既有建筑围护结构传热系数现场检测方法研究

既有建筑围护结构传热系数现场检测方法研究

刘志远

广西壮族自治区建筑工程质量检测中心广西南宁530000

摘要：建筑节能现场测试是目前我国建筑热工与暖通空调领域研究的热点和难题,本文介绍了建筑围护结构传热系数的几种现场检测方法,对其检测依据、检测特点等进行了分析。环境因素对现场检测有重要的影响,通过试验对温差、辐射和风速等进行了分析,以期对围护结构的现场检测问题的解决提供帮助。

关键词：传热系数；问题；现场检测；

一、检测依据

传热系数现场检测(热流计法)的基本原理是在围护结构(墙体)的两侧在一定的温差下产生相对稳定的热流量。这一方法在《采暖居住建筑节能检验标准(JGJ13222001)》中有明确的规定(以下简称《标准》)。鉴于夏热冬冷地区尚无现场检测传热系数的标准,因此,我们参照《标准》的规定,进行围护结构传热系数的现场检测的研究。《标准》中规定,围护结构传热系数现场检测是在采暖供热系统正常运行后进行,检测时间宜选在最冷月且应避开气温剧烈变化的天气,检测持续时间不应少于96h,其目的是为了在较大的温差下产生比较稳定的热流量,以便于分析计算并得到较准确的结果。

二、现有测试方法存在的问题

2.1热流计法

热流计法是一种比较法，借助于热流计测定通过试件的热量，热流计法的本质要求是通过热流计的热流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（通过热流计的热流）为一维传导，不考虑向四周的扩散。另外，热流计法仅可在采暖供热系统正常运行后，且宜选在最冷月才能进行测试，但是我国的现实情况是有些地区基本不采暖、采暖地区的有些工程又在非采暖期竣工、即使在采暖期竣工又是壁挂锅炉分户采暖等，这样就限制了它的使用。

2.2热箱法

虽然热箱法只要满足室外平均空气温度在25℃以下，相对湿度在60%以下的条件测试，但如何消除现场误差是一个不容回避的问题。如果检测环境在频变，采用标定热箱法就不适宜；在这种条件下就要把整个被测房间加热或用一个大的防护箱，非常不适合现场作业。另外，若要达到一维传热假定，所规定的加热面的高和宽至少为墙体厚度8～10倍的要求，仅热箱加热面的高与宽就必须达到至少2m以上，这在现场检测中难以实现，在使用中存在较大误差。该方法在国内尚属研究阶段，其局限性在于热桥部位无法测试，设备较多而不利于现场测试，且尚未有关热箱法的国际标准或国内权威机构的标准，仅限于实验室测定与研究。

2.3控温箱-流量计法

控温箱-流量计法问世时间较短，还需要严密的理论推导和实验检测。红外热像仪能够快速准确地测量物体表面的温度，但是由于它所能测得的仅仅是墙体表面的温度，无法测得热流值，无法单独用来检测墙体的传热系数，在实际检测中需要与其它测试方法配合使用。红外热像仪用于建筑节能研究和检测在我国尚处于起步阶段。

三、围护结构传热系数现场检测方法

2.1热流计法

（1）热流计法原理。热流计法是利用温差和热流量之间的对应关系进行传热系数的测定。通常的做法是用热流计、热电偶在现场检测出被测围护结构的热流密度以及内、外表面温度，通过数据处理计算得出建筑物围护结构各部分的传热系数（如图1）。计算公式如下：

（2）热流计法特点。热流计法的核心是测量通过被测对象的热流，并假定传热为一维。否则，热流有分量，计算出的被测物的热阻偏小，传热系数就偏大。该方法是国家检测标准首选的方法，在国际上也是公认的方法，但是这种方法用在现场测试有严重的局限性。因为使用该方法的前提条件是必须在采暖期才能进行测试，我国的现实情况是有些地区基本不采暖、采暖地区的有些工程又在非采暖期竣工等，这样就限制了它的使用。在计算时所用到的内外墙表面换热系数受环境（温度、风速、辐射等）的影响显著。对实验用房进行了不同风速的情况下，外墙表面换热系数A的研究，结果表明外环境（风速）对外墙表面换热系数的影响很大。就其它环境（如雨水和太阳辐射等）条件对围护结构传热系数的影响也作了研究和分析，结果表明也有较大的影响。

（3）双面热流计法。它是改进的热流计法，一般的热流计法是在墙体内表面（环境相对较稳定）测定热流值，而双面热流计法是同时测定墙体内外两表面的热流。由于墙体的传热属于非稳定传热，在同一时刻所测得的温度值和热流值实际上由于温度波的时间延迟两者在时间上不吻合；另一方面，由于墙体的蓄热作用，由外表面进入墙体内部的热流值，与同一时刻由墙体内部流过内表面的热流不一致。采用双面热流计法测量墙体的热阻就可以消除这两个影响。但这必须在环境较为稳定的情况下进行，不然外墙测得热流因受环境的影响太大而失去意义。

2.2热箱法。

（1）热箱法的基本原理。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，并使热箱内的空气温度和室内的空气温度保持一致，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；当热箱内的加热量与通过被测部位的传递热量达到平衡时，通过测量热箱内的加热量得到被测部位的传热量，进而计算出被测部位的传热系数。

（2）热箱法作为实验室检测建筑构件热工性能的方法使用由来已久，发展较为成熟，并颁布有国际、国内的标准，但用来进行现场检测建筑物热阻或传热系数的热箱法还处于研究当中。它的特点是不受季节限制，只要室外平均空气温度在25℃以下，相对湿度在60%以下，热箱内温度大于室外最高温度8℃以上就可以测试。该方法在国内尚属研究阶段，其局限性在于热桥部位无法测试，因设备较多而不利于现场测试，且尚未有关热箱法的国际标准或国内权威机构的标准，仅限于实验室测定与研究。

2.3控温箱—热流计法。

（1）控温箱—热流计法的基本原理。与热流计法相同，它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—热流计法综合了热流计法和热箱法两种方法的特点。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，又不用校准热箱的误差，因为此热箱仅是温度控制装置，不计算输入热箱和热箱向各个方向传递的功率。因此不用庞大的防护箱在现场消除边界热损失，也不用标定其边界热损失。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围护结构传热系数检测过程是相同的。这种方法问世时间较短，还需要严密的理论推导和实践检验。

结论

建筑节能现场检测技术是推行建筑节能政策、标准的重要内容，因我国地域广阔，各地气候条件和建筑特色各异，且传热复杂，容易受环境影响，各地都针对地方特点展开了积极而深入地研究。虽然目前还没有一种受到大家广泛认可、简便易行、设备投资小、适合现场检测的方法，但是也取得了一定的成果，这些成果必将对落实建筑节能起到一定的促进作用。

参考文献

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