CN110726751B - 一种建筑外窗保温性能快速检测装置及其控制方法 - Google Patents
一种建筑外窗保温性能快速检测装置及其控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种建筑外窗保温性能快速检测装置，包括热箱、第一加热系统、热箱温度传感器、外窗试件、冷箱、冷箱温度传感器、第二加热系统、制冷系统、温度控制与数据采集系统、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器和第五温度传感器，所述热箱与冷箱有一共用面，所述共用面上设有用于安装外窗试件的第一洞口和四个第二洞口，所述四个第二洞口从左到右分别安装第一对比玻璃、第二对比玻璃、第三对比玻璃和第四对比玻璃，所述温度控制与数据采集系统用于得出外窗试件的预估传热系数和热箱的预估加热功率。本发明可有效提高检测装置的检测效率与检测数据的准确性，进一步减少检测装置的运行时间和运行能耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑外窗检测领域，具体地说是一种建筑外窗保温性能快速检测装置及其控制方法。
背景技术
外窗保温性能是建筑外窗重要的节能性能指标，近年来，随着国家对建筑节能的重视，各地外窗标准对外窗保温性能指标的要求越来越高，如《公共建筑节能设计标准》GB50189 -2015对外窗的最低传热系数要求为1.8 W/(m2.K)以下，又如上海市《民用建筑外窗应用技术规程》DB/TJ 08-2242-2007中对外窗保温性能指标值K值要求应小于等于2.2W/(m2·K)。
国家标准《建筑外门窗保温性能分级及其检测方法》GB/T8484-2008详细介绍了建筑外门窗节能性能检测装置及其检测方法，该检测方法基于稳定传热原理，采用标定热箱法检测建筑门、窗传热系数，试件一侧为热箱，模拟采暖建筑冬季内气候条件，另一侧为冷箱，模拟冬季室外气温和气流速度，在对试件缝隙进行密封处理，试件两侧各自保持稳定的空气温度，气流速度和热辐射条件下，测量热箱中加热器的发热量，减去通过热箱外壁和试件框的热损失，该检测方法虽然可以较好地检测建筑外门窗的传热系数，但由于建筑外窗不同产品的传热系数差别较大，有的传热系数为1.4 W/㎡·K，有的传热系数为3W/㎡·K，在相同条件下热箱中加热器的发热量差别较大。
为了满足不同建筑外门窗保温性能的检测，现有技术热箱中采用额定功率较大的电加热器和冷箱中采用制冷功率较大的制冷系统进行检测，虽然可以较好的检测不同建筑外窗的传热系数，但检测时间长，一般在7～8小时，检测能耗高，热箱内空气温度稳定性一般。如热箱采用额定功率1500W的电加热器和冷箱采用制冷功率2000W的制冷系统，虽然该系统可以满足不同保温性能的建筑外门窗传热系数检测，但对于低传热系数的建筑外窗，电加热器或制冷系统的误差对检测数据影响很大。例如，对于只有200W加热量的建筑外窗产品，假设额定功率1500W加热器有1%的误差，即15W的加热量，虽然数值较小，但对200W的得热量却有5%以上的误差；对于只有200W加热量的建筑外门窗产品，假设额定功率500W加热器有1%的误差，即5W的加热量，虽然数值较小，但对200W的得热量只有5%的误差；对于500W加热量的建筑外窗产品，假设额定功率1500W加热器有1%的误差，即15W的加热量，对500W得热量只有3%的误差。此外，在检测装置运行能耗和运行时间方面，热箱采用额定功率1500W加热器运行时热箱空气温度稳定时间更长，运行能耗也更大。
为解决上述问题，专利号为201810017627.6，名称为“一种建筑外窗保温性能检测装置的控制方法”的发明专利提供了一种快速检测建筑外窗保温性能的方法，该专利通过分别检测第一加热系统或制冷系统连续运行第一预设时间和关闭第二预设时间的热箱空气温度与冷箱空气温度，根据所述检测数据与预设的计算公式分别计算预估传热系数和预估加热功率，热箱根据所述预估加热功率选择相应的加热器运行，冷箱根据所述预估加热功率调节制冷系统以相应的制冷功率运行，使不同保温性能的建筑外窗采用相应的加热功率来控制热箱温度和采用相应的制冷功率来控制冷箱温度，有效提高了检测装置的检测效率与检测数据的准确性，有效减少了检测装置的运行时间和运行能耗。
该专利虽然可以较好的快速检测建筑外窗的保温性能，但也存在一些缺点， 如前期根据第一加热系统或制冷系统连续运行一段时间后检测的数据来计算预估传热系数和预估加热功率，检测时间仍有待提高，又如在建筑外窗保温性能检测中热箱内相对湿度应小于20%以确保外窗保温性能检测的准确性，而在该专利中根据检测数据计算预估传热系数和预估加热功率未考虑热箱相对湿度的问题，不同的气候条件下热箱的相对湿度完全不同，计算的预估传热系数和预估加热功率也会存在偏差，从而影响了检测数据的准确性，如果在热箱内相对湿度小于20%时再根据第一加热系统或制冷系统连续运行一段时间后检测的数据来计算预估传热系数和预估加热功率，检测时间会大大延长，不能达到快速检测建筑外窗保温性能的目的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷，提供一种建筑外窗保温性能快速检测装置及其控制方法，将多个不同传热系数的对比玻璃与外窗试件进行保温性能对比快速准确得出外窗的预估传热系数，可有效提高检测装置的运行效率和减少检测装置的运行能耗。
为此，本发明采用如下的技术方案： 一种建筑外窗保温性能快速检测装置，包括热箱、第一加热系统、热箱温度传感器、外窗试件、冷箱、冷箱温度传感器、第二加热系统、制冷系统、温度控制与数据采集系统，所述热箱与冷箱有一共用面，所述共用面上设有用于安装外窗试件的第一洞口和四个第二洞口，所述第一加热系统包括至少3个不同额定功率的加热器，其特征在于，所述四个第二洞口从左到右分别安装第一对比玻璃、第二对比玻璃、第三对比玻璃和第四对比玻璃；所述建筑外窗保温性能快速检测装置还包括安装在第一对比玻璃冷箱侧的第一温度传感器、安装在第二对比玻璃冷箱侧的第二温度传感器、安装在第三对比玻璃冷箱侧的第三温度传感器、安装在第四对比玻璃冷箱侧的第四温度传感器和安装在外窗试件冷箱侧的第五温度传感器；所述第一温度传感器用于检测第一对比玻璃冷箱侧的空气温度，所述第二温度传感器用于检测第二对比玻璃冷箱侧的空气温度，所述第三温度传感器用于检测第三对比玻璃冷箱侧的空气温度，所述第四温度传感器用于检测第四对比玻璃冷箱侧的空气温度，所述第五温度传感器用于检测外窗试件冷箱侧的空气温度；
所述温度控制与数据采集系统分别与热箱温度传感器、冷箱温度传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、第五温度传感器、第一加热系统、第二加热系统、制冷系统电连接，用于根据第一对比玻璃冷箱侧的空气温度、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度、第四对比玻璃冷箱侧的空气温度和外窗试件冷箱侧的空气温度得出外窗试件的预估传热系数和热箱的预估加热功率。
进一步地，所述第二洞口的面积是第一洞口面积的0.02～0.05倍。
进一步地，所述第一对比玻璃的传热系数为1.4～1.5W/(m2·K)，所述第二对比玻璃的传热系数为1.8～1.9W/(m2·K)，所述第三对比玻璃的传热系数为2.2～2.3W/(m2·K)，所述第四对比玻璃的传热系数为2.5～2.6W/(m2·K)。
进一步地，所述温度控制与数据采集系统包括检测模块、获取模块、第一计算模块、确定模块和第二计算模块；
所述检测模块用于在建筑外窗保温性能快速检测装置启动后，实时检测热箱内的热箱空气温度、冷箱内的冷箱空气温度、第一对比玻璃冷箱侧的空气温度、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度、第四对比玻璃冷箱侧的空气温度和外窗试件冷箱侧的空气温度；
所述获取模块在建筑外窗保温性能快速检测装置连续运行第一预设时间后，获取第一对比玻璃冷箱侧的空气温度A1、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度B1、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度C1、 第四对比玻璃冷箱侧的空气温度D1和外窗试件冷箱侧的空气温度E1；
所述第一计算模块用于根据第一对比玻璃冷箱侧的空气温度A1、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度B1、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度C1、 第四对比玻璃冷箱侧的空气温度D1和外窗试件冷箱侧的空气温度E1计算第一对比玻璃冷箱侧的空气温度A1与外窗试件冷箱侧的空气温度E1的温差绝对值T1、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度B1与外窗试件冷箱侧的空气温度E1的温差绝对值T2、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度C1与外窗试件冷箱侧的空气温度E1的温差绝对值T3和第四对比玻璃冷箱侧的空气温度D1与外窗试件冷箱侧的空气温度E1的温差绝对值T4；
所述确定模块用于比较温差绝对值T1、温差绝对值T2、温差绝对值T3和温差绝对值T4，若温差绝对值T1为最小值，则将第一对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数，若温差绝对值T2为最小值，则将第二对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数，若温差绝对值T3为最小值，则将第三对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数，若温差绝对值T4为最小值，则将第四对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数；
所述第二计算模块用于根据外窗试件的预估传热系数、预设的外窗试件面积、预设偏差加热功率、预设热箱温度和预设冷箱温度得出热箱的预估加热功率。
进一步地，所述第二计算模块具体包括：
根据外窗试件的预估传热系数、预设的外窗试件面积、预设偏差加热功率、预设热箱温度、预设冷箱温度和预设的预估加热功率公式得出热箱的预估加热功率，所述预估加热功率公式为：
Q=x×K×M×Δt+Q1；
Q-热箱的预估加热功率；
K-预估传热系数；
M-预设的外窗试件面积；
Δt-预设热箱温度与预设冷箱温度的差值；
x-估算系数，取值为1.1～1.4；
Q1-预设偏差加热功率，为常值。
本发明还采用如下的技术方案：一种建筑外窗保温性能快速检测装置的控制方法，所述控制方法至少包括以下步骤：
S1、在建筑外窗保温性能快速检测装置启动后，实时检测热箱内的热箱空气温度、冷箱内的冷箱空气温度、第一对比玻璃冷箱侧的空气温度、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度、第四对比玻璃冷箱侧的空气温度和外窗试件冷箱侧的空气温度；
S2、在建筑外窗保温性能快速检测装置连续运行第一预设时间后，获取第一对比玻璃冷箱侧的空气温度A1、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度B1、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度C1、 第四对比玻璃冷箱侧的空气温度D1和外窗试件冷箱侧的空气温度E1；
S3、根据第一对比玻璃冷箱侧的空气温度A1、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度B1、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度C1、 第四对比玻璃冷箱侧的空气温度D1和外窗试件冷箱侧的空气温度E1计算第一对比玻璃冷箱侧的空气温度A1与外窗试件冷箱侧的空气温度E1的温差绝对值T1、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度B1与外窗试件冷箱侧的空气温度E1的温差绝对值T2、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度C1与外窗试件冷箱侧的空气温度E1的温差绝对值T3和第四对比玻璃冷箱侧的空气温度D1与外窗试件冷箱侧的空气温度E1的温差绝对值T4；
S4、将温差绝对值T1、温差绝对值T2、温差绝对值T3和温差绝对值T4比较大小，若温差绝对值T1为最小值，则将第一对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数，若温差绝对值T2为最小值，则将第二对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数，若温差绝对值T3为最小值，则将第三对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数，若温差绝对值T4为最小值，则将第四对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数；
S5、根据外窗试件的预估传热系数、预设的外窗试件面积、预设偏差加热功率、预设热箱温度和预设冷箱温度得出热箱的预估加热功率。
本发明还采用如下的技术方案：一种建筑外窗保温性能快速检测装置的控制方法，所述控制方法至少包括以下步骤：
S1、在建筑外窗保温性能快速检测装置启动后，实时检测热箱内的热箱空气温度、冷箱内的冷箱空气温度、第一对比玻璃冷箱侧的空气温度、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度、第四对比玻璃冷箱侧的空气温度和外窗试件冷箱侧的空气温度；
S2、在建筑外窗保温性能快速检测装置连续运行第一预设时间后，获取第一对比玻璃冷箱侧的空气温度A1、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度B1、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度C1、 第四对比玻璃冷箱侧的空气温度D1和外窗试件冷箱侧的空气温度E1；
S3、将外窗试件冷箱侧的空气温度E1分别与第一对比玻璃冷箱侧的空气温度A1、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度B1、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度C1、 第四对比玻璃冷箱侧的空气温度D1进行对比；
若外窗试件冷箱侧的空气温度E1小于等于第一对比玻璃冷箱侧的空气温度A1，则将第一对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数；
若外窗试件冷箱侧的空气温度E1大于第一对比玻璃冷箱侧的空气温度A1且小于第二对比玻璃冷箱侧的空气温度B1，则根据第一预设公式计算外窗试件的预估传热系数，所述第一预设公式为：
K=[( E1- A1)× K1]/( B1-A1) +K1；
K-预估传热系数；
K1-第一对比玻璃的传热系数，为常值；
若外窗试件冷箱侧的空气温度E1等于第二对比玻璃冷箱侧的空气温度B1，则将第二对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数；
若外窗试件冷箱侧的空气温度E1大于第二对比玻璃冷箱侧的空气温度B1且小于第三对比玻璃冷箱侧的空气温度C1，则根据第二预设公式计算外窗试件的预估传热系数，所述第二预设公式为：
K=[( E1- B1)× K2]/( C1- B1) +K2；
K-预估传热系数；
K2-第二对比玻璃的传热系数,为常值；
若外窗试件冷箱侧的空气温度E1等于第三对比玻璃冷箱侧的空气温度C1，则将第三对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数；
若外窗试件冷箱侧的空气温度E1大于第三对比玻璃冷箱侧的空气温度C1且小于第四对比玻璃冷箱侧的空气温度D1，则根据第三预设公式计算外窗试件的预估传热系数，所述第三预设公式为：
K=[( E1- C1)× K3]/( D1- C1) +K3；
K-预估传热系数；
K3-第三对比玻璃的传热系数,为常值；
若外窗试件冷箱侧的空气温度E1大于或等于第四对比玻璃冷箱侧的空气温度D1，则将第四对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数；
S4、根据外窗试件的预估传热系数、预设的外窗试件面积、预设偏差加热功率、预设热箱温度和预设冷箱温度得出热箱的预估加热功率。
本发明的有益效果是：
（1）在检测装置启动一小段时间后，将外窗试件与多个对比玻璃进行保温性能对比快速准确得出外窗试件的预估传热系数和热箱的预估加热功率，并根据预估加热功率控制第一加热系统的运行使热箱的空气温度处于预设热箱空气温度区间和控制第二加热系统与制冷系统的运行使冷箱的空气温度快速处于预设冷箱温度区间；
（2）无需在检测装置启动前控制第一加热系统连续运行第一预设时间和关闭第二预设时间，且预估传热系数通过将外窗试件与多个小尺寸的对比玻璃进行保温性能对比得出，预估传热系数的准确性不受热箱相对湿度的影响，进一步减少了检测装置的运行时间和运行能耗。
附图说明
图1为建筑外窗保温性能快速检测装置的结构示意图。
图2为第一洞口和第二洞口的布置示意图。
图3为多个对比玻璃及温度传感器的布置示意图。
图4为热箱与冷箱组合后的三维结构示意图。
图5为温度控制与数据采集系统和各部件的硬件连接示意图。
附图标记说明：1-热箱，2-第一加热系统，3-热箱温度传感器，4-控湿装置，5-第一洞口，6-外窗试件，7-第五温度传感器，8-风机，9-隔风板，10-第二洞口，11-对比玻璃，12-共用面，13-冷箱温度传感器，14-冷箱，15-第二加热系统，16-蒸发器，17-制冷系统，18-温度控制与数据采集系统，19-第一对比玻璃，20-第二对比玻璃，21-第三对比玻璃，22-第四对比玻璃，23-第一温度传感器，24-第二温度传感器，25-第三温度传感器，26-第四温度传感器。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细阐述。
参见图1至图5，本实施例提供了一种建筑外窗保温性能快速检测装置，包括热箱1、设置在热箱内的第一加热系统2、热箱温度传感器3、控湿装置4、外窗试件6、风机8、隔风板9、冷箱14、冷箱温度传感器13、设置在冷箱内的第二加热系统15、蒸发器16、制冷系统17、温度控制与数据采集系统18，所述热箱1与冷箱14有一共用面12，所述共用面12上设有用于安装外窗试件的第一洞口5和四个用于安装对比玻璃11的第二洞口10，所述第一加热系统2包括至少3个不同额定功率的加热器，所述第一加热系统2包括至少3个不同额定功率的加热器，温度控制与数据采集系统18可控制第一加热系统2中的所有加热器运行，也可控制第一加热系统2中其中的一种加热器运行，所述第一洞口内安装外窗试件6，待检测的外窗试件尺寸一般为1.5m×1.5m，所述第二洞口用于安装对比玻璃，对比玻璃可选用现有技术中已知传热系数的典型玻璃，为了减少检测误差，其面积应尽量小，最好是第一洞口的0.02～0.05倍，。
具体地，在国家标准《建筑外门窗保温性能分级及其检测方法》GB/T8484-2008中详细介绍了现有建筑外窗保温性能检测装置的具体结构，本实施例中建筑外窗保温性能快速检测装置主要采用与上述标准相似的主体结构，区别在于增加了多个第二洞口、对比玻璃及相应的温度传感器等部件及应用，其中，所述四个第二洞口从左到右分别安装第一对比玻璃19、第二对比玻璃20、第三对比玻璃21和第四对比玻璃22（图3中）。另外，由于现有外窗的传热系数多为1.2～2.8 W/(m2·K)，多个对比玻璃之间的传热系数差值最好相近，所述第一对比玻璃的传热系数最好为1.4～1.5W/(m2·K)，所述第二对比玻璃的传热系数最好为1.6～1.7W/(m2·K)，所述第二对比玻璃的传热系数为1.8～1.9W/(m2·K)，所述第三对比玻璃的传热系数为2.2～2.3W/(m2·K)，所述第四对比玻璃的传热系数为2.5～2.6W/(m2·K)。
所述建筑外窗保温性能快速检测装置还包括安装在第一对比玻璃冷箱侧的第一温度传感器23（位于冷箱内且靠近第一对比玻璃）、安装在第二对比玻璃冷箱侧的第二温度传感器24（位于冷箱内且靠近第二对比玻璃）、安装在第三对比玻璃冷箱侧的第三温度传感器25（位于冷箱内且靠近第三对比玻璃）、安装在第四对比玻璃冷箱侧的第四温度传感器26（位于冷箱内且靠近第四对比玻璃）和安装在外窗试件冷箱侧的第五温度传感器7（位于冷箱内且靠近在外窗试件）；所述第一温度传感器23用于检测第一对比玻璃冷箱侧的空气温度，所述第二温度传感器24用于检测第二对比玻璃冷箱侧的空气温度，所述第三温度传感器25用于检测第三对比玻璃冷箱侧的空气温度所述第四温度传感器26用于检测第四对比玻璃冷箱侧的空气温度，所述第五温度传感器7用于检测外窗试件冷箱侧的空气温度。
所述温度控制与数据采集系统18分别与热箱温度传感器3、冷箱温度传感器13、第一温度传感器23、第二温度传感器24、第三温度传感器25、第四温度传感器26、第五温度传感器7、第一加热系统2、第二加热系统15、制冷系统17电连接，用于根据第一对比玻璃冷箱侧的空气温度、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度、第四对比玻璃冷箱侧的空气温度和外窗试件冷箱侧的空气温度得出外窗试件的预估传热系数和热箱的预估加热功率。
具体地，所述温度控制与数据采集系统包括检测模块、获取模块、第一计算模块、确定模块和第二计算模块。
所述检测模块用于在建筑外窗保温性能快速检测装置启动后，实时检测热箱内的热箱空气温度、冷箱内的冷箱空气温度、第一对比玻璃冷箱侧的空气温度、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度、第四对比玻璃冷箱侧的空气温度和外窗试件冷箱侧的空气温度。
所述获取模块在建筑外窗保温性能快速检测装置连续运行第一预设时间后，获取第一对比玻璃冷箱侧的空气温度A1、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度B1、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度C1、 第四对比玻璃冷箱侧的空气温度D1和外窗试件冷箱侧的空气温度E1，其中，所述第一预设时间最好为1min～5min。
所述第一计算模块用于根据第一对比玻璃冷箱侧的空气温度A1、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度B1、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度C1、 第四对比玻璃冷箱侧的空气温度D1和外窗试件冷箱侧的空气温度E1计算第一对比玻璃冷箱侧的空气温度A1与外窗试件冷箱侧的空气温度E1的温差绝对值T1、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度B1与外窗试件冷箱侧的空气温度E1的温差绝对值T2、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度C1与外窗试件冷箱侧的空气温度E1的温差绝对值T3和第四对比玻璃冷箱侧的空气温度D1与外窗试件冷箱侧的空气温度E1的温差绝对值T4。
所述确定模块用于比较温差绝对值T1、温差绝对值T2、温差绝对值T3和温差绝对值T4，若温差绝对值T1为最小值，则将第一对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数，若温差绝对值T2为最小值，则将第二对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数，若温差绝对值T3为最小值，则将第三对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数，若温差绝对值T4为最小值，则将第四对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数。
具体地，对比玻璃冷箱侧的空气温度与外窗试件冷箱侧的空气温度的温差绝对值越小，说明对比玻璃冷箱侧的空气温度与外窗试件计量箱侧的空气温度越接近，相应的对比玻璃和外窗试件的传热系数和保温性能也越接近，在最小温差绝对值确定后，可将所述最小温差绝对值对应的对比玻璃的传热系数确定为最接近外窗试件的传热系数。
所述第二计算模块用于根据外窗试件的预估传热系数、预设的外窗试件面积、预设偏差加热功率、预设热箱温度和预设冷箱温度得出所述热箱的预估加热功率。
具体地，根据外窗试件的预估传热系数、预设的外窗试件面积、预设偏差加热功率、预设热箱温度、预设冷箱温度和预设的预估加热功率公式得出所述热箱的预估加热功率，所述预估加热功率公式为：
Q=x×K×M×Δt+Q1；
Q-热箱的预估加热功率；
K-预估传热系数；
M-预设的外窗试件面积；
Δt-预设热箱温度与预设冷箱温度的差值；
x-估算系数，取值为1.1～1.3；
Q1-预设偏差加热功率,为常值，可根据预设偏差加热功率的计算公式计算得出。
所述预设偏差加热功率的计算公式为：
Q1= K1×Δt× M1+ K2×Δt× M2+ K3×Δt× M3+ K4×Δt× M4；
Q1-热箱的预估加热功率；
K1-第一对比玻璃的传热系数，为常值；
K2-第二对比玻璃的传热系数，为常值；
K3-第二对比玻璃的传热系数，为常值；
K4-第二对比玻璃的传热系数，为常值；
M1-第一对比玻璃面积，为常值；
M2-第二对比玻璃面积，为常值；
M3-第三对比玻璃面积，为常值；
M4-第四对比玻璃面积，为常值；
Δt-预设热箱温度与预设冷箱温度的差值，为常值。
在外窗的预估传热系数和热箱的预估加热功率确定后，温度控制与数据采集系统18可根据预估加热功率快速控制热箱和冷箱的空气温度快速温度。所述温度控制与数据采集系统18还包括第一控制模块、选择模块、第二控制模块、第三控制模块，所述第一控制模块用于根据热箱温度传感器采集的空气温度与预设热箱温度控制第一加热系统的运行，还根据冷箱温度传感器采集的空气温度与预设冷箱温度控制制冷系统的运行；所述选择模块用于当热箱温度传感器采集的空气温度大于或等于预设热箱温度时，根据预设的预估加热功率与预设的所述至少3个不同额定功率的加热器之间的对应关系，选择所述预估加热功率对应的加热器运行；所述第二控制模块用于当冷箱温度传感器采集的空气温度小于或等于预设冷箱温度时，根据预设的预估加热功率与制冷系统的预设进口水温和预设水流量的对应关系，确定所述预估加热功率对应的预设进口水温和预设水流量，并调节制冷系统的进口水温和水流量运行至预设进口水温和预设水流量；所述第三控制模块用于根据热箱温度传感器采集的空气温度与预设热箱温度控制所述预估加热功率对应的加热器运行使热箱的空气温度处于预设热箱空气温度区间，根据冷箱温度传感器采集的空气温度与预设冷箱温度控制所述第二加热系统运行使冷箱的空气温度处于预设冷箱温度区间。
具体地，在外窗试件的预估传热系数和热箱的预估加热功率确定后，根据热箱的预估加热功率快速控制热箱和冷箱空气温度快速稳定的技术可参照相关现有技术，如专利号201810017627.6，名称为“一种建筑外窗保温性能检测装置的控制方法”中的控制技术，本实施例中不再进行具体描述，需要说明的是，本实施例中主要创新内容为快速准确得出外窗的预估传热系数的相关技术。
在上述在建筑外窗保温性能快速检测装置的基础上，本实施例还提供了一种建筑外窗保温性能快速检测装置的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
S1、在建筑外窗保温性能快速检测装置启动后，实时检测热箱内的热箱空气温度、冷箱内的冷箱空气温度、第一对比玻璃冷箱侧的空气温度、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度、第四对比玻璃冷箱侧的空气温度和外窗试件冷箱侧的空气温度；
S2、在建筑外窗保温性能快速检测装置连续运行第一预设时间后，获取第一对比玻璃冷箱侧的空气温度A1、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度B1、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度C1、 第四对比玻璃冷箱侧的空气温度D1和外窗试件冷箱侧的空气温度E1；
S3、根据第一对比玻璃冷箱侧的空气温度A1、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度B1、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度C1、 第四对比玻璃冷箱侧的空气温度D1和外窗试件冷箱侧的空气温度E1计算第一对比玻璃冷箱侧的空气温度A1与外窗试件冷箱侧的空气温度E1的温差绝对值T1、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度B1与外窗试件冷箱侧的空气温度E1的温差绝对值T2、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度C1与外窗试件冷箱侧的空气温度E1的温差绝对值T3和第四对比玻璃冷箱侧的空气温度D1与外窗试件冷箱侧的空气温度E1的温差绝对值T4；
S4、将温差绝对值T1、温差绝对值T2、温差绝对值T3和温差绝对值T4比较大小，若温差绝对值T1为最小值，则将第一对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数，若温差绝对值T2为最小值，则将第二对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数，若温差绝对值T3为最小值，则将第三对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数，若温差绝对值T4为最小值，则将第四对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数；
S5、根据所述外窗试件的预估传热系数K、预设的试件面积、预设偏差加热功率、预设热箱温度和预设冷箱温度得出所述热箱的预估加热功率；
S6、根据热箱温度传感器采集的空气温度与预设热箱温度控制第一加热系统的运行，根据冷箱温度传感器采集的空气温度与预设冷箱温度控制制冷系统的运行；
S7、当热箱温度传感器采集的空气温度大于或等于预设热箱温度时，根据预设的预估加热功率与预设的所述至少3个不同额定功率的加热器之间的对应关系，选择所述预估加热功率对应的加热器运行；
S8、当冷箱温度传感器采集的空气温度小于或等于预设冷箱温度时，根据预设的预估加热功率与制冷系统的预设进口水温和预设水流量的对应关系，确定所述预估加热功率对应的预设进口水温和预设水流量，并调节制冷系统的进口水温和水流量运行至预设进口水温和预设水流量；
S9、根据热箱温度传感器采集的空气温度与预设热箱温度控制所述预估加热功率对应的加热器运行使热箱的空气温度处于预设热箱空气温度区间，根据冷箱温度传感器采集的空气温度与预设冷箱温度控制所述第二加热系统运行使冷箱的空气温度处于预设冷箱温度区间。
在上述控制方法中，预估传热系数主要通过多个温差绝对值的大小比较得出，预估传热系数为第一对比玻璃、第二对比玻璃、第三对比玻璃和第四对比玻璃中其中的一个传热系数值，预估传热系数准确性的提高只能通过增加对比玻璃的数量来实现，为了进一步提高预估传热系数的准确性，本实施例中还提供了另一种建筑外窗保温性能快速检测装置的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
S1、在建筑外窗保温性能快速检测装置启动后，实时检测热箱内的热箱空气温度、冷箱内的冷箱空气温度、第一对比玻璃冷箱侧的空气温度、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度、第四对比玻璃冷箱侧的空气温度和外窗试件冷箱侧的空气温度；
S2、在建筑外窗保温性能快速检测装置连续运行第一预设时间后，获取第一对比玻璃冷箱侧的空气温度A1、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度B1、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度C1、 第四对比玻璃冷箱侧的空气温度D1和外窗试件冷箱侧的空气温度E1；
S3、将外窗试件冷箱侧的空气温度E1分别与第一对比玻璃冷箱侧的空气温度A1、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度B1、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度C1、 第四对比玻璃冷箱侧的空气温度D1进行对比；
若外窗试件冷箱侧的空气温度E1小于等于第一对比玻璃冷箱侧的空气温度A1，则将第一对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数；
若外窗试件冷箱侧的空气温度E1大于第一对比玻璃冷箱侧的空气温度A1且小于第二对比玻璃冷箱侧的空气温度B1，则根据第一预设公式计算外窗试件的预估传热系数，所述第一预设公式为：
K=[( E1- A1)× K1]/( B1-A1) +K1；
K-预估传热系数；
K1-第一对比玻璃的传热系数,为常值；
若外窗试件冷箱侧的空气温度E1等于第二对比玻璃冷箱侧的空气温度B1，则将第二对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数；
若外窗试件冷箱侧的空气温度E1大于第二对比玻璃冷箱侧的空气温度B1且小于第三对比玻璃冷箱侧的空气温度C1，则根据第二预设公式计算外窗试件的预估传热系数，所述第二预设公式为：
K=[( E1- B1)× K2]/( C1- B1) +K2；
K-预估传热系数；
K2-第二对比玻璃的传热系数,为常值；
若外窗试件冷箱侧的空气温度E1等于第三对比玻璃冷箱侧的空气温度C1，则将第三对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数；
若外窗试件冷箱侧的空气温度E1大于第三对比玻璃冷箱侧的空气温度C1且小于第四对比玻璃冷箱侧的空气温度D1，则根据第三预设公式计算外窗试件的预估传热系数，所述第三预设公式为：
K=[( E1- C1)× K3]/( D1- C1) +K3；
K-预估传热系数；
K3-第三对比玻璃的传热系数,为常值；
若外窗试件冷箱侧的空气温度E1大于或等于第四对比玻璃冷箱侧的空气温度D1，则将第四对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数；
S4、根据外窗试件的预估传热系数、预设的外窗试件面积、预设偏差加热功率、预设热箱温度和预设冷箱温度得出热箱的预估加热功率；
S5、根据热箱温度传感器采集的空气温度与预设热箱温度控制第一加热系统的运行，根据冷箱温度传感器采集的空气温度与预设冷箱温度控制制冷系统的运行；
S6、当热箱温度传感器采集的空气温度大于或等于预设热箱温度时，根据预设的预估加热功率与预设的所述至少3个不同额定功率的加热器之间的对应关系，选择所述预估加热功率对应的加热器运行；
S7、当冷箱温度传感器采集的空气温度小于或等于预设冷箱温度时，根据预设的预估加热功率与制冷系统的预设进口水温和预设水流量的对应关系，确定所述预估加热功率对应的预设进口水温和预设水流量，并调节制冷系统的进口水温和水流量运行至预设进口水温和预设水流量；
S8、根据热箱温度传感器采集的空气温度与预设热箱温度控制所述预估加热功率对应的加热器运行使热箱的空气温度处于预设热箱空气温度区间，根据冷箱温度传感器采集的空气温度与预设冷箱温度控制所述第二加热系统运行使冷箱的空气温度处于预设冷箱温度区间。
在上述控制方法中，外窗试件的预估传热系数根据对比玻璃的传热系数和多个对比玻璃温差比值计算得出，这是由于外窗试件在内外侧温差相同情况下，根据外窗试件传热公式可知外窗试件传热系数的变化与外窗试件传热量的变化是呈线型比例关系的，利用这一原理，本实施例中通过外窗试件与多个对比玻璃相应的温差比值来进一步确定外窗试件的预估传热系数，使预估传热系数的准确性进一步提高，从而使检测装置更快控制热箱的空气温度处于预设热箱空气温度区间和冷箱的空气温度处于预设冷箱温度区间。
需要说明的是，在本实施例中由于安装了多个对比玻璃，建筑外窗试件保温性能检测时第一加热系统的加热量包括外窗试件的传热量和多个对比玻璃的传热量，但由于多个对比玻璃的传热量即为预估加热功率公式中的预设偏差加热功率，且多个对比玻璃面积较小，外窗试件的传热量可直接通过第一加热系统的加热量减去预设偏差加热功率计算得出，因此，多个对比玻璃的传热量对检测数据误差的影响可忽略不计。
本发明的保护范围并不局限于上述描述，任何在本发明的启示下的其它形式产品，不论在形状或结构上作任何改变，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种建筑外窗保温性能快速检测装置，包括热箱、第一加热系统、热箱温度传感器、外窗试件、冷箱、冷箱温度传感器、第二加热系统、制冷系统、温度控制与数据采集系统，所述热箱与冷箱有一共用面，所述共用面上设有用于安装外窗试件的第一洞口和四个第二洞口，所述第一加热系统包括至少3个不同额定功率的加热器，其特征在于，所述四个第二洞口从左到右分别安装第一对比玻璃、第二对比玻璃、第三对比玻璃和第四对比玻璃；所述建筑外窗保温性能快速检测装置还包括安装在第一对比玻璃冷箱侧的第一温度传感器、安装在第二对比玻璃冷箱侧的第二温度传感器、安装在第三对比玻璃冷箱侧的第三温度传感器、安装在第四对比玻璃冷箱侧的第四温度传感器和安装在外窗试件冷箱侧的第五温度传感器；
所述第一温度传感器用于检测第一对比玻璃冷箱侧的空气温度，所述第二温度传感器用于检测第二对比玻璃冷箱侧的空气温度，所述第三温度传感器用于检测第三对比玻璃冷箱侧的空气温度，所述第四温度传感器用于检测第四对比玻璃冷箱侧的空气温度，所述第五温度传感器用于检测外窗试件冷箱侧的空气温度；
所述温度控制与数据采集系统分别与热箱温度传感器、冷箱温度传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、第五温度传感器、第一加热系统、第二加热系统、制冷系统电连接；
所述温度控制与数据采集系统包括检测模块、获取模块、第一计算模块、确定模块和第二计算模块；
所述检测模块用于在建筑外窗保温性能快速检测装置启动后，实时检测热箱内的热箱空气温度、冷箱内的冷箱空气温度、第一对比玻璃冷箱侧的空气温度、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度、第四对比玻璃冷箱侧的空气温度和外窗试件冷箱侧的空气温度；
所述获取模块在建筑外窗保温性能快速检测装置连续运行第一预设时间后，获取第一对比玻璃冷箱侧的空气温度A1、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度B1、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度C1、 第四对比玻璃冷箱侧的空气温度D1和外窗试件冷箱侧的空气温度E1；
所述第一计算模块用于根据第一对比玻璃冷箱侧的空气温度A1、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度B1、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度C1、 第四对比玻璃冷箱侧的空气温度D1和外窗试件冷箱侧的空气温度E1计算第一对比玻璃冷箱侧的空气温度A1与外窗试件冷箱侧的空气温度E1的温差绝对值T1、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度B1与外窗试件冷箱侧的空气温度E1的温差绝对值T2、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度C1与外窗试件冷箱侧的空气温度E1的温差绝对值T3和第四对比玻璃冷箱侧的空气温度D1与外窗试件冷箱侧的空气温度E1的温差绝对值T4；
所述确定模块用于比较温差绝对值T1、温差绝对值T2、温差绝对值T3和温差绝对值T4，若温差绝对值T1为最小值，则将第一对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数，若温差绝对值T2为最小值，则将第二对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数，若温差绝对值T3为最小值，则将第三对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数，若温差绝对值T4为最小值，则将第四对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数；
所述第二计算模块用于根据外窗试件的预估传热系数、预设的外窗试件面积、预设偏差加热功率、预设热箱温度和预设冷箱温度得出热箱的预估加热功率。
2.根据权利要求1所述的建筑外窗保温性能快速检测装置，其特征在于，所述第二计算模块具体包括：
根据外窗试件的预估传热系数、预设的外窗试件面积、预设偏差加热功率、预设热箱温度、预设冷箱温度和预设的预估加热功率公式得出热箱的预估加热功率，所述预估加热功率公式为：
Q=x×K×M×Δt+Q1；
Q-热箱的预估加热功率；
K-预估传热系数；
M-预设的外窗试件面积；
Δt-预设热箱温度与预设冷箱温度的差值；
x-估算系数，取值为1.1～1.4；
Q1-预设偏差加热功率，为常值。
3.一种权利要求1或2所述的建筑外窗保温性能快速检测装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法至少包括以下步骤：
S1、在建筑外窗保温性能快速检测装置启动后，实时检测热箱内的热箱空气温度、冷箱内的冷箱空气温度、第一对比玻璃冷箱侧的空气温度、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度、第四对比玻璃冷箱侧的空气温度和外窗试件冷箱侧的空气温度；
S2、在建筑外窗保温性能快速检测装置连续运行第一预设时间后，获取第一对比玻璃冷箱侧的空气温度A1、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度B1、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度C1、 第四对比玻璃冷箱侧的空气温度D1和外窗试件冷箱侧的空气温度E1；
S3、根据第一对比玻璃冷箱侧的空气温度A1、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度B1、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度C1、 第四对比玻璃冷箱侧的空气温度D1和外窗试件冷箱侧的空气温度E1计算第一对比玻璃冷箱侧的空气温度A1与外窗试件冷箱侧的空气温度E1的温差绝对值T1、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度B1与外窗试件冷箱侧的空气温度E1的温差绝对值T2、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度C1与外窗试件冷箱侧的空气温度E1的温差绝对值T3和第四对比玻璃冷箱侧的空气温度D1与外窗试件冷箱侧的空气温度E1的温差绝对值T4；
S4、将温差绝对值T1、温差绝对值T2、温差绝对值T3和温差绝对值T4比较大小，若温差绝对值T1为最小值，则将第一对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数，若温差绝对值T2为最小值，则将第二对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数，若温差绝对值T3为最小值，则将第三对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数，若温差绝对值T4为最小值，则将第四对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数；
S5、根据外窗试件的预估传热系数、预设的外窗试件面积、预设偏差加热功率、预设热箱温度和预设冷箱温度得出热箱的预估加热功率。
4.一种建筑外窗保温性能快速检测装置的控制方法，所述建筑外窗保温性能快速检测装置包括热箱、第一加热系统、热箱温度传感器、外窗试件、冷箱、冷箱温度传感器、第二加热系统、制冷系统、温度控制与数据采集系统，所述热箱与冷箱有一共用面，所述共用面上设有用于安装外窗试件的第一洞口和四个第二洞口，所述第一加热系统包括至少3个不同额定功率的加热器，所述四个第二洞口从左到右分别安装第一对比玻璃、第二对比玻璃、第三对比玻璃和第四对比玻璃；所述建筑外窗保温性能快速检测装置还包括安装在第一对比玻璃冷箱侧的第一温度传感器、安装在第二对比玻璃冷箱侧的第二温度传感器、安装在第三对比玻璃冷箱侧的第三温度传感器、安装在第四对比玻璃冷箱侧的第四温度传感器和安装在外窗试件冷箱侧的第五温度传感器；所述第一温度传感器用于检测第一对比玻璃冷箱侧的空气温度，所述第二温度传感器用于检测第二对比玻璃冷箱侧的空气温度，所述第三温度传感器用于检测第三对比玻璃冷箱侧的空气温度，所述第四温度传感器用于检测第四对比玻璃冷箱侧的空气温度，所述第五温度传感器用于检测外窗试件冷箱侧的空气温度；所述温度控制与数据采集系统分别与热箱温度传感器、冷箱温度传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、第五温度传感器、第一加热系统、第二加热系统、制冷系统电连接，其特征在于，所述控制方法至少包括以下步骤：
S1、在建筑外窗保温性能快速检测装置启动后，实时检测热箱内的热箱空气温度、冷箱内的冷箱空气温度、第一对比玻璃冷箱侧的空气温度、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度、第四对比玻璃冷箱侧的空气温度和外窗试件冷箱侧的空气温度；
S2、在建筑外窗保温性能快速检测装置连续运行第一预设时间后，获取第一对比玻璃冷箱侧的空气温度A1、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度B1、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度C1、 第四对比玻璃冷箱侧的空气温度D1和外窗试件冷箱侧的空气温度E1；
S3、将外窗试件冷箱侧的空气温度E1分别与第一对比玻璃冷箱侧的空气温度A1、第二对比玻璃冷箱侧的空气温度B1、第三对比玻璃冷箱侧的空气温度C1、 第四对比玻璃冷箱侧的空气温度D1进行对比；
若外窗试件冷箱侧的空气温度E1小于等于第一对比玻璃冷箱侧的空气温度A1，则将第一对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数；
若外窗试件冷箱侧的空气温度E1大于第一对比玻璃冷箱侧的空气温度A1且小于第二对比玻璃冷箱侧的空气温度B1，则根据第一预设公式计算外窗试件的预估传热系数，所述第一预设公式为：
K=[( E1- A1)× K1]/( B1-A1) +K1；
K-预估传热系数；
K1-第一对比玻璃的传热系数,为常值；
若外窗试件冷箱侧的空气温度E1等于第二对比玻璃冷箱侧的空气温度B1，则将第二对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数；
若外窗试件冷箱侧的空气温度E1大于第二对比玻璃冷箱侧的空气温度B1且小于第三对比玻璃冷箱侧的空气温度C1，则根据第二预设公式计算外窗试件的预估传热系数，所述第二预设公式为：
K=[( E1- B1)× K2]/( C1- B1) +K2；
K-预估传热系数；
K2-第二对比玻璃的传热系数，为常值；
若外窗试件冷箱侧的空气温度E1等于第三对比玻璃冷箱侧的空气温度C1，则将第三对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数；
若外窗试件冷箱侧的空气温度E1大于第三对比玻璃冷箱侧的空气温度C1且小于第四对比玻璃冷箱侧的空气温度D1，则根据第三预设公式计算外窗试件的预估传热系数，所述第三预设公式为：
K=[( E1- C1)× K3]/( D1- C1) +K3；
K-预估传热系数；
K3-第三对比玻璃的传热系数，为常值；
若外窗试件冷箱侧的空气温度E1大于或等于第四对比玻璃冷箱侧的空气温度D1，则将第四对比玻璃的传热系数记为外窗试件的预估传热系数；
S4、根据外窗试件的预估传热系数、预设的外窗试件面积、预设偏差加热功率、预设热箱温度和预设冷箱温度得出热箱的预估加热功率。
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Effective date of registration: 20220601 Address after: 130000 Xinhu town Xinxing village, Jingyue Development Zone, Changchun City, Jilin Province Applicant after: Changchun Huafu building component manufacturing Co.,Ltd. Address before: 317502 No. 166, No. 166, North Gate Village, New River, Wenling, Zhejiang. Applicant before: Wu Zurong |
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