一种适用于夏热冬暖地区的建筑墙体表观传热系数现场检测方法技术

本发明专利技术公开了一种新型墙体围护结构表观传热系数现场检测系统的加热装置，主要包括均热板，柔性电加热线圈层，外隔热材料层，内隔热材料层及电功率调节器等组成。其中，均热板紧靠在待测墙体表面上，可均匀加热墙体。在均热板的四周放置内隔热材料层。内隔热材料层位于墙面和均热板之间。柔性电加热线圈层放置在均热板背面。外隔热材料层放置在柔性电加热线圈层背面，可隔绝从加热线圈产生的热量从背部散失。此设备适用于在墙体围护结构表观传热系数现场检测时的加热。此加热装置总重量轻，电加热功率易于调节。可根据检测现场的墙体实际尺寸添减均热板的数量，且装卸快捷，适合搬运。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及建筑的检测，特别是涉及一种适用于夏热冬暖地区的建筑墙体表观传热系数的现场检测方法。
技术介绍
各类建筑能耗是总能源消耗的重要方面。为推进建筑节能技术，对建筑维护结构的检测是其中的重要内容。国家和地方都颁布了一系列建筑节能检测标准，如《采暖居住建筑节能检测标准》(JGJ132-2001)、北京市《民用建筑节能现场检验标准》和上海市《住宅建筑节能检测评估标准》等。其中，建筑维护结构的传热系数检测是一项重要的指标。 本专利技术所述的建筑墙体表观传热系数的定义是，当建筑墙体两侧空气温差为IK(热力学温度)时，在单位时间内通过墙体表面单位面积的传热量(J)。目前对建筑墙体表观传热系数现场检测的方法主要是采用热流计法和热箱法。热流计法的基本原理是，在检测前将热流计安装在被测墙体的内表面，在热流计周围布置若干热电偶，同时在墙体外侧表面对称位置布置若干热电偶。直接将热电偶和热流计的测量值采集到计算机中。通过数据处理和计算，即可得到被测墙体的传热系数。热流计法是完全基于待测墙体内外测自然环境条件下所呈现的传热系数。在测量过程中墙体内外侧气温的变化、墙体的蓄热和放热过程都会干扰测量的准确性。为了保证热流计法测量值的准确性，上海市《住宅建筑节能检测评估标准》(DG/TJ08-801-2004)提出对热流计法测量的限制要求。其中包括热流计法进行现场检测在冬季进行，平均室内外空气温差大于15°C，室内加热稳定后持续时间不少于72小时。这些限制条件使得热流计法更适用于北方，室内外气温差距较大的地区。而且，热流计法要求的测试时间较长，测量精度和稳定性容易受到环境影响。热箱法主要应用于室内气温高于室外气温8°C以上的环境条件下。测试时，在待测墙体的内侧表面安装一个热箱，箱内设置加热元件并通过辅助控制装置使得箱内温度与室内气温保持一致。在墙体外侧为室外自然环境。在热箱内、墙体外侧表面布置若干热电偶。通过数据采集记录热箱加热量、热箱内温度和室外温度测量值。热箱法用记录热箱的加热量代替待测墙体传热量，减少了直接用热流计测量传热量时所受到的环境温度变化的影响。热箱法适用于春、秋和冬季测量。由于热箱法是基于室内外自然环境温差下求得建筑墙体的传热系数，所以也要求测试时间在72小时以上。热箱法的另外一个缺陷是热箱的箱体较大(常见为ImX I. 2m)，较难找到合适的测试建筑外墙的场地。此外还有其他现场检测建筑墙体传热系数的方法，专利申请号200610028865. 4。此专利介绍了一种建筑墙体传热系数的现场检测方法。该方法通过加热装置及其控制设备对被测墙体应用常功率平面热源进行恒定加热，在被测区域内形成一局部稳定均匀热流，然后使墙体在人工构造的稳定状态下进行检测，然后巡回采集墙内外温度、被测区域上自墙内向墙外通过墙体外表面的热流密度和环境气温，并且与预先建立且存储在计算机中的墙体传热系数样本数据库进行比较分析，最后得到被测墙体的传热系数。此专利适用于室内外温差较小的南方地区。但这个方法也有较多的测量条件约束，特别是对测量过程具有较为严格的要求。首先，这种检测方法是基于一种稳态的墙体内外侧传热条件下进行的检测。在测量时要求人工构造一种稳定传热状态。因此，测量结果的准确性大幅度依赖于检测时在墙体内部是否存在一个局部稳定均匀的热流。也就是说，获得测量结果时，墙体内的温度场须处于稳定状态。所以，这种检测方法所需的总检测时间虽然较前述的“热流计法”和“热箱法”有所减少，但仍然需要较长的热流稳定时间以保证墙体内的处于稳定传热状态。特别是在夏热冬暖地区，由于室外气温常年较高，尤其在夏季，即使在保持室内外通风条件下，室外墙体表面温度也一般高于室内墙体表面温度5°C以上。在此条件下，墙体内部不易形成稳定的传热状态，从而无法采用此类专利所提出的方法。其次，该专利提出的检测方法对室外热流计和热电偶测温元件无遮阳板要求，在白天测量时很容易受到阳光辐射的影响。再次，该专利提出的检测方法对加热装置的控制采用了一种常功率的加热控制方式。这种加热控制方式目的在于保持某种加热功率，而不能保持墙表面温度按照设定温升规律变化，也不适用于在加热墙体表面的恒温控制。第四，该专利提出的检测方法中，建立样本数据库并非基于待测墙体的设计图纸所绘制的墙体为标准样本；而是以多种已知传热系数的样品墙体为对象，在墙体两侧空气温度不大于5°C的条件下，根据其检测方法反复测量所获得的数据构成样本库。第五，该专利提出的检测方法中，在数据处理和计算墙体传热系数 值时并不涉及待测墙体的实测厚度、测量区域与周围窗体、门、梁、柱、天花板和地板的距离尺寸。而加热区域与周围的窗体、门、梁、柱、天花板和地板的位置都对墙体内部是否能形成稳定的传热状态有影响。所以，该专利在现场检测时不宜应用于门窗附近(如窗体下面)墙体的传热系数测量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种快速、准确测量夏热冬暖地区的建筑墙体表观传热系数现场检测方法。本专利技术通过一种可控加热墙体内表面的方式在墙体内部建立非稳态传热状态。通过对待测墙体在非稳态传热过程中所反映出的温度、热流密度等参数的测量，达到获得待测墙体的表观传热系数的目的。本专利技术所提出的检测方法具有测试时间短、测试结果稳定、准确，现场检测的墙体位置可以在门窗附近，可适用于室内外温差大于5°C的夏热冬暖地区的常年(四季)检测要求。为了达到上述目的，本专利技术采取了如下技术方案一种适用于夏热冬暖地区的建筑墙体表观传热系数的现场检测方法，采用热电阻、热流计板、墙体加热装置及其配套控制系统、测量信号数据采集系统对待测墙体进行检测。在获得温度、热流密度和环境气温随时间的变化值后，首先进行数据筛选和处理，然后与存储在数据库中的样本数据进行比较和分析，最后辨识出被测墙体的表观传热系数。其特征在于，该方法包括以下步骤(I)布置检测装置首先将标定好的两个热流计板分别贴在待检测墙体内、外侧墙壁面被测区域的几何中心位置；然后将多支热电阻按照特定的分布形式贴在待检测墙体内、外侧墙壁面上；再将柔性加热装置安置在内侧墙表面上；在室内外各布置一只热电阻，检测环境气温的变化；上述的热电阻、热流计板、加热装置所附加的温度控制系统都连接到数据采集系统，以进行信号通讯；(2)对待测墙体进行加热通过加热装置所附加的温度控制系统控制加热源，对待测墙体内侧壁面进行缓慢变化的均匀加热过程；在加热过程中，控制系统调节加热装置所施加的加热功率缓慢变化，实现墙体内侧表面的测量温度按照特定的温升速率进行有规律的变化；(3)测量信号的数据采集加热开始前一段时间就开启数据采集；待数据采集稳定运行后，开启加热；(4)数据筛选和处理对数据采集系统所获得的数据进行数据筛选和处理；数据筛选是对异常测量数据进行剔除，并根据特定的筛选规则，选出所需下一步处理的数据；通过数据处理对作进一步处理后得到能表征墙体内、外传热变化规律的特征值作为预备辨识的准备数据； (5)建立墙体传热系数样本数据库以待测墙体的设计图纸所绘制的墙体为第一个“辨识对象”;通过改变组成墙体各层材料的厚度、各层材料的传热性质等物理参数构成更多的“辨识对象”；不同的测试环境温度和墙内侧温度、墙内侧热流的变化规律相关参数(也就是特征值)，可构成多种“测试条件”;每本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于夏热冬暖地区的建筑墙体表观传热系数现场检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：（1）布置检测装置：首先将标定好的两个热流计板分别贴在待检测墙体内、外侧墙壁面被测区域的几何中心位置；然后将多支热电阻按照特定的分布形式贴在待检测墙体内、外侧墙壁面上；再将柔性加热装置安置在内侧墙表面上；在室内外各布置一只热电阻，检测环境气温的变化；上述的热电阻、热流计板、加热装置及其所附加的温度控制系统都连接到数据采集系统，以进行信号通讯；（2）对待测墙体进行加热：通过加热装置所附加的温度控制系统控制加热源，对待测墙体内侧壁面进行缓慢变化的均匀加热过程；在加热过程中，控制系统调节加热装置所施加的加热功率缓慢变化，实现墙体内侧表面的测量温度按照特定的温升速率进行有规律的变化；（3）测量信号的数据采集：加热开始前一段时间就开启数据采集；待数据采集稳定运行后，开启加热；？（4）数据筛选和处理：对数据采集系统所获得的数据进行数据筛选和处理；对筛选后得到的数据作进一步处理后得到能表征墙体内、外传热变化规律的特征值作为预备辨识的准备数据；（5）建立墙体传热系数样本数据库：以待测墙体的设计图纸所绘制的墙体为第一个“辨识对象”；通过改变组成墙体各层材料的厚度、各层材料的传热性质等物理参数构成更多的“辨识对象”；不同的测试环境温度和墙内侧温度、墙内侧热流的变化规律相关参数（也就是特征值），可构成多种“测试条件”；每一种“辨识对象”和一种“测试条件”组合就构成一个“待计算样本”；对多个“待计算样本”进行墙体三维非稳态传热计算，就可获得该样本对应的墙体表观传热系数值和墙外侧温度随时间的变化规律的特征值、墙外侧热流密度随时 间的变化规律的特征值；将每个“待计算样本”相关物理参数，及其能表征墙体内、外传热变化规律的特征值与其对应的墙体表观传热系数值组合起来，构成一个样本，放入待测墙体的墙体传热系数样本数据库；（6）辨识获得墙体传热系数值：将步骤（4）所获得的预备辨识的准备数据作为输入数据的一部分；再实际测量待测墙体厚度、加热区域的几何中心位置与周围窗体、门、梁、柱及天花板和地板的距离尺寸等物理参数作为输入数据的另一部分；基于步骤（5）建立的墙体传热系数样本数据库中的样本数据，采用适当的辨识方法，获得待测墙体表观传热系数值。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：尹波，周海珠，胡佳僖，杨彩霞，王雯翡，魏慧娇，闫静静，惠超微，张蕊，
申请(专利权)人：中国建筑科学研究院，
类型：发明
国别省市：