CN102759543A - 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 - Google Patents
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 Download PDFInfo
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Abstract
本发明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。
Description
技术领域
本发明涉及建筑的检测,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。
背景技术
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。
本发明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1K(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℃,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℃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1m×1.2m),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℃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℃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。
发明内容
本发明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。本发明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。本发明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℃的夏热冬暖地区的常年(四季)检测要求。
为了达到上述目的,本发明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:
(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;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的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也作为输入数据;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。
与现有应用较为广泛的热流计法和热箱法相比较,本发明的墙体加热装置是一种功率缓慢变化的规则形状热源。通过控制对墙体内侧表面加热量的方式,使墙体内表面温度按照设定的规律缓慢变化。热源优选为采用柔性加热材料,与待测墙面间的缝隙更小,加热表面温度分布的均匀性也更好。而热流计法和热箱法都是在自然环境条件下进行测试,容易受到环境气温变化、墙体蓄热放热过程的影响。此外,本发明也没有体积较大的检测设备,装置轻便利于现场安装。
相比利用稳态传热状态的测试方法,首先,本发明无须耗费较长的时间等待墙体内达到局部稳定状态,所以缩短了测试时间。其次,对室内外温差较大的夏热冬暖地区,特别是在夏季测量时,墙内外气温相差超过5℃,用本发明所提出的方法没有限制。所以,本发明具有更好的环境条件适应性。此外,本发明可适用于在门窗附近的墙体表观传热系数检测,对现场待测墙体的选择提供了更宽的范围。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明的测试工作流程图。
图2是本发明的测试系统组织结构图。
图3是本发明的测试系统在墙体上布置方式。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明的技术方案作进一步描述:
参考图1,实施本发明所述的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的步骤一是布置检测装置。在检测现场,先选择一个合适的待测墙体。如图3所示,可选择某个建筑外立墙的窗体7下部的墙体8(底部连接地板9),作为对象墙体。以对象墙体内外侧表面的适当部位(优选为对象墙体表面的几何中心位置)作为测量区域。然后开始布置测量所需的热电阻、热流计和加热装置。首先将热流计板2贴在墙体8的内侧表面,然后按照特定的布置方式将多支热电阻3贴在热流计板2的周围(优选为8支热电阻,并按照上下左右对称布置在热流计板2的周围,每个方向布置2支)。然后在墙外侧表面也用相同的方式贴好热流计板5和多支热电阻4。最后,将加热装置1均匀的紧贴在墙体内侧表面上。布置完成时,热流计板2处于加热装置加热面的几何中心位置上。加热装置1的功率优选为500w,并可由控制系统6根据设定温度的需要增减加热装置所输出的实时功率大小。
实施本发明的步骤二是对待测墙体进行加热。在布置好加热装置后,即可接通加热装置进行加热。加热装置的控制系统在通电的同时,也开始启动控制作用。一般先设定一个预期温度Tset作为要加热的墙体内表面所需加热到的温度期望值。此时所设定的Tset优选为当前室内温度Tin+5℃与室外温度Tout两者比较的更大值,即max{Tin+5,Tout}。当墙体内表面温度达到Tset时,开始按照特定的加热控制方案继续加热。可选的特定加热控制方案包括,使Tin按照0.06℃/min的温升速率上升到某个温度值(如45℃),然后再按照0.02℃/min的温升速率使Tin上升到某个温度值(如49℃)等。具体的加热控制方案需按照当时测试现场的环境气温,墙体尺寸,墙体材料,加热装置的布置位置等确定。
加热过程中如果出现超温等情况,须进行报警。如加热温度超过设定的报警温度(如65℃)则控制系统切断加热装置的电源,并通过监视屏幕提示及其他声光方式报警。
实施本发明的步骤三是测量系统的数据采集。数据采集系统在加热前就开始测试启动。若启动过程中出现信号不通,需要马上进行检查。当数据采集系统确认正常后,以一定的采集周期对上述所有测量信号进行多通道同时采集,不采用巡回方式。采集周期优选为1秒。如图2所示,所采集的测量数据包括:墙体内侧墙壁面多处热电阻信号、外侧墙壁面多处热电阻信号、墙体内侧墙壁面热流计板信号、墙体外侧墙壁面热流计板信号、室外环境气温热电阻信号、室内环境气温热电阻信号;数据采集系统的输入信号一方面传送给处理计算机,另一方面也将墙体内侧热电阻的温度信号传送给控制系统。控制系统可将此信号作为控制所需的反馈信号。
实施本发明的步骤四是数据筛选和处理。数据采集系统所获得的测量数据可以通过特定的计算机程序进行数据筛选和处理。数据筛选是对异常的测量数据进行剔除,并根据特定的筛选规则,选出所需下一步处理的数据。筛选规则是对数据中超过上限或下限的数据进行删除。如采集到的温度数据在合理的情况下不应该超过80℃,也不可能低于0℃。那么,当采集到温度数据中出现在这2个限制之外的数据时,数据筛选程序必须予以删除。数据处理是将已筛选出的数据进行差分、数值求积等处理,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。比如,对相近的两个时间所采集到的数据进行差分处理,可得到一个采集周期时间内的近似温升速率。对一段时间内的温度数据进行数值求积处理,可得到该时间段内的传热量。准备数据可以包括:直接采集到的室内、外温度Tin,Tout;内外热流密度Qin,Qout;在各个采集时刻的温升速率DT1,DT2,……,DTn;相邻采集时刻之间的时间段内的传热量ΣQ1,ΣQ2,……,ΣQn。
步骤5)实施本发明的步骤五是建立墙体传热系数样本数据库。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”。此外还可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(或者特征值)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,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、墙外侧热流密度随时间的变化规律的相关参数;将“待计算样本”的相关参数,墙外侧温度随时间的变化规律所对应的参数、墙外侧热流密度随时间的变化规律所对应的参数与其所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;比如对某个待测墙体,从墙体的设计图纸所绘制的情况是,由墙内侧到墙外侧分别由20mm厚的抹面砂浆,240mm厚的空心粘土砖墙,20mm厚的水泥砂浆,50mm厚的聚苯板保温层和10mm厚的混合抹面砂浆构成的。根据已知的加热方式和布置,可以通过数值计算得到测试环境条件下的待测墙体的表观传热系数K,墙外侧温度Tout、墙外侧热流密度Qout的变化规律。先以上述墙体设计图纸中的墙体物理性质和尺寸数据等物理参数作为第一个辨识对象Obj0。然后通过改变各层材料的厚度、物性等构成更多辨识对象,如改变聚苯板保温层的厚度,从40mm逐渐到60mm,以1mm为步长增加,还可得到多个辨识对象Obj1,Obj2,……Obj21。对某种测试条件Cond1,如在50分钟内,墙内侧温度从30℃升温至46℃,内侧热流密度从30 w/m2增加到80w/m2。室内环境气温29℃,室外环境气温35℃。与上述多个辨识对象组合可得的多个“待计算样本”:Sa1C1,Sa2C1,……Sa21C1。对其中的Sa1C1进行墙体三维非稳态传热计算,就可获得墙体的表观传热系数K1,及墙体外侧温度Tout1、墙体外侧热流Qout1的变化情况,如墙外侧温度Tout1从36℃升温至41℃,外侧热流密度Qout2从20w/m2增加到35w/m2。Obj1相关物理参数、Sa1C1、Tout1,Qout1及其对应的K1组合起来构成样本S1。同样的道理,Obj2相关物理参数、Sa2C1及其Tout2,Qout2及其对应的K2组合起来构成样本S2。当改变其他材料层,如,水泥砂浆、空心粘土砖墙、抹面砂浆等的厚度和材料热导率等,都可获得多种不同的样本。以类似的方式,能得到样本数量很大的样本数据库。
实施本发明的步骤六是辨识获得墙体传热系数值。将步骤四所获得的数据作为输入数据之一。再实际测量待测墙体厚度、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,也作为输入数据。基于步骤五已建立在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,最终获得待测墙体表观传热系数。如,待测墙体选为某个窗体下的墙体,则至少需要测量该墙体的实际厚度,加热区域与窗台下沿的距离,窗体的宽度、高度,加热区域与地板的距离,若加热区域左右两端2m内有门,窗、柱及墙角时,也需测量实际尺寸。这些尺寸数据也将作为辨识待测墙体表观传热系数K的有效输入数据之一。结合该墙体检测时所得的数据和样本数据库,采用某种适当的辨识方法,如,人工神经网络算法或支持向量机算法等辨识,即可获得待测墙体表观传热系数数值;
一种简单的辨识方法可以是将和当前输入数据的各个数据值(或者其中某一个数据值,或者部分数据值)最接近或者最匹配的样本所对应的墙体表观传热系数数值作为待测墙体表观传热系数数值输出;
另一种最简单的辨识方法示例如下:
A)假设已知样本集合为X→Y,其中X包括样本各项参数(对应各项输入数据)。Y包括根据理论计算所得的样本墙体表观传热系数。X内含有样本个数(x1,x2,……xn),Y包含有对应x1,x2.。。。的样本墙体表观传热系数(y1,y2,……yn)。
B)当确定了X→Y映射关系后,可以尝试建立一种映射数学关系f,使得当输入某个待测试样本x(取自{ x1,x2,……xn })时,可根据映射数学关系f得到y(取自{ y1,y2,……yn })。其中建立映射数学关系的方法包括:线性回归,非线性回归,灰箱法等,还有现在流行的智能工具,如人工神经网络(ANN),支持向量机(SVM)等。
C) 根据新检测得到的墙体相关数据,基于该映射数学关系得到待测墙体表观传热系数数值。。
Claims (10)
1.一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。
2.根据权利要求1所述的建筑墙体传热系数的现场检测方法,其特征在于:所述的步骤(1)中所述的在墙壁内、外热电阻也可用检测精度不低于0.5%,测量范围不超过60℃的热电偶代替。
3.根据权利要求1所述的建筑墙体传热系数的现场检测方法,其特征在于:所述的步骤(2)加热装置的功率是根据所设置的控制点温度进行调节,加热功率是缓慢变化的。
4.根据权利要求1所述的建筑墙体传热系数的现场检测方法,其特征在于:所述的步骤(3)中的数据采集系统对所有连接的测量信号是同时采集的,不采用巡回方式;数据采集的频率不低于0.2次/秒。
5.根据权利要求1所述的建筑墙体传热系数的现场检测方法,其特征在于:所述的步骤(3)中所采集的测量信号数据包括:墙体内侧墙壁面多处热电阻信号、外侧墙壁面多处热电阻信号、墙体内侧墙壁面热流计板信号、墙体外侧墙壁面热流计板信号、室外环境气温热电阻信号、室内环境气温热电阻信号。
6.根据权利要求1所述的建筑墙体传热系数的现场检测方法,其特征在于:所述的步骤(4)数据筛选方法是根据测试仪表和传感器的测量精度,人工设定判别剔除异常测量数据的判据,对不满足判据的数据进行剔除。
7.根据权利要求1所述的建筑墙体传热系数的现场检测方法,其特征在于:步骤(2)中通过加热装置所附加的温度控制系统控制加热源中所采用的加热控制方案为,使Tin按照0.06℃/min的温升速率上升到第一温度值,然后再按照0.02℃/min的温升速率使Tin上升到第二温度值(如49℃)。
8.根据权利要求1所述的建筑墙体传热系数的现场检测方法,其特征在于:步骤(4)还包括根据特定的筛选规则,选出所需下一步处理的数据;
9.根据权利要求1所述的建筑墙体传热系数的现场检测方法,其特征在于:步骤(1)中室外热电阻和热流计板都需要遮阳板进行遮挡,不直接受到阳光照射;
10.一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系统,其特征在于,该系统包括:
待测墙体,以对象墙体内外侧表面的适当部位作为测量区域,其上布置有测量所需的热电阻、热流计和加热装置,其中热流计板2贴在墙体8的内侧表面,多支热电阻3贴在热流计板2的周围,墙外侧表面也用相同的方式贴有热流计板5和多支热电阻4,加热装置1均匀的紧贴在墙体内侧表面上,热流计板2处于加热装置加热面的几何中心位置上;
数据采集系统,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;
加热控制系统,其和数据采集系统以及加热装置相连接,并对加热装置进行加热控制,具体的加热控制方案需按照当时测试现场的环境气温,墙体尺寸,墙体材料,加热装置的布置位置等确定;
数据筛选和处理装置:其和数据采集系统以及墙体表观传热系数计算装置相连接,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;
墙体表观传热系数计算装置,和数据采集系统以及数据筛选和处理装置相连接,根据获取的实时采集数据进行墙体表观传热系数的计算;其将数据筛选和处理装置所提供的预备辨识的准备数据作为输入数据的一部分;将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;
墙体传热系数样本数据库,包含于墙体表观传热系数计算装置,用于存放基于待测墙体相关参数得到的样本数据;
墙体传热系数样本数据库创建装置,和墙体传热系数样本数据库相连接,包含于墙体表观传热系数计算装置,其基于待测墙体相关参数得到的样本数据。
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Cited By (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103323487A (zh) * | 2013-06-07 | 2013-09-25 | 山东省计算中心 | 墙体局部区域体积比热容测定系统及方法 |
WO2014000397A1 (zh) * | 2012-06-26 | 2014-01-03 | 中国建筑科学研究院 | 一种建筑墙体表观传热系数现场检测方法 |
CN104122294A (zh) * | 2014-08-18 | 2014-10-29 | 武汉理工大学 | 一种加气混凝土导热系数的检测方法 |
CN104634814A (zh) * | 2015-02-09 | 2015-05-20 | 东北石油大学 | 一侧带有相变材料幕墙的室内热环境实验装置及使用方法 |
CN105021646A (zh) * | 2015-06-18 | 2015-11-04 | 天津大学 | 一种建筑物耗热量检测方法 |
CN105203594A (zh) * | 2015-10-20 | 2015-12-30 | 江苏省建筑工程质量检测中心有限公司 | 一种建筑围护结构内表面瞬态传热系数测定仪 |
CN106049564A (zh) * | 2016-08-01 | 2016-10-26 | 辽宁工程职业学院 | 一种检测混凝土基础承载变形的检测装置 |
ES2651519A1 (es) * | 2016-07-26 | 2018-01-26 | Universidad De Cádiz | Equipo portátil de medición de transmitancia térmica mediante radiación infrarroja y procedimiento de uso |
CN108333214A (zh) * | 2018-01-30 | 2018-07-27 | 山东鉴玺工程质量检测有限公司 | 一种测试建筑物维护结构传热系数用支架 |
CN108662648A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-10-16 | 新奥泛能网络科技有限公司 | 直埋热水管网的热损计算方法及装置 |
CN108763769A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-11-06 | 新奥泛能网络科技有限公司 | 架空蒸汽管网的热损计算方法及装置 |
CN108763773A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-11-06 | 新奥泛能网络科技有限公司 | 直埋热水管网的热损计算方法及装置 |
CN108763774A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-11-06 | 新奥泛能网络科技有限公司 | 架空蒸汽管网的热损计算方法及装置 |
CN108844993A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-11-20 | 广州市建筑科学研究院有限公司 | 一种用于修正围护结构传热系数现场检测结果的方法 |
CN111624227A (zh) * | 2020-06-17 | 2020-09-04 | 南京大学 | 一种分布式土体导热系数测试系统及其测试方法 |
CN111881507A (zh) * | 2020-08-11 | 2020-11-03 | 泰诺风保泰(苏州)隔热材料有限公司 | 基于神经网络的窗框断面评估方法、计算设备及存储介质 |
CN113418958A (zh) * | 2021-06-24 | 2021-09-21 | 四川大学 | 一种检测建筑节能材料的室内热舒适的对比装置及方法 |
CN113533423A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-10-22 | 中国建筑第八工程局有限公司 | 非恒温条件下墙体传热系数的工程现场检测方法及系统 |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104764768B (zh) * | 2015-04-14 | 2017-11-17 | 西南科技大学 | 一种建筑围护结构热工性能现场检测方法 |
CN106018476B (zh) * | 2016-08-11 | 2019-04-16 | 福建省建研工程顾问有限公司 | 一种光伏构件传热系数测试装置及其方法 |
FR3076353A1 (fr) * | 2017-12-29 | 2019-07-05 | Saint-Gobain Isover | Procede et dispositif de controle non destructif d'une paroi |
CN113252726B (zh) * | 2021-06-28 | 2021-09-21 | 深圳涂技堡保温技术有限公司 | 一种基于热量检测的自保温环保墙板检测设备及方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1347289A2 (en) * | 2002-03-22 | 2003-09-24 | Lars Schioett Soerensen | Heat transmission coefficient measuring apparatus |
CN1721845A (zh) * | 2004-07-16 | 2006-01-18 | 甘肃省建材科研设计院 | 建筑物围护结构传热系数现场检测方法 |
CN1900705A (zh) * | 2006-07-12 | 2007-01-24 | 上海市房地产科学研究院 | 建筑墙体传热系数的现场检测方法 |
CN2916627Y (zh) * | 2006-07-12 | 2007-06-27 | 上海市房地产科学研究院 | 建筑墙体传热系数现场检测装置 |
CN101556255A (zh) * | 2009-05-07 | 2009-10-14 | 西安交通大学 | 一种围护结构热阻现场检测数据分析方法 |
CN101782540A (zh) * | 2009-12-30 | 2010-07-21 | 宁波工程学院 | 建筑围护结构传热系数现场检测装置及检测方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE29621637U1 (de) * | 1996-12-13 | 1997-02-13 | Pause Barbara Dr | Vorrichtung zur Messung der Wärmeübertragung durch einen Schichtenaufbau plattenförmiger Materialproben unter verschiedenen Prüfbedingungen |
IL162091A (en) * | 2004-05-20 | 2008-11-03 | Ecoclim Ltd | System for measuring heat flow |
CN201697888U (zh) * | 2010-01-20 | 2011-01-05 | 中国建筑设计研究院 | 一种单一材料围护结构热惰性指标的检测装置 |
CN201673133U (zh) * | 2010-05-21 | 2010-12-15 | 广东省建筑科学研究院 | 一种建筑围护结构传热系数检测仪 |
CN202216929U (zh) * | 2011-09-07 | 2012-05-09 | 东南大学 | 墙体热力性能评价装置 |
CN102759543B (zh) * | 2012-06-26 | 2014-09-24 | 中国建筑科学研究院 | 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 |
-
2012
- 2012-06-26 CN CN201210215325.2A patent/CN102759543B/zh active Active
- 2012-12-21 WO PCT/CN2012/087173 patent/WO2014000397A1/zh active Application Filing
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1347289A2 (en) * | 2002-03-22 | 2003-09-24 | Lars Schioett Soerensen | Heat transmission coefficient measuring apparatus |
CN1721845A (zh) * | 2004-07-16 | 2006-01-18 | 甘肃省建材科研设计院 | 建筑物围护结构传热系数现场检测方法 |
CN1900705A (zh) * | 2006-07-12 | 2007-01-24 | 上海市房地产科学研究院 | 建筑墙体传热系数的现场检测方法 |
CN2916627Y (zh) * | 2006-07-12 | 2007-06-27 | 上海市房地产科学研究院 | 建筑墙体传热系数现场检测装置 |
CN101556255A (zh) * | 2009-05-07 | 2009-10-14 | 西安交通大学 | 一种围护结构热阻现场检测数据分析方法 |
CN101782540A (zh) * | 2009-12-30 | 2010-07-21 | 宁波工程学院 | 建筑围护结构传热系数现场检测装置及检测方法 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
孙金金: "基于神经网络法辨识建筑墙体传热系数的研究", 《同济大学硕士学位论文》, 26 April 2007 (2007-04-26), pages 14 - 64 * |
王珍吾等: "双面热流计法现场测墙体构造热阻", 《建筑节能》, no. 9, 31 December 2004 (2004-12-31), pages 38 - 40 * |
黄峥等: "非稳态法检测建筑围护结构传热系数", 《建筑节能》, no. 8, 31 December 2005 (2005-12-31), pages 45 - 47 * |
Cited By (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014000397A1 (zh) * | 2012-06-26 | 2014-01-03 | 中国建筑科学研究院 | 一种建筑墙体表观传热系数现场检测方法 |
CN103323487B (zh) * | 2013-06-07 | 2015-11-04 | 山东省计算中心 | 墙体局部区域体积比热容测定系统及方法 |
CN103323487A (zh) * | 2013-06-07 | 2013-09-25 | 山东省计算中心 | 墙体局部区域体积比热容测定系统及方法 |
CN104122294A (zh) * | 2014-08-18 | 2014-10-29 | 武汉理工大学 | 一种加气混凝土导热系数的检测方法 |
CN104634814B (zh) * | 2015-02-09 | 2017-03-01 | 东北石油大学 | 一侧带有相变材料幕墙的室内热环境实验装置及使用方法 |
CN104634814A (zh) * | 2015-02-09 | 2015-05-20 | 东北石油大学 | 一侧带有相变材料幕墙的室内热环境实验装置及使用方法 |
CN105021646A (zh) * | 2015-06-18 | 2015-11-04 | 天津大学 | 一种建筑物耗热量检测方法 |
CN105203594B (zh) * | 2015-10-20 | 2018-07-06 | 江苏省建筑工程质量检测中心有限公司 | 一种建筑围护结构内表面瞬态传热系数测定仪 |
CN105203594A (zh) * | 2015-10-20 | 2015-12-30 | 江苏省建筑工程质量检测中心有限公司 | 一种建筑围护结构内表面瞬态传热系数测定仪 |
ES2651519A1 (es) * | 2016-07-26 | 2018-01-26 | Universidad De Cádiz | Equipo portátil de medición de transmitancia térmica mediante radiación infrarroja y procedimiento de uso |
WO2018020062A1 (es) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | Universidad De Cádiz | Equipo portátil de medición de transmitancia térmica mediante radiación infrarroja y procedimiento de uso |
CN106049564A (zh) * | 2016-08-01 | 2016-10-26 | 辽宁工程职业学院 | 一种检测混凝土基础承载变形的检测装置 |
CN106049564B (zh) * | 2016-08-01 | 2018-01-02 | 辽宁工程职业学院 | 一种检测混凝土基础承载变形的检测装置 |
CN108333214A (zh) * | 2018-01-30 | 2018-07-27 | 山东鉴玺工程质量检测有限公司 | 一种测试建筑物维护结构传热系数用支架 |
CN108763773A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-11-06 | 新奥泛能网络科技有限公司 | 直埋热水管网的热损计算方法及装置 |
CN108763769A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-11-06 | 新奥泛能网络科技有限公司 | 架空蒸汽管网的热损计算方法及装置 |
CN108662648A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-10-16 | 新奥泛能网络科技有限公司 | 直埋热水管网的热损计算方法及装置 |
CN108763774A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-11-06 | 新奥泛能网络科技有限公司 | 架空蒸汽管网的热损计算方法及装置 |
CN108763773B (zh) * | 2018-05-30 | 2022-07-22 | 新奥泛能网络科技有限公司 | 直埋热水管网的热损计算方法及装置 |
CN108844993A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-11-20 | 广州市建筑科学研究院有限公司 | 一种用于修正围护结构传热系数现场检测结果的方法 |
CN111624227A (zh) * | 2020-06-17 | 2020-09-04 | 南京大学 | 一种分布式土体导热系数测试系统及其测试方法 |
CN111881507A (zh) * | 2020-08-11 | 2020-11-03 | 泰诺风保泰(苏州)隔热材料有限公司 | 基于神经网络的窗框断面评估方法、计算设备及存储介质 |
CN113418958A (zh) * | 2021-06-24 | 2021-09-21 | 四川大学 | 一种检测建筑节能材料的室内热舒适的对比装置及方法 |
CN113533423A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-10-22 | 中国建筑第八工程局有限公司 | 非恒温条件下墙体传热系数的工程现场检测方法及系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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WO2014000397A1 (zh) | 2014-01-03 |
CN102759543B (zh) | 2014-09-24 |
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