CN110133044A - 建筑围护结构传热系数试验全过程监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种建筑围护结构传热系数试验全过程监测装置及方法，主要包括壳体、加热装置、风扇、数据采集处理模块和摄像头，数据采集处理模块包括热流计、温度传感器和控制器，根据获取的温度信息控制加热装置、风扇的启停，使壳体内达到目标温度并维持稳定的温度环境；控制器中功率监测模块、状态监测模块全程监测装置的功率和加热装置、风扇的实时工作状态，无线传输模块将试验全过程中采集到的热流、温度等数据和视频资料上传至云服务器进行保存。本发明可长时间实时监测试验全过程，符合相关标准，为日后出现纠纷时查询原始数据提供证据和便利，同时为相关部门提供了有力的监督手段，具有极大地经济社会效益。

Description

建筑围护结构传热系数试验全过程监测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种建筑监测装置，尤其涉及一种建筑围护结构传热系数试验全过程监测装置及方法。

背景技术

随着现代人们生活水平的提高、城市化进程的加快以及住房体系改革的深化，建筑能耗逐渐成为人们关注的焦点。为了减少建筑能耗，提高建筑围护结构的保温性能成为重中之重，而传热系数作为验证建筑围护结构保温性能的指标之一，能很好的体现建筑围护结构的保温性能。围护结构传热系数的检测方法主要有热流计法和热箱法，其中热流计法作为现场检测的主要方法。根据行业标准《围护结构传热系数现场检测技术规程》（JGJ/T357-2015）中4.3节的要求，待检测区域的表面温度分布温差不应大于0.5℃，围护结构内外表面温差不宜小于10℃，且测试时间超过72h。

热流计法基于稳态传热的理论，检测时间长，且目前市场上对围护结构多是现场检测装置和方法，缺少长期监测装置、监测方法和监督手段，导致对围护结构的检测操作不规范，以致不能很好地实现建筑节能的目的。

发明内容：

为了对建筑围护结构的检测过程更加安全、测试数据更准确，避免操作不当，并为相关部门提供一种监督的手段，本发明基于互联网提供了一种集数据、视频材料于一体，实现远程实时监测的建筑围护结构传热系数试验全过程监测装置及方法。

本发明采用的技术方案是：一种建筑围护结构传热系数试验全过程监测装置，包括壳体、加热装置、风扇、数据采集处理模块和摄像头；

所述的壳体为圆筒形密封结构，其安装在待检测围护结构内表面，以便内部气体流动更顺畅；其内表面附有保温层，以降低壳体内外两侧的热量交换速度；

所述的加热装置以可拆卸的方式安装在壳体内部，根据室外温度的不同可更换为制冷装置，安装方便的同时降低了成本；

所述的风扇固定安装在壳体内部，使壳体内的空气温度快速的混合均匀；

所述的数据采集处理模块包括：热流计、温度传感器和控制器，其中热流计位于壳体内部，并紧贴待检测围护结构的内表面安装；所述的温度传感器包括两组，一组是采集待检测围护结构内、外两侧的空气温度传感器，采集待检测围护结构内部的内空气温度传感器设置于壳体空腔的中央位置，采集待检测围护结构外部的外空气温度传感器设于距待检测围护结构一定距离处；另一组是采集待检测围护结构内外表面温度的、紧贴待检测围护结构表面安装的表面温度传感器，内表面温度传感器至少有两个，设置于壳体内部且均匀的分布在热流计的周围，外表面温度传感器的数量与内表面温度传感器相同、安装位置与内表面温度传感器相对应；

所述的摄像头安装在室内顶部，通过线路与控制器相连，将采集到的整个试验过程的视频资料经过处理后传输给控制器。

进一步，所述的控制器包括通过A/D转换电路、放大电路与温度传感器、热流计相连的CPU，与CPU连接的功率监测模块、状态监测模块、电源电路、外围电路，通过UART通讯端口与CPU连接的无线传输模块，还包括通过三极管驱动的一号继电器输出电路和二号继电器输出电路，分别用来控制加热装置和风扇的启动与停止，以保障装置内空气温度波动小于1℃。所述的功率监测模块在待检测围护结构传热系数试验全过程中监测建筑围护结构传热系数试验全过程监测装置的实时功率，以防止装置功率过大损毁装置。所述的状态监测模块在待检测围护结构传热系数试验全过程中监测加热装置和风扇的实时工作状态，以便在试验的整个过程中保障试验环境符合相关标准规定。

进一步，所述的无线传输模块将试验全过程中采集到的热流和温度数据资料和视频资料上传至云服务器进行保存，以便智能手机等设备终端远程访问查看，也方便日后查询试验数据和视频资料，同时为相关部门提供了有力的监督手段。

本发明包括建筑围护结构传热系数试验全过程监测方法，其步骤为：

步骤1：在待检测围护结构上选取检测部位，该部位应避开热源或冷源及通风气流的影响。

步骤2：在选定的检测部位上安装建筑围护结构传热系数试验全过程监测装置。

步骤3：启动装置，获取检测现场的环境温度信息和视频资料。

步骤4：计算检测部位表面的分布温差，若温差不大于0.5℃，则继续向下进行，否则拆除装置，重复步骤1到步骤4。

步骤5：根据获取的待检测围护结构内外空气、内外表面的温度信息，设置检测试验全过程中装置内部的目标温度、采样间隔和记录时间间隔。

步骤6：启动加热装置和风扇。

步骤7：待装置内部达到目标温度、传热稳定后，开始采样并记录热流密度、内外空气温度和内外表面温度 。

步骤8：监测72h，甚至更长时间，根据采样得到的热流密度和温度数据，实时计算出热阻值并记录。

步骤9：对轻质构件，试验结束后，比较连续三个夜间数据得到的热阻值，相差不大于±5%时，结束测试，得到传热系数并出具报告，否则不出报告；对重质构件，试验结束后，比较结束时的热阻值与24h前得到的热阻值，其偏差不应超过5%；同时比较采样记录期间内第一个INT(2×d/3)天内与最后一个同样长天数内热阻的计算值，其不应大于5%，两个比较值都满足时，结束测试，得到传热系数并出具报告，否则不出报告。

本发明的积极效果是：

1）本发明结构简单，安装方便，且能根据地域的不同在加热装置和制冷装置中二选其一，降低了成本。

2）本发明从监测到出具报告的全过程自动进行。

3）本发明采用无线传输技术，可长期监测，并自动将获取数据和视频资料上传、保存至云服务器，方便了远程访问查看，同时也为日后提供有力的证据，为相关部门提供了有力的监督手段。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的电路示意图；

图中：1-待检测围护结构、2-壳体、3-加热装置、4-热流计、5-内表面温度传感器、6-外表面温度传感器、7-内空气温度传感器、8-外空气温度传感器、9-风扇、10-摄像头、11-控制器。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

如图1和图2所示，本发明提供的建筑围护结构传热系数试验全过程监测装置，包括壳体2、加热装置3、风扇9、数据采集处理模块和摄像头10。其中壳体2采用圆筒形设计，内部有空腔，使内部气体流动更顺畅；内表面附有保温层，以密封地方式安装在待检测围护结构1内表面，降低了壳体内外两侧的热量交换速度。加热装置3以可拆卸的方式安装在壳体2内部，可根据使用地区、使用季节的不同更换为制冷装置，安装方便的同时降低了成本，本实施例以加热装置为例。风扇9固定安装在壳体2内部，使壳体2内的空气温度快速的混合均匀。

数据采集处理模块主要包括热流计4、温度传感器和控制器11。热流计4位于壳体2内部，紧贴式地安装在待检测围护结构1内表面。温度传感器包括空气温度传感器和表面温度传感器，空气温度传感器包括设置于壳体2空腔中央位置的内空气温度传感器7和设置于待检测围护结构外部一定距离处的外空气温度传感器8，采集待检测围护结构1内、外两侧的空气温度；表面温度传感器紧贴待检测围护结构1内外表面安装，采集待检测围护结构1表面温度，内表面温度传感器5位于壳体2内部，至少有两个且均匀的分布在热流计4的周围，外表面温度传感器6的数量与内表面温度传感器5相同、安装位置与内表面温度传感器5相对应。控制器11通过A/D转换电路、放大电路与温度传感器、热流计4相连的CPU，与CPU连接的功率监测模块、状态监测模块、电源电路、外围电路，通过UART通讯端口与CPU连接的无线传输模块，还包括通过三极管驱动的一号继电器电路和二号继电器电路，一号继电器电路和二号继电器电路分别与加热装置3和风扇9相连，控制加热装置3和风扇9的启动与停止，以保障装置内空气温度波动小于1℃。功率监测模块在待检测围护结构传热系数试验全过程中监测本装置的实时功率，以防止装置功率过大损毁装置。状态监测模块在待检测围护结构传热系数试验全过程中监测加热装置3和风扇9的实时工作状态，以便在试验的整个过程中保障试验环境符合相关标准规定。

摄像头10安装在室内顶部，通过线路与控制器11相连，将采集到的整个试验过程的视频资料经过处理后传输给控制器11。

本实施例中的无线传输模块将试验全过程中采集到的热流、温度等数据资料和视频资料上传至云服务器进行保存，以便智能手机等设备终端远程访问查看，也方便日后出现纠纷时查询原始试验数据和视频资料，同时为相关部门提供了有力的监督手段，避免弄虚作假。

建筑围护结构传热系数试验全过程监测方法，其步骤为：

步骤1：在待检测围护结构1上选取检测部位，该部位应避开热源或冷源及通风气流的影响。

步骤2：在选定的检测部位上安装建筑围护结构传热系数试验全过程监测装置。

步骤3：启动装置，获取检测现场的环境温度信息和视频资料。

步骤4：计算检测部位表面的分布温差，若温差不大于0.5℃，则继续向下进行，否则拆除装置，重复步骤1到步骤4。

步骤5：根据获取的待检测围护结构1内外空气、内外表面的温度信息，设置检测试验全过程中装置内部的目标温度、采样间隔和记录时间间隔。

步骤6：启动加热装置3和风扇9。

步骤7：待装置内部达到目标温度、传热稳定后，开始采样并记录热流密度、内外空气温度和内外表面温度 。

步骤8：监测72h，甚至更长时间，根据采样得到的热流密度和温度数据，实时计算出热阻值并记录。

步骤9：对轻质构件，试验结束后，比较连续三个夜间数据得到的热阻值，相差不大于±5%时，结束测试，得到传热系数并出具报告，否则不出报告；对重质构件，试验结束后，比较结束时的热阻值与24h前得到的热阻值，其偏差不应超过5%；同时比较采样记录期间内第一个INT(2×d/3)天内与最后一个同样长天数内热阻的计算值，其不应大于5%，两个比较值都满足时，结束测试，得到传热系数并出具报告，否则不出报告。

本发明提供的建筑围护结构传热系数试验全过程监测装置结构简单、安装方便、成本低廉，建筑围护结构传热系数试验全过程监测方法全程监测试验过程，避免弄虚作假，社会效益显著。

Claims (6)

1.一种建筑围护结构传热系数试验全过程监测装置，其特征在于：包括壳体(2)、加热装置(3)、风扇(9)、数据采集处理模块和摄像头（10）；

所述的摄像头(10)安装在室内顶部，采集试验全过程中的视频信息；

所述的加热装置(3)以可拆卸的方式安装在壳体(2)内，可根据室外温度的不同更换为制冷装置；

所述的数据采集处理模块包括热流计(4)、温度传感器和控制器(11)，所述的热流计(4)位于壳体(2)内部，紧贴待检测围护结构(1)的内表面安装。

2.根据权利要求1所述的一种建筑围护结构传热系数试验全过程监测装置，其特征在于：所述的温度传感器包括空气温度传感器和表面温度传感器。

3.根据权利要求2所述的一种建筑围护结构传热系数试验全过程监测装置，其特征在于：所述的空气温度传感器包括设置于壳体(2)中央位置的内空气温度传感器(7)和设置于待检测围护结构(1)外部一定距离处的外空气传感器(8)。

4.根据权利要求2所述的一种建筑围护结构传热系数试验全过程监测装置，其特征在于：所述的表面温度传感器紧贴待检测围护结构(1)内外表面安装，包括设置于壳体(2)内部、均匀分布在热流计(4)周围的内表面温度传感器(5)和数量与内表面温度传感器(5)相同、位置相对应的外表面温度传感器(6)。

5.根据权利要求1所述的一种建筑围护结构传热系数试验全过程监测装置，其特征在于：所述的控制器(11)包括功率监测模块、状态监测模块和无线传输模块以及控制加热装置(3)和风扇(9)启停的继电器输出电路。

6.一种建筑围护结构传热系数试验全过程监测方法，其特征在于：包括上述的建筑围护结构传热系数试验全过程监测装置，其操作步骤为：

步骤1：在待检测围护结构(1)上选取检测部位；

步骤2：在选定的检测部位上安装建筑围护结构传热系数试验全过程监测装置；

步骤3：启动装置，获取检测现场的环境温度信息和视频资料；

步骤4：计算检测部位表面的分布温差，若温差不大于0.5℃，则继续向下进行，否则拆除装置，重复步骤1到步骤4；

步骤5：根据获取的待检测围护结构内外空气、内外表面的温度信息，设置检测试验全过程中装置内部的目标温度、采样间隔和记录时间间隔；

步骤6：启动加热装置(3)和风扇(9)；

步骤7：待装置内部达到目标温度、传热稳定后，开始采样并记录热流密度、内外空气温度和内外表面温度；

步骤8：监测72h，甚至更长时间，根据采样得到的热流密度和温度数据，实时计算出热阻值并记录；

步骤9：对轻质构件，试验结束后，比较连续三个夜间数据得到的热阻值，相差不大于±5%时，结束测试，得到传热系数并出具报告，否则不出报告；对重质构件，试验结束后，比较结束时的热阻值与24h前得到的热阻值，其偏差不应超过5%；同时比较采样记录期间内第一个INT(2×d/3)天内与最后一个同样长天数内热阻的计算值，其不应大于5%，两个比较值都满足时，结束测试，得到传热系数并出具报告，否则不出报告。