CN111380905A - 一种建筑墙体热工性能动态测试的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑墙体热工性能动态测试的装置及方法，本发明包括测试箱（1）；测试箱（1）内设有待测试墙体（2），待测试墙体（2）将测试箱（1）内腔分为热室（3）和冷室（4）；待测试墙体（2）两侧边设有固定装置（5）；测试箱（1）外设有防护箱（6）；热室（3）、冷室（4）和防护箱（6）与测试箱（1）之间均设有调温装置（7）和测温装置。本发明结构简单合理，可实现在不同气候条件和空调运行模式下墙体动态传热过程的测试，对不同热环境条件下墙体的热工性能进行分析和评价。

Description

一种建筑墙体热工性能动态测试的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种建筑墙体热工性能动态测试的装置及方法，属于建筑墙体热工性能测试技术领域。

背景技术

在能源消耗中，建筑能耗约占全国能源消耗总量的30%左右，并且呈现逐年上升的趋势。围护结构是建筑物中的一个耗能大户,而外墙是建筑围护结构中与室外接触面积最大的部分，外墙体在采暖能耗中所占的比例最大，约占总能耗的32.1～36.2%，因此外墙热工性能的优劣对建筑能耗的高低起着至关重要的作用。

现有技术对墙体热工性能测试大多采用热流计法、热箱法、热箱-热流计法、常功率平面热源法以及红外热像仪法等方法。上述方法均是在稳定传热条件下检测墙体传热系数，热阻等指标。上述测试方法均不能对墙体动态热环境下的热工性能进行检测，无法对不同气候条件和空调运行模式下墙体的热工性能进行分析和评价。因此，现有技术仍存在不足，有待进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种建筑墙体热工性能动态测试的装置及方法，以解决现有测试方法无法直接测试墙体在动态热环境下的热工性能，无法分析和评价在不同气候条件和空调运行模式下墙体热工性能的问题，从而克服现有技术存在的不足。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的一种建筑墙体热工性能动态测试的装置，包括测试箱；测试箱内设有待测试墙体，待测试墙体将测试箱内腔分为热室和冷室；待测试墙体两侧边设有固定装置；测试箱外设有防护箱；热室、冷室和防护箱与测试箱之间均设有调温装置和测温装置。

前述建筑墙体热工性能动态测试的装置中，所述固定装置采用聚氨酯制成；固定装置位于测试箱两侧的墙体孔洞内，并与墙体孔洞滑动连接，通过固定装置将待测试墙体挤住并固定。

前述建筑墙体热工性能动态测试的装置中，所述防护箱采用聚氨酯制成，箱体的厚度10厘米以上；通过防护箱在测试箱周围营造一个密闭的外部环境。

前述建筑墙体热工性能动态测试的装置中，所述调温装置采用空调或热风机。

前述建筑墙体热工性能动态测试的装置中，所述测温装置采用热电偶和帖片式温度传感器。

前述建筑墙体热工性能动态测试的装置中，所述热室、冷室和防护箱与测试箱之间的测温装置为热电偶；热电偶位于中央及四周至少均匀布置五个以上。

前述建筑墙体热工性能动态测试的装置中，所述测试墙体为砌筑后风干14天以上的砌体墙；测试墙体的立面尺寸为1.5米×1.5米；测试墙体两面均设有按对角方向均匀布置的五个以上帖片式温度传感器。

本发明的一种采用上述建筑墙体热工性能动态测试的装置进行建筑墙体热工性能动态测试的方法为，该方法按以下步骤进行测试：

a、通过固定装置将待测试墙体固定在测试箱内，通过待测试墙体将测试箱分隔为热室和冷室；

b、通过调温装置将冷室温度和防护箱与测试箱之间的温度均匀加热至20±2℃停止加热；

c、通过调温装置将热室温度均匀加热至50℃以上即停止加热；

d、将待测试墙体两侧帖片式温度传感器的温度变化及时间，绘制成待测试墙体两侧温度和时间的坐标曲线；

e、将热室和冷室内热电偶的温度变化及时间，绘制成热室和冷室环境温度和时间的坐标曲线；

f、更换不同的通过待测试墙体重复步骤a～e，并比较两次测试绘制成的待测试墙体两侧温度和时间的坐标曲线和热室和冷室环境温度和时间的坐标曲线，得出两种或两种以上不同待测试墙体的保温性能。

前述建筑墙体热工性能动态测试方法中，所述待测试墙体两侧帖片式温度传感器的温度为每侧所有帖片式温度传感器的平均值。

前述建筑墙体热工性能动态测试方法中，所述热室和冷室内热电偶温度为每侧所有热电偶的平均值。

由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，本发明结构简单合理，可实现在不同气候条件和空调运行模式下墙体动态传热过程的测试，对不同热环境条件下墙体的热工性能进行分析和评价，有效地克服了现有技术的不足。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是普通混凝土小型空心砌块墙体的表面温度以及测试箱体内环境温度温度随时间的变化曲线图；

图3是蒸压加气混凝土砌块墙体的表面温度以及测试箱体内环境温度温度随时间的变化曲线图。

图中标记说明如下：1-测试箱、2-待测试墙体、3-热室、4-冷室、5-固定装置、6-防护箱、7-调温装置、8-热电偶、9-帖片式温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明的一种建筑墙体热工性能动态测试的装置，如图1所示，包括测试箱1；测试箱1内设有待测试墙体2，待测试墙体2将测试箱1内腔分为热室3和冷室4；待测试墙体2两侧边设有固定装置5；测试箱1外设有防护箱6；热室3、冷室4和防护箱6与测试箱1之间均设有调温装置7和测温装置。固定装置5采用聚氨酯制成；固定装置5位于测试箱1两侧的墙体孔洞内，并与墙体孔洞滑动连接，通过固定装置5将待测试墙体2挤住并固定。防护箱6采用聚氨酯制成，箱体的厚度10厘米以上；通过防护箱6在测试箱1周围营造一个密闭的外部环境。调温装置7采用空调或热风机。测温装置采用热电偶8和帖片式温度传感器9。热室3、冷室4和防护箱6与测试箱1之间的测温装置为热电偶8；热电偶8位于中央及四周至少均匀布置五个以上。测试墙体2为砌筑后风干14天以上的砌体墙；测试墙体2的立面尺寸为1.5米×1.5米；测试墙体2两面均设有按对角方向均匀布置的五个以上帖片式温度传感器9。

本发明的一种采用上述建筑墙体热工性能动态测试的装置进行建筑墙体热工性能动态测试的方法为，参考图1，该方法按以下步骤进行测试：

a、通过固定装置5将待测试墙体2固定在测试箱1内，通过待测试墙体2将测试箱1分隔为热室3和冷室4；

b、通过调温装置7将冷室4温度和防护箱6与测试箱1之间的温度均匀加热至20±2℃停止加热；

c、通过调温装置7将热室3温度均匀加热至50℃以上即停止加热；

d、将待测试墙体2两侧帖片式温度传感器9的温度变化及时间，绘制成待测试墙体两侧温度和时间的坐标曲线；

e、将热室3和冷室4内热电偶8的温度变化及时间，绘制成热室3和冷室4环境温度和时间的坐标曲线；

f、更换不同的通过待测试墙体2重复步骤a～e，并比较两次测试绘制成的待测试墙体两侧温度和时间的坐标曲线和热室3和冷室4环境温度和时间的坐标曲线，得出两种或两种以上不同待测试墙体2的保温性能。

前述待测试墙体2两侧帖片式温度传感器9的温度为每侧所有帖片式温度传感器9的平均值。热室3和冷室4内热电偶8温度为每侧所有热电偶8的平均值。

实施例

首先按图1所示建造建筑墙体热工性能动态测试装置。然后采用本发明的装置分别对190mm厚的普通混凝土小型空心砌块和190mm厚的蒸压加气混凝土砌块砌筑而成的两种墙体进行墙体热工性能动态测试。两种墙体内外表面均涂抹10mm厚的普通水泥抹面砂浆，两种墙体均砌筑风干14天后再安装到测试装置中进行测试。

测试过程如下：首先将190mm厚的普通混凝土小型空心砌块而成的墙体通过固定装置5固定在测试箱1内，通过190mm厚的普通混凝土小型空心砌块而成的墙体将测试箱1分隔为热室3和冷室4；并在190mm厚的普通混凝土小型空心砌块墙体两面均匀贴上帖片式温度传感器9。同时在热室3和冷室4均匀布置一些热电偶8。然后通过调温装置7将热室3内温度均匀加热至50℃以上即停止加热，通过热帖片式温度传感器9记录热量从热室3通过测试墙体传递到冷室4的过程中墙体表面的温度变化以及热室3和冷室4中热电偶8所测得的环境温度变化；并将墙体温度变化过程和环境温度变化过程绘制成如图2所示的普通混凝土小型空心砌块墙体动态传热过程曲线图。

然后将待测试墙体2更换成蒸压加气混凝土砌块墙体，重复上述测试过程，绘制成如图3所示的蒸压加气混凝土砌块墙体动态传热过程曲线图。

对比图2和图3可见，在对热室环境温度进行加热过程中，热室墙面温度随着热室环境温度的升高而升高；冷室墙面温度也随之升高，但是有一定的延迟性。当热室环境停止加热后，热室环境温度、热室墙面温度均随之降低；冷室墙面温度有一定的延迟性，先继续升高后开始降低。对两种不同待测试墙体2进行比较可知，蒸压加气混凝土砌块墙体的延迟时间明显要比普通混凝土小型空心砌块墙体的长；蒸压加气混凝土砌块热室墙面最高温度48.5℃、冷室墙面最高温度25.7℃，普通混凝土小型空心砌块墙体热室墙面最高温度39.3℃、冷室墙面最高温度26.3℃；蒸压加气混凝土砌块热室墙面温度降温速率比普通混凝土小型空心砌块的降温速率缓慢，并且降温一段时间后热室墙面高于热室环境温度。

以上测试结果表明与普通混凝土小型空心砌块墙体相比，蒸压加气混凝土砌块墙体保温性能更好，在夏季时能有效延缓室外温度向室内传递，在冬季时能有效延缓室内温度向室外传递。

本发明的装置结构简单合理，可实现在不同气候条件和空调运行模式下墙体动态传热过程的测试，对不同热环境条件下墙体的热工性能进行分析和评价。

Claims (10)

1.一种建筑墙体热工性能动态测试的装置，包括测试箱（1）；其特征在于：测试箱（1）内设有待测试墙体（2），待测试墙体（2）将测试箱（1）内腔分为热室（3）和冷室（4）；待测试墙体（2）两侧边设有固定装置（5）；测试箱（1）外设有防护箱（6）；热室（3）、冷室（4）和防护箱（6）与测试箱（1）之间均设有调温装置（7）和测温装置。

2.根据权利要求1所述建筑墙体热工性能动态测试的装置，其特征在于：所述固定装置（5）采用聚氨酯制成；固定装置（5）位于测试箱（1）两侧的墙体孔洞内，并与墙体孔洞滑动连接，通过固定装置（5）将待测试墙体（2）挤住并固定。

3.根据权利要求1所述建筑墙体热工性能动态测试的装置，其特征在于：所述防护箱（6）采用聚氨酯制成，箱体的厚度10厘米以上；通过防护箱（6）在测试箱（1）周围营造一个密闭的外部环境。

4.根据权利要求1所述建筑墙体热工性能动态测试装置，其特征在于：所述调温装置（7）采用空调或热风机。

5.根据权利要求1所述建筑墙体热工性能动态测试的装置，其特征在于：所述测温装置采用热电偶（8）和帖片式温度传感器（9）。

6.根据权利要求5所述建筑墙体热工性能动态测试的装置，其特征在于：所述热室（3）、冷室（4）和防护箱（6）与测试箱（1）之间的测温装置为热电偶（8）；热电偶（8）位于中央及四周至少均匀布置五个以上。

7.根据权利要求5所述建筑墙体热工性能动态测试的装置，其特征在于：所述测试墙体（2）为砌筑后风干14天以上的砌体墙；测试墙体（2）的立面尺寸为1.5米×1.5米；测试墙体（2）两面均设有按对角方向均匀布置的五个以上帖片式温度传感器（9）。

8.一种采用权利要求1～7所述任一建筑墙体热工性能动态测试的装置进行建筑墙体热工性能动态测试的方法，其特征在于：该方法按以下步骤进行测试：

通过固定装置将待测试墙体固定在测试箱内，通过待测试墙体将测试箱分隔为热室和冷室；

通过调温装置将冷室温度和防护箱与测试箱之间的温度均匀加热至20±2℃停止加热；

通过调温装置将热室温度均匀加热至50℃以上即停止加热；

将待测试墙体两侧帖片式温度传感器的温度变化及时间，绘制成待测试墙体两侧温度和时间的坐标曲线；

将热室和冷室内热电偶的温度变化及时间，绘制成热室和冷室环境温度和时间的坐标曲线；

更换不同的通过待测试墙体重复步骤a～e，并比较两次测试绘制成的待测试墙体两侧温度和时间的坐标曲线和热室和冷室环境温度和时间的坐标曲线，得出两种或两种以上不同待测试墙体的保温性能。

9.根据权利要求8所述建筑墙体热工性能动态测试的方法，其特征在于：所述待测试墙体两侧帖片式温度传感器的温度为每侧所有帖片式温度传感器的平均值。

10.根据权利要求8所述建筑墙体热工性能动态测试的方法，其特征在于：所述热室和冷室内热电偶温度为每侧所有热电偶的平均值。

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