CN107907568A - 一种复合瓦隔热性能测试装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种复合瓦隔热性能测试装置及其方法，装置包括保温箱、氙灯、支架、鼓风机、出风口；所述保温箱为上开口矩形箱，保温箱开口边缘设置有檐口，檐口截面为L型，檐口的一端与保温箱外侧壁顶部连接，檐口另一端竖直向上；保温箱正上方设置有氙灯，氙灯与保温箱底部平行，且氙灯的面积与保温箱底部面积相同；所述保温箱右侧设置有竖直向上的支架，支架顶部连接有鼓风机，鼓风机左侧设置有正对保温箱开口的出风口，出风口吹出的风在保温箱开口所在平面的中心点风速3.0m/s。本发明模拟室外太阳垂直照射对复合瓦的影响参数测试方法，测量箱体内空气温度，计算复合瓦的热工参数，量化复合瓦阻隔太阳辐射能力。
Description
技术领域
本发明涉及土木建造性能测试领域，具体涉及一种模拟室外太阳垂直照射对复合瓦的影响参数测试方法，测量箱体内空气温度，计算复合瓦的热工参数，量化复合瓦阻隔太阳辐射能力的复合瓦隔热性能测试装置及其方法。
背景技术
随着近年来我国经济的不断发展，推动了建筑行业的发展。现代建筑逐步向高质量、高档次发展，其功能要求不断提高，传统的屋面材料已不能满足建筑业发展的要求，各种新型材料应运而生。
现在常采用的屋面材料有：石棉瓦、水泥瓦、彩钢瓦等。其中，石棉瓦不仅含致癌成份，而且其使用寿命短，易腐烂，对环境有一定的污染；水泥瓦具有施工复杂、结构重、吸水渗水等缺点；而近年兴起的彩钢瓦具有使用成本高、使用寿命短、不隔音隔热、易生锈等问题。
复合瓦的隔热性能是评判复合瓦性能的一项重要指标。复合瓦作为新兴起的建材，在具体隔热效果及量化指标方面暂无详细解决方案。
本发明对形状结构、气流速度、空气温度、湿度等条件稳定的情况下，对复合瓦进行持续照射，测试试验箱体内的空气温度，计算隔热瓦的热工参数，量化隔热瓦阻隔太阳辐射的能力。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种模拟室外太阳垂直照射对复合瓦的影响参数测试方法，测量箱体内空气温度，计算复合瓦的热工参数，量化复合瓦阻隔太阳辐射能力的复合瓦隔热性能测试装置及其方法。
一种复合瓦隔热性能测试装置，包括保温箱、氙灯、支架、鼓风机、出风口；
所述保温箱为上开口矩形箱，保温箱开口边缘设置有檐口，檐口截面为L型，檐口的一端与保温箱外侧壁顶部连接，檐口另一端竖直向上；保温箱正上方设置有氙灯，氙灯与保温箱底部平行，且氙灯的面积与保温箱底部面积相同；所述保温箱右侧设置有竖直向上的支架，支架顶部连接有鼓风机，鼓风机左侧设置有正对保温箱开口的出风口，出风口吹出的风在保温箱开口所在平面的中心点风速3.0m/s；
所述檐口内嵌入矩形的复合瓦块材，复合瓦块材尺寸为1.75m*1.75m*0.05m；
所述保温箱内安装有T型热电偶，T型热电偶的精度为±0.1℃，T型热电偶一端连接Agilent数据采集器；
所述氙灯功率为1000W/m2，氙灯底部设置有扩散片；扩散片将氙灯发出的光扩散成照射均匀度为95％的面光源；
所述保温箱板材为XPS保温板，厚度为20cm，导热系数0.032W/(m·K)，热阻7.8125m2·K/W；保温箱的尺寸为1.7m*1.7m*1.1m，保温箱内表面总的半球发射率为0.87，可见光反射率为65％；
所述保温箱放置于环境温度23℃，湿度45～55％RH内，保温箱外表面辐照度为950～1050W/m2；
一种复合瓦隔热性能测试方法，包括以下步骤：
步骤一、将复合瓦原料注入复合瓦块材的模具中，制成1.75m*1.75m*0.05m的矩形块，将矩形块外表面打磨光滑，得到复合瓦块材；
步骤二、将复合瓦块材放置到檐口内，开启鼓风机和氙灯，持续照射，经T型热电偶采集保温箱内温度数据到Agilent数据采集器内；
步骤三、当保温箱内温度数据保持不变30分钟后，关闭氙灯，T型热电偶继续采集保温箱内温度下降数据到Agilent数据采集器内；
步骤四、关闭氙灯和鼓风机，取下复合瓦块材，完成测试。
本发明提供了一种模拟室外太阳垂直照射对复合瓦的影响参数测试方法，测量箱体内空气温度，计算复合瓦的热工参数，量化复合瓦阻隔太阳辐射能力的复合瓦隔热性能测试装置及其方法。本发明通过设计复合瓦隔热性能测试装置，模拟户外阳光直射时，复合瓦的隔热环境，通过测试复合瓦覆盖的保温箱内温度随光照和风速的变化，计算出复合瓦热阻和复合瓦传导系数。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一种复合瓦隔热性能测试装置结构示意图。
具体实施方式
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种复合瓦隔热性能测试装置，参件图1，包括保温箱1、氙灯2、支架3、鼓风机4、出风口5；
所述保温箱1为上开口矩形箱，保温箱1开口边缘设置有檐口11，檐口11截面为L型，檐口11的一端与保温箱1外侧壁顶部连接，檐口11另一端竖直向上；保温箱1正上方设置有氙灯2，氙灯2与保温箱1底部平行，且氙灯2的面积与保温箱1底部面积相同；所述保温箱1右侧设置有竖直向上的支架3，支架3顶部连接有鼓风机4，鼓风机4左侧设置有正对保温箱1开口的出风口5，出风口5吹出的风在保温箱1开口所在平面的中心点风速3.0m/s；
所述檐口11内嵌入矩形的复合瓦块材6，复合瓦块材6尺寸为1.75m*1.75m*0.05m；
所述保温箱1内安装有T型热电偶，T型热电偶的精度为±0.1℃，T型热电偶一端连接Agilent数据采集器；
所述氙灯2功率为1000W/m2，氙灯2底部设置有扩散片；扩散片将氙灯2发出的光扩散成照射均匀度为95％的面光源；
所述保温箱1板材为XPS保温板，厚度为20cm，导热系数0.032W/(m·K)，热阻7.8125m2·K/W；保温箱1的尺寸为1.7m*1.7m*1.1m，保温箱1内表面总的半球发射率为0.87，可见光反射率为65％；
所述保温箱1放置于环境温度23℃，湿度45～55％RH内，保温箱1外表面辐照度为950～1050W/m2；
一种复合瓦隔热性能测试方法，包括以下步骤：
步骤一、将复合瓦原料注入复合瓦块材6的模具中，制成1.75m*1.75m*0.05m的矩形块，将矩形块外表面打磨光滑，得到复合瓦块材6；
步骤二、将复合瓦块材6放置到檐口11内，开启鼓风机4和氙灯2，持续照射，经T型热电偶采集保温箱1内温度数据到Agilent数据采集器内；
步骤三、当保温箱1内温度数据保持不变30分钟后，关闭氙灯2，T型热电偶继续采集保温箱1内温度下降数据到Agilent数据采集器内；
步骤四、关闭氙灯2和鼓风机4，取下复合瓦块材6，完成测试。
本发明的工作原理：
复合瓦板材6放入檐口11内，初始室温记为T0，T0为环境温度23℃；开启氙灯2和鼓风机4，经T型热电偶采集保温箱1内温度数据到Agilent数据采集器内，60分钟后，保温箱1内的温度上升速度放缓，开始趋于平衡，平衡温度记为T1。经过150分钟后，彻底保温箱1内温度保持不变，关闭氙灯，保温箱1内热量散失，温度逐渐下降。
隔热温差计算公式：E＝(T1-T0)/2，其中E为隔热温差，单位℃；
复合瓦外侧表面换热系数ae计算公式：ae＝E+4.1v，其中E为隔热温差，单位℃；v为风速，单位m/s；
复合瓦内表面换热系数ai计算公式：ai＝3.6+4.4e/0.837，其中e为复合瓦校正发射率0.83；
复合瓦表面的换热热阻Re＝1/ae＝0.0448m2·K/W；
在热动态平衡时，热量通过复合瓦的热流密度相等，即q＝qi＝qe，其中q为通过复合瓦的热流密度，单位J/(m2·s)，qe为通过外表面边界层的热流密度，单位J/(m2·s)；
由此可得(θi-θe)/R＝ai(θe-ti)，其中θi为复合瓦内表面温度，单位℃；θe为复合瓦内表面温度，单位℃，R为复合瓦材料层热阻，单位m2·K/W；
复合瓦热阻公式：R0＝Ri+R+Re，R0为复合瓦热阻，单位m2·K/W；
复合瓦传导系数：K0＝1/R0，K0为复合瓦传导系数，单位W/(m2·K)。
本发明提供了一种模拟室外太阳垂直照射对复合瓦的影响参数测试方法，测量箱体内空气温度，计算复合瓦的热工参数，量化复合瓦阻隔太阳辐射能力的复合瓦隔热性能测试装置及其方法。本发明通过设计复合瓦隔热性能测试装置，模拟户外阳光直射时，复合瓦的隔热环境，通过测试复合瓦覆盖的保温箱内温度随光照和风速的变化，计算出复合瓦热阻和复合瓦传导系数。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种复合瓦隔热性能测试装置，包括保温箱(1)、氙灯(2)、支架(3)、鼓风机(4)、出风口(5)，其特征在于：
所述保温箱(1)为上开口矩形箱，保温箱(1)开口边缘设置有檐口(11)，檐口(11)截面为L型，檐口(11)的一端与保温箱(1)外侧壁顶部连接，檐口(11)另一端竖直向上；保温箱(1)正上方设置有氙灯(2)，氙灯(2)与保温箱(1)底部平行，且氙灯(2)的面积与保温箱(1)底部面积相同；所述保温箱(1)右侧设置有竖直向上的支架(3)，支架(3)顶部连接有鼓风机(4)，鼓风机(4)左侧设置有正对保温箱(1)开口的出风口(5)，出风口(5)吹出的风在保温箱(1)开口所在平面的中心点风速3.0m/s。
2.根据权利要求1所述的一种复合瓦隔热性能测试装置，其特征在于，所述檐口(11)内嵌入矩形的复合瓦块材(6)，复合瓦块材(6)尺寸为1.75m*1.75m*0.05m。
3.根据权利要求1所述的一种复合瓦隔热性能测试装置，其特征在于，所述保温箱(1)内安装有T型热电偶，T型热电偶的精度为±0.1℃，T型热电偶一端连接Agilent数据采集器。
4.根据权利要求1所述的一种复合瓦隔热性能测试装置，其特征在于，所述氙灯(2)功率为1000W/m2，氙灯(2)底部设置有扩散片；扩散片将氙灯(2)发出的光扩散成照射均匀度为95％的面光源。
5.根据权利要求1所述的一种复合瓦隔热性能测试装置，其特征在于，所述保温箱(1)板材为XPS保温板，厚度为20cm，导热系数0.032W/(m·K)，热阻7.8125m2·K/W；保温箱(1)的尺寸为1.7m*1.7m*1.1m，保温箱(1)内表面总的半球发射率为0.87，可见光反射率为65％。
6.根据权利要求1所述的一种复合瓦隔热性能测试装置，其特征在于，所述保温箱(1)放置于环境温度23℃，湿度45～55％RH内，保温箱(1)外表面辐照度为950～1050W/m2。
7.一种复合瓦隔热性能测试方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将复合瓦原料注入复合瓦块材(6)的模具中，制成1.75m*1.75m*0.05m的矩形块，将矩形块外表面打磨光滑，得到复合瓦块材(6)；
步骤二、将复合瓦块材(6)放置到檐口(11)内，开启鼓风机(4)和氙灯(2)，持续照射，经T型热电偶采集保温箱(1)内温度数据到Agilent数据采集器内；
步骤三、当保温箱(1)内温度数据保持不变30分钟后，关闭氙灯(2)，T型热电偶继续采集保温箱(1)内温度下降数据到Agilent数据采集器内；
步骤四、关闭氙灯(2)和鼓风机(4)，取下复合瓦块材(6)，完成测试。
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