现场热工性能检测

dhwuxg · 发表于 2011-11-8 08:34:36

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现场热工性能检测
1﹑公共建筑:①集中采暖系统室内计算温度;②空气调节系统室内计算温度;③公共建筑主要空间的设计新风量.
2,居住建筑:①冬季取暖室内平均温度不低于18℃,换气次数1.0次/h;②夏季空调室内平均温度不高于26℃,换气次数1.5次/h.③夏热冬冷地区冬季被动采暖室内温度不低于12℃,寒冷地区不低于10℃.④自然通风状态下,夏季外墙内表面最高温度不高于35℃;采暖设备额定能效比不小于1.9,空调设备额定能效比不小于2.3.
相关名词:
1)围护结构:建筑物及房间各面的围挡物.分透明和不透明两部分:不透明围护结构有墙﹑屋顶和楼板等;透明围护有窗户﹑天窗和阳台门等.按是否同室外空气直接接触,又可分外围护结构(如外墙﹑屋面﹑外门﹑外窗等)和内围护结构(如隔墙﹑楼板﹑内门﹑内窗等).
2)热桥(冷桥):围护结构中包含金属﹑钢筋混凝土或混凝土梁﹑柱﹑肋等部位,在室内外温差作用下,形成热流密集﹑内表面温度较低的部位.这些部位形成传热的桥梁,故称热桥(冷桥).
3)导热系数(λ):在稳定条件下,1m厚的物体,两侧表面温差为1℃,1h内通过1m2面积传递的热量.单位W/(m?K).
4)蓄热系数(S):当某一足够厚度单一材料屋一侧受到谐波热作用时,通过表面的热流波幅的比值.其值越大,材料的热稳定性越好. 单位W/(m?K).
5)传热系数(K):在稳态条件下,围护结构两侧空气温度差为1℃,1h内通过1m2面积传递的热量. 单位W/(m?K).
6)外墙平均传热系数(Km) 包括外墙主体部位和周边混凝土圈梁和抗震柱等热桥部位在内,按面积加权平均求得的传热系数. 单位W/(m?K).
7)内表面换热系数:围护结构内表面温度与室内空气温度之差为1℃, 1h内通过1m2表面积传递的热量.单位W/(m?K).
8)外表面换热系数:围护结构外表面温度与室外空气温度之差为1℃, 1h内通过1m2面积传递的热量.单位W/(m?K).
9)热阻(R):表征某种传热过程(导热、对流)阻抗传热能力的物理量. 单位W/(m?K).
10)围护结构传热阻:表征围护结构(包括两侧表面空气边界层)阻抗传热能力的物理量.为传热系数的倒数. 单位W/(m?K).
11)内表面换热阻:内表面换热系数的倒数.
12)外表面换热阻:外表面换热系数的倒数.
13)最小传热阻:特指为满足一定节能标准,在设计计算中允许采用的围护结构传热阻的下限值.
14)热惰性指标(D值):综合表征围护结构对温度波衰减快慢程度的无量纲指标.单一材料围护结构，D=RS；多层材料围护结构，D=∑RS。式中R为围护结构材料层的热阻，S为相应材料层的蓄热系数。D值越大，温度波在其中的衰减越快，围护结构的热稳定性越好。
15）建筑物体形系数：建筑物与室外大气层接触的外表面积与其包围的体积的比值。外表面积中不包括地面和不采暖、空调降温的楼梯间隔墙及户门的面积。
16）太阳辐射吸收系数（ρ）：建筑材料表面对太阳辐射吸收的能力，是一个小于1的无量纲系数。
17）外墙外保温系统：由保温层、保护层和固定材料（胶粘剂、锚固件等）构成并适用于安装在外墙外表面的非承重保温构造总称。
18）聚苯板：聚苯板按成型工艺分为模塑聚苯板（常称EPS板）和挤塑聚苯板（常称XPS板）。
19）水泥基复合保温砂浆：分为外保温砂浆和内保温砂浆两类。外保温砂浆是由水泥胶凝材料、EPS颗粒、外加剂等复合而成，并且EPS颗粒体积比不小于80%。内保温砂浆是由水泥基胶凝材料、外加剂、膨胀珍珠岩或加气混凝土粒子等无机矿物轻集料复合而成。
20）保温砂浆保温系统：设置于墙体基层表面，由界面层、复合保温砂浆保温层、抹面层和饰面层组成的保温系统。
21）聚苯板保温系统：置于建筑物外墙外侧，则胶粘剂、EPS板或XPS板或、固定件、抹面层和饰面层等组成的保温系统。
22）硬泡聚氨酯喷涂外保温系统：设置在建筑物外墙外侧，由界面层、现场喷涂的硬质发泡聚氨酯保温层、界面剂、找平层、抹面层和饰面层组成的保温系统。
23）墙体自保温系统：建筑物外围护墙体由具有较大热阻的轻质墙体材料（复合保温砌块、蒸压加气混凝土砌块、蒸压加气混凝土板、淤泥烧结砖、页岩模数多孔砖等）、使用配套的专用材料进行砌筑与抹面砂浆，而且还配套合理的‘热桥’及‘接缝’处理方案而构成的外墙保温系统。
3、热工性能指标
1）传热系数/传热阻
①       屋顶传热系数/传热阻、外墙传热系数/传热阻、底面架空或外挑楼板传热系数/传热阻。
②       分户墙传热阻、楼板传热阻。③外门、外窗传热系数（实验室）
2）隔热性能指标：①室内外空气温度；②太阳幅射；③外围护结构（屋面、外墙）内表面温度。
推算外围护结构太阳辐射吸收系数ρ、室内外空气温度波辐、内外表面温度波幅，延时时间。
推算外围护结构内外表面衰减倍数与延时时间，推定结构的热惰性指标（D）。
3）冷桥（热桥）传热阻。
4）外墙气密性。
建筑节能工程现场热工性能检测
术语：
热流计法：指用热流计进行热阻测量并计算传热阴或传热系数的测量方法。
热箱法：指用标定防护箱对构件进行热阻和传热系数的测量方法。
动态测试方法：采用热流计法，通过热力学方程考虑测试期间温度及热流的较大的变化幅度对测试结果进行分析计算的方法。
热像图：用红外摄像仪拍摄的表示物体表面表观辐射温度的图片。
热工缺陷：建筑围护结构在施工质量检验中热工性能不符合规定要求的检验项或检验点。
检测项目：1）节能建筑应检测以下热工项目：①屋顶传热阻；②外墙传热阻；③底层通风楼板传热阻；④外门窗气密性。
2）节能建筑宜检测以下热工项目：①冷桥传热阻；②分户墙、楼板传热阻；③屋顶、外墙隔热性能。
检测依据
仪器设备：①温度传感器；②热流传感器（热流计）③二次仪表（数据采集仪）④天空辐射表；⑤红外摄像仪。
试验方法：
传热系数/传热阻检测的方法介绍：目前现场传热系数/传热阻检测的方法大致有四种：热流计法、控温箱-热流计法、功率法（热箱法）、常功率平面热源法。
1）       热流计法测试原理：热流计法主要采用热流计、热电偶在现场检测被测围护结构的热流量和其内、外表面温度，通过数据处理计算出该围护结构的传热系数/传热阻。
当热流通过建筑物围护结构时，由于其热阻存在，在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很多，当被测转护结构背面巾上热流计后，传热情况影响很少，可忽略不计。因而在稳定状态下，流过热流计的热流量可认为是被测围护结构的热流量。
2）       热流计法的特点：热流计法的本质是测量通过热流计的热流，该热流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。如果不是这样，热流有分量，那么计算出的被测物的热阻偏小，传热系数就偏大。
控温箱-热流计法的原理：控温箱-热流计法的基本原理与热流计法相同，利用控温箱控制温度，模拟采暖期建筑物的热工状况，用热流计法测定被测对象的传热系数。控温箱是一套自动控温装置，可以根据检测者的要求设定温度，来模拟采暖期建筑物的热工特征。控温设备由双层框构成，层间填充发泡聚氨酯或其它高热阻的绝热材料。具有致冷和加热功能，根据季节进行双向切换使用，夏季高温时期用致冷运行方式，春秋季用加热方法运行。采用先进的调节方式控制箱内温度，实现精确稳定的控温。在这个热环境中测量通过墙体的热流量、箱体内的的温度、墙体被测部位的内外表面温度、根据热流计法计算公式计算被测部位的热阻和传热系数。
控温箱-热流计法的特点：控温箱-热流计法用热流计法作为基本的检测方法，同时用热箱来人工制造一个模拟采暖期的热工环境。这样既避免了热流计法受季节限制的问题。热箱仅仅是一个温度控制装置，不计算输入热箱和热箱向各个方向传递的功率。现今广泛应用的材料导热系数平板测试法也是这个原理，从热量传递的物理过程来看，材料导热系数的测试过程和建筑物维护结构传热系数检测过程是相同的。现场可以在室内采取人为升温或降温控制室内构件表面温度，室外用控温箱控制室外构件表面温度，达到稳态传热。但控温箱须足够大，减少侧向热流影响。别外，室外安装控温箱在现场实施起来较困难。这个方法问世时间短，还需要严密的理论推导和实践检验。
功率法（热箱法）
1）       热箱法原理：热箱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。其基本检测原理是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，当热箱内加热量与通过被测部位的传递热量太平衡时，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。
或在试件两侧的箱体（热箱和冷箱）内，分别建立所需的温度、风速和辐射条件，达到稳定状态后，测量空气温度、试件和箱体内壁的表面温度及输入到计量箱的功率。根据处理方式的不同又分为标定热箱法和防护热箱法。
2）       热箱法特点：热箱法作为试验室检测建筑构件热工性能的方法使用由来已久，是成熟的试验方法，并颁布有国际、国内的标准。热箱法用来进行现场检测建筑物热阻或传热系数是近几年的事情，它的特点是不受季节限制，建筑物室内外温差达到8℃就可以一年四季进行现场检测围护结构的传热系数，设备也比较简单，自动化程度较高。但是在现场如何消除误差是一个不容回避的问题，因为环境在变，采用标定热箱法就不适宜，如果采用防护热箱法就要把整个被测房间加热或用一个大的防护箱，这样设备大又多，不适合在现场作业。热箱须足够大，减少侧向热流影响。另外，室外安装控温箱在现场实施起来较困难。该方法在国内尚属研究阶段，尚未发现有关热箱法的国际标准或国内权威机构的标准。
常功率平面热源法：常功率平面热源法是非稳态法中一种比较常用的方法，适用于建筑材料和其它隔热材料热物理性能的测试。其现场检测的方法是在墙体内表面人为地加上一个合适的平面恒定热源，对墙体进行一定时间的加热，通过测定墙体内外表面的温度响应辨识出墙体的传热系数，用人工神经网络方法仿真求解。
此方法是非稳态法检测物体热性能的一种方法，可以大大缩短实际检测时间，而且能减小室外空气温度变化给传热过程带来的影响。在实验室可以用非稳态法检测材料的热性能。但是用来进行现场检测恐怕要做大量的工作，包括设备开发，系统编程，神经网络训练和训练效果评定等工作技术性要求很高，测试结果的稳定性，重复性都要有大量的，可靠的数据支撑。
现场传热/传热阻检测：
1）       构件表面温度传感器及安装：（1）表面温度宜用热敏电阻，热电偶等温度传感器；
（2）屋顶、墙体、楼板内外表面温度测点各不得少于3个；表面温度测点应选在构件有代表性的位置。测点位置不应靠近热桥，裂缝和有空气渗漏的部位，不应受加热，制冷装置和风扇的直接影响。
（3）温度传感器应在被测围护结构的两侧表面安装。内表面温度传感器应靠近热流计安装，外表面温度传感器宜在与热流计相对应的位置安装。
（4）表面温度传感器连同0.1m长引线应与被测表面紧密接触，应采取有效措施使传感器表面的辐射系数基本相同。
2）       热流计及安装
[建筑用热流计]JG/T3016规定：
A）建筑用热流计外形尺寸、形状：热流计由芯板、热电堆、骨架、表面板及引线柱组成。
热流计外形尺寸可由供需双方商定，最小边长与厚度之比应大于20，厚度不宜大于2mm。
热流计的形状可分为：矩形代号JRJ，方形代号JRF，圆形代号JRY。
如形状为方形长度100，宽度100，厚度2的热流计：JRF  100╳100╳2
B）制作要求：基本要求：热阻低，灵敏度高，其构造不应引起热流场歪曲。
测量部分四周保护框的宽度不应小于热流计厚度的5倍。
芯板和骨架应由不吸温的热匀质的各向同性的长期稳定的材料制作。
表面板表面的发射率应与建筑构件表面发射率接近。
热电堆应选用产生热电热势高线性度好导热系数低的热电材料制作。
C）外观质量：表面不得翹曲凹凸不平。粘结部分应牢固，无气泡，表面无污痕。引线柱必须与热电堆引出线焊接牢固，与表面板粘结紧密，不得松动，并且表面无锈斑粘结剂。
D）热流系数：（1）热流系数须进行可靠的标定；
（2）屋顶、墙体、楼板热流测点各不得少于3个；测点应选在构件代表性的位置。
（3）热流计应直接安装在被测围护结构的内表面上，且应与表面完全接触；测点位置不应靠近热桥，裂缝和有空气渗漏的部位，不应受加热，制冷装置和风扇的直接影响。
（4）热流计表面的辐射系数应与被测构件表面的辐射系数基本相同。
3）       测试：（1）检测应在系统正常运行后进行。
（2）自然通风状态检测，持续检测时间应不小于2d，其中天气晴好日不少于1d，逐时记录各点温度、热流数据。
（3）采暖（空调）均匀升（降）温过程不小于1d，恒温过程应不小于5d，降（升）温过程不小于1d，逐时记录各点温度、热流数据。
冷桥检测要求：（1）冷桥及其他热工缺陷采用红外摄像仪进行红外图形检测；
（2）检测应在恒温2d后且被检测面脱离阳光直接8h后进行；
（3）通过热红外图形检测数据，判别冷桥及传热缺陷位置、面积。
隔热性能检测要求：1）空气温度：
（1）       室内、外空气温度采用热电偶、温度计等传感器进行测试，设备要求见附A
（2）       室内空气温度传感器应设于室内活动区域内有代表性的位置，且不应受太阳辐射或室内热源的直接影响。传感器的数量应以每15-20m2的室内面积一个测头为宜。（室内空气温度测点置于房间中央，距地面1.5-2.0m,测点应避免阳光直射）
（3）       室外空气温度传感器应设于该区域内空旷位置，传感器应置于标准气象百叶箱内。（距地面1.5-2.0m，百叶箱应放置在离外墙5m以外的空旷处）
3）       太阳辐射：（1）太阳辐射采用天空辐射表测量太阳辐射，设备要求见附A
（2）天空辐射表应设在有代表性的位置，不得有障碍物遮挡太阳直射辐射或严重影响天空温射辐射。
（4）       外围护结构内表面温度。（4）屋面，外墙内表面温度的测试。
判定标准：1、检测结果满足设计要求或有关标准时，判断合格。
2、当其中有一项或若干项目检测结果不满足设计要求或有关标准时，且差距不大于5%。允许对这些项目加倍抽样复检，当加倍抽样复检结果均满足设计要求或有关标准时，判定合格。否则判为不合格。
3、当其中一项或若干项目检测结果不满足设计要求或有关标准时，且差距大于5%时，判这些项目不合格。
检测报告：检测报告就包括以下内容：
1）       委托单位和建设或监理单位
2）       检测工程名称和概况
3）       检测依据、检测设备、检测项目、检测类别、检测时间和检测环境，围护结构传热系数还应包括检测部位。
4）       检测结果
5）       检测人、审核人及批准人签名
6）       检测单位
现场传热系数/传热阻检测提高精度的方法
1、       热流计法测试构件热阻和传热系数的误差原因分析
现场传热系数/传热阻检测误差产生的原因大致有：
1）       测试期间天气变化较大，室内空气温度控制不好，温差不大，甚至出现负温差。
2）       测点位置不佳，受热桥等处侧向传热影响较大，达不到‘一维稳定传热’的要求。
3）       热电偶选材不好，制作不规范和使用不当等，会引起寄生电势，增加测量误差。热电偶粘贴不好，热电偶受辐射，风，雨等影响增加测量误差。
4）       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，热流计粘贴不好，受辐射，风，雨等影响增加测量误差。
5）       测试现场存在电磁场导致数据记录仪本身存在误差。
6）       围护结构干干透，含水率的影响不明。
7）       测试时间不够，传热未达稳定。
8）       由于构件的热惰性，热流滞后于温差，算术平均法计算会有一定的误差。
9）       其他导致误差的因素。
现场传热系数/传热阻检测提高精度的方法：
1）       采取人工加热或制冷的方式，增大室内外温差，避免出现负温差。
2）       测点尽量远离热桥等构件，减少侧向传热影响。
3）       热电偶规范，经过标定。热电偶粘贴紧密牢固，采取措施减少热电偶受辐射，风，雨等的影响。
4）       热流计规范，经过标定。热流计粘贴紧密牢固，采取措施减少流计受辐射，风，雨等的影响。有条件受用‘双面热流计法’来提高测量精度。
5）       减少电磁场对数据记录的影响。
6）       一般情况下围护结构未干透，考虑含水率的影响进行修正。（当有确切数据，可以考虑围护结构材料含水率的影响，并对热阴进行修正）。
7）       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。
8）       采集日落后到日出前的数据来提高测量精度（值得讨论）
9）       采用动态计算方法。
10）其他减少误差的措施。