿化或墙体绿化模块上下表面温度差达到稳态后，计算得出待测试屋顶绿化或墙体绿化模块的导热系数。
[0016]进一步地，步骤S3的计算方法如下：
[0017]λ
屋顶绿化
＝λ
水
×△
T
水
/
△
T
屋顶绿化
，
[0018]其中λ
屋顶绿化
为待测试屋顶绿化或墙体绿化模块的导热系数，
[0019]λ
水
为水样对照模块的导热系数，
[0020]△
T
水
为水样对照模块的上表层和下表层温度差；
[0021]△
T
屋顶绿化
为待测试屋顶绿化或墙体绿化模块的上表层和下表层温度差。
[0022]进一步地，步骤S3所述待测试屋顶绿化或墙体绿化模块上下表面温度差达到稳态为温度传感器c与温度传感器d测得的温度差恒定本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于测定屋顶绿化导热系数的装置，其特征在于，包括：密闭测试室，该密闭测试室顶部设有加热器(1)，底部设有水样对照模块(6)，该水样对照模块(6)上表层设有温度传感器a(7)，下表层设有温度传感器b(8)，待测试屋顶绿化或墙体绿化模块(3)设置在密闭测试室底部，其上表层设有温度传感器c(4)，下表层设有温度传感器d(5)。2.根据权利要求1所述的用于测定屋顶绿化导热系数的装置，其特征在于，所述水样对照模块(6)与待测试屋顶绿化或墙体绿化模块(3)的大小、面积和厚度均相同。3.根据权利要求1所述的用于测定屋顶绿化导热系数的装置，其特征在于，所述水样对照模块(6)与待测试屋顶绿化或墙体绿化模块(3)均与密闭测试室底部地面完全接触，不留空间。4.一种采用权利要求1
‑
3任一所述装置测定屋顶绿化导热系数的方法，其特征在于，该方法为非接触的稳态热流法，加热器(1)的热流通过空气扩散方式对密闭测试室进行加热，热流通过水样对照模块(6)与待测试屋顶绿化或墙体绿化模块(3)自上而下的向下传导，通过记录水样对照模块(6)与待测试屋顶绿化或墙体绿化模块(3)的上表层温度和下表层温度，在其上下温度差达到稳定后，即可计算出待测试屋顶绿化或墙体绿化模块(3)的导热系数。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1、打开加热器(1)开关，对密闭测试室加热，热量随空气扩散向下传导；S2、每分钟记录温度传感器c(4)，温度传感器d(5)、温度传感器a(7)，和温度传感器b(8)的温度变化情况；S3、当待测试屋顶绿化或墙体绿化模块(3)上下表面温度差达到稳态后，计算得出待测试屋顶绿化或墙体绿化模块(3)的导热系...
【专利技术属性】
技术研发人员：王兆龙，陈秋逸，邓倩琳，朱兰，储宝华，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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