CN115165955A - 一种基于热量变化的地面材料反照率测试方法及系统 - Google Patents

一种基于热量变化的地面材料反照率测试方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN115165955A
CN115165955A CN202210615442.1A CN202210615442A CN115165955A CN 115165955 A CN115165955 A CN 115165955A CN 202210615442 A CN202210615442 A CN 202210615442A CN 115165955 A CN115165955 A CN 115165955A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sample
ground material
heat
data acquisition
processing system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210615442.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115165955B (zh
Inventor
薛育聪
葛坚
徐婉清
赵佳红
陆江
罗晓予
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN202210615442.1A priority Critical patent/CN115165955B/zh
Publication of CN115165955A publication Critical patent/CN115165955A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115165955B publication Critical patent/CN115165955B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/20—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55—Specular reflectivity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/20—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity
    • G01N25/48—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on solution, sorption, or a chemical reaction not involving combustion or catalytic oxidation
    • G01N25/4846—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on solution, sorption, or a chemical reaction not involving combustion or catalytic oxidation for a motionless, e.g. solid sample

Abstract

本发明涉及一种基于热量变化的地面材料反照率测试方法及系统，其包括如下测试步骤：1)，将地面材料试样放置于保温容器中，并布置各种传感器；2)，准备阶段；3)，第一阶段；4)，第二阶段；5)，数据采集及处理系统判别第一阶段与第二阶段内风速最大偏差是否超过10％；6)，数据采集及处理系统计算并输出试样表面的反照率。本发明通过计算地面材料试样在不同太阳辐射情况下与周围环境的热交换速率，可得到该试样表面的反照率，并可同时得到试样表面与测试环境的对流换热系数及对流传质系数；同时，本发明所采用的设备种类少、测试数据易得、构造简单且价格低廉；所提出的测试方法原理可靠，准确度高。

Description

一种基于热量变化的地面材料反照率测试方法及系统
【技术领域】
本发明涉及一种材料反照率测试方法及测试系统，具体涉及一种基于热量变化的地面材料反照率测试方法及系统，属于材料性能测试技术领域。
【背景技术】
在过去的一百年里，地球温度上升了0.7℃，全球变暖对生态系统和人类社会产生了重大影响，成为当前科学研究中的热门问题。研究表明，近表面反照率在气候变化中起着重要作用，它不仅对区域下垫面地表能量分配具有重要的科学意义，也进一步影响了生态系统中的质能传递及各类生化过程(如地表热量传递与水分相变过程、蒸腾作用、光合作用和呼吸作用等)，是广泛应用于地表能量平衡方程和全球气候变化研究中的一个重要参数。
当前，国际与国内测试反照率的方法可大致归纳为以下三种：1)，利用分光光度计对被测试样发射一定波长的光线，通过计算反射光强度与发射光强度的比值即可得到被测试样在这一波长范围内的反射率；2)，在试样上方搭建可同时测量地面反射光强度与太阳辐射强度的四分量辐射仪，通过计算反射光强度与太阳辐射强度的比值则可得到试样的反照率；3)，在试样表面敷设热流传感器，并在试样旁放置太阳辐射传感器，通过计算试样热流与太阳辐射强度的比值亦可近似得到试样的反照率。
从上述测试原理可以看出，传统的测试装置以及测试方法还存在一定不足。具体的说，方法一存在的不足有：1)分光光度计价格十分昂贵，测试成本巨大；2)由于分光光度计光源波段较窄，难以完整模拟太阳光谱，故利用该方法测得的仅是试样在一定波长内的反射率，而非反照率。方法二存在的不足有：1)四分量辐射仪较为昂贵，测试成本较大；2)由于位于试样上方的四分量辐射仪会遮挡太阳光线，以及周围环境的长/短波辐射亦会被四分量辐射仪捕获，故该方法对试样面积提出了严苛的要求(至少为直径10m的圆形区域)，增大了测试难度及可行性。方法三存在的不足有：1)敷设于试样表面的热流传感器影响了试样对太阳辐射的吸收；2)热流传感器的表面性质与试样表面不尽相同，测得的热流值不能准确反映试样表面热流量；3)未考虑试样表面与周围环境的对流换热，测试结果准确度低。此外，试样表面与测试环境间的对流换热系数及对流传质系数也是反映试样与周围环境传热传质过程的重要参数，而其难以由传统的测试装置以及测试方法测得。
因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的基于热量变化的地面材料反照率测试方法及系统，以克服现有技术中的所述缺陷。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种基于热量变化的地面材料反照率测试方法，其根据地面材料试样在不同太阳辐射情况下与周围环境的热交换速率，可计算得到该试样表面的反照率，并可同时获得地面材料表面与测试环境的对流换热系数与对流传质系数。
本发明的另一目的在于提供一种基于热量变化的地面材料反照率测试系统，该系统所需设备种类少、测试数据易得、构造简单且价格低廉。
为实现上述第一目的，本发明采取的技术方案为：一种基于热量变化的地面材料反照率测试方法，其包括如下工艺步骤：
1)，将截面积为A、高度为H的地面材料试样放置于保温容器中，并在试样与保温容器间涂抹凡士林，使二者紧密接触；将试样在高度方向上平均划分为n层(20≥n≥5)，并在各层中央埋入试样内部温度传感器；将试样表面温度传感器浅埋于地面材料试样内；将空气温度传感器固定于地面材料试样正上方；将太阳辐射传感器置于地面材料试样旁；
2)，准备阶段：打开遮阳板，使地面材料试样处于阴影中，当各试样内部温度传感器间的偏差小于5％且各层温度在10分钟内的变化幅度不超过5％时，数据采集及处理系统提示可继续测试；
3)，第一阶段：合拢遮阳板，使地面材料试样暴露于太阳辐射下，将该阶段所持续的时间记为t1，风速传感器连续监测该阶段内风速变化情况，数据采集及处理系统计算得到这段时间内太阳辐射总量Qra、试样吸收的热量Qab及地面材料表面与空气的时均温差T1；
4)，第二阶段：打开遮阳板，使地面材料试样处于阴影中，将该阶段所持续的时间记为t2，风速传感器连续监测该阶段内风速变化情况，数据采集及处理系统计算得到这段时间内试样释放的热量Qre及地面材料表面与空气的时均温差T2；
5)，数据采集及处理系统判别第一阶段与第二阶段内风速最大偏差是否超过10％，若不超过，则认为此次测试有效，继续数据处理过程；若超过，则提示此次测试失败，并应重新由步骤2)开始测试；
6)，数据采集及处理系统输出试样表面与测试环境的对流换热系数h，其所依据的计算公式为：
Figure BDA0003674100240000041
根据空气密度ρair、空气定压比热容cp,air及刘易斯准则数Le，数据采集及处理系统输出试样表面与测试环境的对流传至系数hm，其所依据的计算公式为：
Figure BDA0003674100240000042
数据采集及处理系统输出试样表面的反照率α，其所依据的计算公式为：
Figure BDA0003674100240000043
本发明的基于热量变化的地面材料反照率测试方法进一步为：所述的步骤3)具体为：
3-1)，根据太阳辐射传感器连续监测的太阳辐射强度I，数据采集及处理系统计算得到第一阶段内的太阳辐射总量Qra，其所依据的公式为：
Figure BDA0003674100240000044
3-2)，根据地面材料试样比热容cp,mat、密度ρmat、试样内部温度传感器监测的试样第1层在该阶段起始时的温度T0,lay,1及在该阶段结束时的温度T1,lay,1，数据采集及处理系统计算得到试样第1层在第一阶段内的热量变化情况Qab,1，其所依据的计算公式为：
Figure BDA0003674100240000045
同样，计算得到试样第2层至第n层在第一阶段内的热量变化情况，分别记为Qab,2……Qab,n；数据采集及处理系统计算得到试样在第一阶段内吸收的热量Qab，其所依据的计算公式为：
Figure BDA0003674100240000046
3-3)，根据试样表面温度传感器连续监测的试样表面温度Tsur及空气温度传感器连续监测的空气温度Tair，数据采集及处理系统计算得到第一阶段内的地面材料表面与空气的时均温差T1，其所依据的计算公式为：
Figure BDA0003674100240000051
本发明的基于热量变化的地面材料反照率测试方法进一步为：所述的步骤4)具体为：
4-1)，根据地面材料试样比热容cp,mat、密度ρmat、试样内部温度传感器监测的试样第1层在该阶段起始时的温度T1,lay,1及在该阶段结束时的温度T2,lay,1，数据采集及处理系统计算得到试样第1层在第二阶段内的热量变化情况Qre,1，其所依据的计算公式为：
Figure BDA0003674100240000052
同样，计算得到试样第2层至第n层在第二阶段内的热量变化情况，分别记为Qre,2……Qre,n；数据采集及处理系统计算得到试样在第二阶段内释放的热量Qre，其所依据的计算公式为：
Figure BDA0003674100240000053
4-2)，根据试样表面温度传感器连续监测的试样表面温度Tsur及空气温度传感器连续监测的空气温度Tair，数据采集及处理系统计算得到第二阶段内的地面材料表面与空气的时均温差T2，其所依据的计算公式为：
Figure BDA0003674100240000054
本发明的基于热量变化的地面材料反照率测试方法进一步为：所述保温容器由低导热系数的材料构成，壁厚至少为100mm；保温容器内部空间的底面积及高度均与地面材料试样相同。
本发明的基于热量变化的地面材料反照率测试方法进一步为：所述试样内部温度传感器测量范围不小于0～85.0℃、精度不低于±0.5℃。
本发明的基于热量变化的地面材料反照率测试方法进一步为：所述试样表面温度传感器测量范围不小于0～85.0℃、精度不低于±0.5℃。
本发明的基于热量变化的地面材料反照率测试方法进一步为：所述空气温度传感器测量范围不小于0～85.0℃、精度不低于±0.5℃；空气温度传感器套有遮阳罩。
本发明的基于热量变化的地面材料反照率测试方法进一步为：所述太阳辐射传感器测量的波长范围不小于0.3～3.0μm。
本发明的基于热量变化的地面材料反照率测试方法还可为：所述风速传感器测量范围不小于0～10.0m/s、精度不低于0.1m/s。
为实现上述第二目的，本发明采取的技术方案为：一种基于热量变化的地面材料反照率测试系统，其包括温度传感器、太阳辐射传感器、数据采集及处理系统以及辅助装置；
其中，所述温度传感器由若干试样内部温度传感器、试样表面温度传感器和空气温度传感器组成；所述若干试样内部温度传感器、试样表面温度传感器以及空气温度传感器分别通过连接线与数据采集及处理系统相连；
所述太阳辐射传感器亦通过连接线与数据采集及处理系统相连；
所述辅助装置由保温容器、遮阳板和风速传感器组成；所述遮阳板能自由合拢或打开；所述风速传感器通过连接线与数据采集及处理系统相连；
所述数据采集及处理系统能对传感器采集得到的参数进行处理，并输出处理结果及各类提示。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明的基于热量变化的地面材料反照率测试方法及系统能根据地面材料试样在不同太阳辐射情况下与周围环境的热交换速率，可计算得到该试样表面的反照率，并可同时获得地面材料表面与测试环境的对流换热系数与对流传质系数。
2.本发明的基于热量变化的地面材料反照率测试方法及系统以基础传热原理的拓展应用，过程清楚、方法可靠；此外，该测试系统以温度传感器和太阳辐射传感器作为主要测试设备，其技术成熟、构造合理、结果可靠、价格低廉。
3.由于地面材料试样的长波辐射量远小于对流换热量及太阳辐射强度，且本发明的测试系统会在测试过程中不会对试样表面产生额外的遮挡、破坏，其测试得到的结果十分可靠。
4.本发明除了获取试样表面参数外，还进一步具有实际应用价值，如将该测试系统布置在实际地面内(如人工硬化地面、土壤等)，可以测得地面与周围环境的实时对流换热系数和对流传质系数，这有助于判断当前情况是否适合采用喷淋散热(若对流传质系数较小，则意味着喷淋后的水分难以快速蒸发带走热量，降温效果十分有限，反而可能使近地空气相对湿度急遽增大，形成城市湿岛效应，影响行人舒适度)。
【附图说明】
图1是本发明的基于热量变化的地面材料反照率测试系统的示意图。
【具体实施方式】
请参阅说明书附图1所示，本发明为一种基于热量变化的地面材料反照率测试系统，其由温度传感器1、太阳辐射传感器2、数据采集及处理系统3以及辅助装置4等几部分组成。
其中，所述温度传感器1用于连续监测温度变化情况，其由若干试样内部温度传感器1-1、1-2……1-n、试样表面温度传感器1-21和空气温度传感器1-22组成。
所述试样内部温度传感器1-1、1-2……1-n测量范围不小于0～85.0℃、精度不低于±0.5℃；试样内部温度传感器1-1、1-2……1-n通过连接线与数据采集及处理系统3相连。
所述试样表面温度传感器1-21测量范围不小于0～85.0℃、精度不低于±0.5℃；试样表面温度传感器1-21通过连接线与数据采集及处理系统3相连。
所述空气温度传感器1-22测量范围不小于0～85.0℃、精度不低于±0.5℃；空气温度传感器1-22套有遮阳罩；空气温度传感器1-22通过连接线与数据采集及处理系统3相连。
所述太阳辐射传感器2用于监测太阳辐射量，其测量的波长范围不小于0.3～3.0μm；所述太阳辐射传感器2通过连接线与数据采集及处理系统3相连。
所述数据采集及处理系统3可采集并记录各类传感器测得的参数；数据采集及处理系统3可按照要求对采集得到的参数进行处理，并输出处理结果及各类提示。
所述辅助装置4用于提供适宜的测试环境并防止周围环境中的额外因素对测试过程造成干扰，其由保温容器4-1、遮阳板4-2和风速传感器4-3组成。其中，所述保温容器4-1由低导热系数的材料(如挤塑聚苯乙烯泡沫板等)构成，壁厚至少为100mm；保温容器4-1内部空间的底面积及高度均与地面材料试样相同。
进一步的，所述遮阳板4-2能自由合拢或打开，当其在测试过程中打开时，可使地面材料试样完全处于遮阳板4-2所形成的阴影中。所述风速传感器4-3测量范围不小于0～10.0m/s、精度不低于0.1m/s；风速传感器4-3通过连接线与数据采集及处理系统3相连。
采用上述测试系统对地面材料反照率测试的方法如下：
1)，将截面积为A、高度为H的地面材料试样放置于保温容器4-1中，并在试样与保温容器4-1间涂抹凡士林，使二者紧密接触；将试样在高度方向上平均划分为n层(20≥n≥5)，并在各层中央埋入试样内部温度传感器1-1、1-2……1-n；将试样表面温度传感器1-21浅埋于地面材料试样内；将空气温度传感器1-22固定于地面材料试样正上方；将太阳辐射传感器2置于地面材料试样旁。
2)，准备阶段：打开遮阳板4-2，使地面材料试样处于阴影中，当各试样内部温度传感器1-1、1-2……1-n间的偏差小于5％，且各层温度在10分钟内的变化幅度不超过5％时，数据采集及处理系统3提示可继续测试。
3)，第一阶段：合拢遮阳板4-2，使地面材料试样暴露于太阳辐射下，将该阶段所持续的时间记为t1，风速传感器4-3连续监测该阶段内风速变化情况，数据采集及处理系统3计算得到这段时间内太阳辐射总量Qra、试样吸收的热量Qab及地面材料表面与空气的时均温差T1。
本阶段的具体过程为：
3-1)，根据太阳辐射传感器2连续监测的太阳辐射强度I，数据采集及处理系统3计算得到第一阶段内的太阳辐射总量Qra，其所依据的公式为：
Figure BDA0003674100240000091
3-2)，根据地面材料试样比热容cp,mat、密度ρmat、试样内部温度传感器1-1监测的试样第1层在该阶段起始时的温度T0,lay,1及在该阶段结束时的温度T1,lay,1，数据采集及处理系统计算3得到试样第1层在第一阶段内的热量变化情况Qab,1，其所依据的计算公式为：
Figure BDA0003674100240000101
同样，计算得到试样第2层至第n层在第一阶段内的热量变化情况，分别记为Qab,2……Qab,n；数据采集及处理系统3计算得到试样在第一阶段内吸收的热量Qab，其所依据的计算公式为：
Figure BDA0003674100240000102
3-3)，根据试样表面温度传感器1-21连续监测的试样表面温度Tsur及空气温度传感器连1-22续监测的空气温度Tair，数据采集及处理系统3计算得到第一阶段内的地面材料表面与空气的时均温差T1，其所依据的计算公式为：
Figure BDA0003674100240000103
4)，第二阶段：打开遮阳板4-2，使地面材料试样处于阴影中，将该阶段所持续的时间记为t2，风速传感器4-3连续监测该阶段内风速变化情况，数据采集及处理系统3计算得到这段时间内试样释放的热量Qre及地面材料表面与空气的时均温差T2。
本阶段的具体过程为：
4-1)，根据地面材料试样比热容cp,mat、密度ρmat、试样内部温度传感器1-1监测的试样第1层在该阶段起始时的温度T1,lay,1及在该阶段结束时的温度T2,lay,1，数据采集及处理系统3计算得到试样第1层在第二阶段内的热量变化情况Qre,1，其所依据的计算公式为：
Figure BDA0003674100240000104
同样，计算得到试样第2层至第n层在第二阶段内的热量变化情况，分别记为Qre,2……Qre,n；数据采集及处理系统3计算得到试样在第二阶段内释放的热量Qre，其所依据的计算公式为：
Figure BDA0003674100240000105
4-2)，根据试样表面温度传感器1-21连续监测的试样表面温度Tsur及空气温度传感器1-22连续监测的空气温度Tair，数据采集及处理系统3计算得到第二阶段内的地面材料表面与空气的时均温差T2，其所依据的计算公式为：
Figure BDA0003674100240000111
5)，数据采集及处理系统3判别第一阶段与第二阶段内风速最大偏差是否超过10％，若不超过，则认为此次测试有效，继续数据处理过程；若超过，则提示此次测试失败，并应重新由步骤2)开始测试；
6)，数据采集及处理系统3输出试样表面与测试环境的对流换热系数h，其所依据的计算公式为：
Figure BDA0003674100240000112
根据空气密度ρair、空气定压比热容cp,air及刘易斯准则数Le，数据采集及处理系统3输出试样表面与测试环境的对流传至系数hm，其所依据的计算公式为：
Figure BDA0003674100240000113
数据采集及处理系统输出试样表面的反照率α，其所依据的计算公式为：
Figure BDA0003674100240000114
以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于热量变化的地面材料反照率测试方法，其特征在于：包括如下工艺步骤：
1)，将截面积为A、高度为H的地面材料试样放置于保温容器中，并在试样与保温容器间涂抹凡士林，使二者紧密接触；将试样在高度方向上平均划分为n层(20≥n≥5)，并在各层中央埋入试样内部温度传感器；将试样表面温度传感器浅埋于地面材料试样内；将空气温度传感器固定于地面材料试样正上方；将太阳辐射传感器置于地面材料试样旁；
2)，准备阶段：打开遮阳板，使地面材料试样处于阴影中，当各试样内部温度传感器间的偏差小于5％且各层温度在10分钟内的变化幅度不超过5％时，数据采集及处理系统提示可继续测试；
3)，第一阶段：合拢遮阳板，使地面材料试样暴露于太阳辐射下，将该阶段所持续的时间记为t1，风速传感器连续监测该阶段内风速变化情况，数据采集及处理系统计算得到这段时间内太阳辐射总量Qra、试样吸收的热量Qab及地面材料表面与空气的时均温差T1；
4)，第二阶段：打开遮阳板，使地面材料试样处于阴影中，将该阶段所持续的时间记为t2，风速传感器连续监测该阶段内风速变化情况，数据采集及处理系统计算得到这段时间内试样释放的热量Qre及地面材料表面与空气的时均温差T2；
5)，数据采集及处理系统判别第一阶段与第二阶段内风速最大偏差是否超过10％，若不超过，则认为此次测试有效，继续数据处理过程；若超过，则提示此次测试失败，并应重新由步骤2)开始测试；
6)，数据采集及处理系统输出试样表面与测试环境的对流换热系数h，其所依据的计算公式为：
Figure FDA0003674100230000021
根据空气密度ρair、空气定压比热容cp,air及刘易斯准则数Le，数据采集及处理系统输出试样表面与测试环境的对流传至系数hm，其所依据的计算公式为：
Figure FDA0003674100230000022
数据采集及处理系统输出试样表面的反照率α，其所依据的计算公式为：
Figure FDA0003674100230000023
2.如权利要求1所述的基于热量变化的地面材料反照率测试方法，其特征在于：所述的步骤3)具体为：
3-1)，根据太阳辐射传感器连续监测的太阳辐射强度I，数据采集及处理系统计算得到第一阶段内的太阳辐射总量Qra，其所依据的公式为：
Figure FDA0003674100230000024
3-2)，根据地面材料试样比热容cp,mat、密度ρmat、试样内部温度传感器监测的试样第1层在该阶段起始时的温度T0,lay,1及在该阶段结束时的温度T1,lay,1，数据采集及处理系统计算得到试样第1层在第一阶段内的热量变化情况Qab,1，其所依据的计算公式为：
Figure FDA0003674100230000025
同样，计算得到试样第2层至第n层在第一阶段内的热量变化情况，分别记为Qab,2……Qab,n；数据采集及处理系统计算得到试样在第一阶段内吸收的热量Qab，其所依据的计算公式为：
Figure FDA0003674100230000026
3-3)，根据试样表面温度传感器连续监测的试样表面温度Tsur及空气温度传感器连续监测的空气温度Tair，数据采集及处理系统计算得到第一阶段内的地面材料表面与空气的时均温差T1，其所依据的计算公式为：
Figure FDA0003674100230000031
3.如权利要求1所述的基于热量变化的地面材料反照率测试方法，其特征在于：所述的步骤4)具体为：
4-1)，根据地面材料试样比热容cp,mat、密度ρmat、试样内部温度传感器监测的试样第1层在该阶段起始时的温度T1,lay,1及在该阶段结束时的温度T2,lay,1，数据采集及处理系统计算得到试样第1层在第二阶段内的热量变化情况Qre,1，其所依据的计算公式为：
Figure FDA0003674100230000032
同样，计算得到试样第2层至第n层在第二阶段内的热量变化情况，分别记为Qre,2……Qre,n；数据采集及处理系统计算得到试样在第二阶段内释放的热量Qre，其所依据的计算公式为：
Figure FDA0003674100230000033
4-2)，根据试样表面温度传感器连续监测的试样表面温度Tsur及空气温度传感器连续监测的空气温度Tair，数据采集及处理系统计算得到第二阶段内的地面材料表面与空气的时均温差T2，其所依据的计算公式为：
Figure FDA0003674100230000034
4.如权利要求1所述的基于热量变化的地面材料反照率测试方法，其特征在于：所述保温容器由低导热系数的材料构成，壁厚至少为100mm；保温容器内部空间的底面积及高度均与地面材料试样相同。
5.如权利要求1所述的基于热量变化的地面材料反照率测试方法，其特征在于：所述试样内部温度传感器测量范围不小于0～85.0℃、精度不低于±0.5℃。
6.如权利要求1所述的基于热量变化的地面材料反照率测试方法，其特征在于：所述试样表面温度传感器测量范围不小于0～85.0℃、精度不低于±0.5℃。
7.如权利要求1所述的基于热量变化的地面材料反照率测试方法，其特征在于：所述空气温度传感器测量范围不小于0～85.0℃、精度不低于±0.5℃；空气温度传感器套有遮阳罩。
8.如权利要求1所述的基于热量变化的地面材料反照率测试方法，其特征在于：所述太阳辐射传感器测量的波长范围不小于0.3～3.0μm。
9.如权利要求1所述的基于热量变化的地面材料反照率测试方法，其特征在于：所述风速传感器测量范围不小于0～10.0m/s、精度不低于0.1m/s。
10.一种基于热量变化的地面材料反照率测试系统，其特征在于：包括温度传感器、太阳辐射传感器、数据采集及处理系统以及辅助装置；
其中，所述温度传感器由若干试样内部温度传感器、试样表面温度传感器和空气温度传感器组成；所述若干试样内部温度传感器、试样表面温度传感器以及空气温度传感器分别通过连接线与数据采集及处理系统相连；
所述太阳辐射传感器亦通过连接线与数据采集及处理系统相连；
所述辅助装置由保温容器、遮阳板和风速传感器组成；所述遮阳板能自由合拢或打开；所述风速传感器通过连接线与数据采集及处理系统相连；
所述数据采集及处理系统能对传感器采集得到的参数进行处理，并输出处理结果及各类提示。
CN202210615442.1A 2022-06-01 2022-06-01 一种基于热量变化的地面材料反照率测试方法及系统 Active CN115165955B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210615442.1A CN115165955B (zh) 2022-06-01 2022-06-01 一种基于热量变化的地面材料反照率测试方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210615442.1A CN115165955B (zh) 2022-06-01 2022-06-01 一种基于热量变化的地面材料反照率测试方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115165955A true CN115165955A (zh) 2022-10-11
CN115165955B CN115165955B (zh) 2023-06-16

Family

ID=83484012

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210615442.1A Active CN115165955B (zh) 2022-06-01 2022-06-01 一种基于热量变化的地面材料反照率测试方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115165955B (zh)

Citations (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5154512A (en) * 1990-04-10 1992-10-13 Luxtron Corporation Non-contact techniques for measuring temperature or radiation-heated objects
US5445453A (en) * 1992-09-25 1995-08-29 Texaco Inc. Method for airborne surveying which includes the determination of the apparent thermal inertia of the material being surveyed
US6132082A (en) * 1996-12-13 2000-10-17 Pause; Barbara Hildegard Device for the measurement of heat transfer characteristics of multilayer sample arrangements
JP2002039977A (ja) * 2000-07-24 2002-02-06 Katsuo Miki 遮熱塗料の熱量の測定方法
JP2009047515A (ja) * 2007-08-17 2009-03-05 Central Nippon Expressway Co Ltd 舗装路面温度予測システム
CN102589916A (zh) * 2012-02-20 2012-07-18 江苏启能新能源材料有限公司 一种无水箱相变热水器的热量的测试方法
KR20130019876A (ko) * 2011-08-18 2013-02-27 대한민국(국립기상연구소장) 기상자료기반 고해상도 태양 기상자원지도 개발 방법 및 장치
CN103033534A (zh) * 2012-12-20 2013-04-10 深圳市建筑科学研究院有限公司 一种围护结构隔热性能的检测方法及相关装置
RU2013135628A (ru) * 2013-07-29 2015-02-10 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Способ определения альбедо земной поверхности
RU2617725C1 (ru) * 2016-04-14 2017-04-26 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Способ определения излучательной способности твердых материалов и устройство для его осуществления
CN107478608A (zh) * 2017-01-05 2017-12-15 广西大学 有限区域内测量粗糙表面反射率的方法及装置
CN108445042A (zh) * 2018-05-07 2018-08-24 北京工业大学 一种测量建筑外表面对流换热系数的方法
CN108776152A (zh) * 2018-05-02 2018-11-09 华南理工大学 一种建筑材料表面对流热交换系数的测量系统及方法
CN108917959A (zh) * 2018-05-09 2018-11-30 江西理工大学 一种大气逆辐射测试系统
CN108956688A (zh) * 2018-05-02 2018-12-07 华南理工大学 一种建筑材料表面综合辐射吸收系数的测量系统及方法
JP2019049502A (ja) * 2017-09-12 2019-03-28 エスペック株式会社 熱容量測定装置及び熱容量測定方法
CN111157569A (zh) * 2018-11-08 2020-05-15 哈尔滨工业大学 一种半透明多孔材料高温热导率、辐射性质及多界面接触热阻的多参数无损快速测量方法
CN111597733A (zh) * 2020-06-03 2020-08-28 清华大学 一种计算空间结构中的各种构件的太阳辐射量的方法
CN111723509A (zh) * 2020-06-24 2020-09-29 中电建路桥集团有限公司 一种桥梁结构温度场监测方法
CN112229869A (zh) * 2020-10-19 2021-01-15 清华大学 一种建筑墙体热阻现场测试装置及方法
CN113237796A (zh) * 2021-05-13 2021-08-10 北京建筑大学 基于蒸发介质润湿度的热湿传递特性测试系统及方法
KR102352115B1 (ko) * 2021-06-16 2022-01-18 고려대학교 산학협력단 열전도성 복사냉각 코팅층을 포함하는 복사 냉각 소자
CN114357727A (zh) * 2021-12-14 2022-04-15 华南理工大学 考虑长短波差异性的建筑材料表面辐射吸收系数计算方法

Patent Citations (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5154512A (en) * 1990-04-10 1992-10-13 Luxtron Corporation Non-contact techniques for measuring temperature or radiation-heated objects
US5445453A (en) * 1992-09-25 1995-08-29 Texaco Inc. Method for airborne surveying which includes the determination of the apparent thermal inertia of the material being surveyed
US6132082A (en) * 1996-12-13 2000-10-17 Pause; Barbara Hildegard Device for the measurement of heat transfer characteristics of multilayer sample arrangements
JP2002039977A (ja) * 2000-07-24 2002-02-06 Katsuo Miki 遮熱塗料の熱量の測定方法
JP2009047515A (ja) * 2007-08-17 2009-03-05 Central Nippon Expressway Co Ltd 舗装路面温度予測システム
KR20130019876A (ko) * 2011-08-18 2013-02-27 대한민국(국립기상연구소장) 기상자료기반 고해상도 태양 기상자원지도 개발 방법 및 장치
CN102589916A (zh) * 2012-02-20 2012-07-18 江苏启能新能源材料有限公司 一种无水箱相变热水器的热量的测试方法
CN103033534A (zh) * 2012-12-20 2013-04-10 深圳市建筑科学研究院有限公司 一种围护结构隔热性能的检测方法及相关装置
RU2013135628A (ru) * 2013-07-29 2015-02-10 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Способ определения альбедо земной поверхности
RU2617725C1 (ru) * 2016-04-14 2017-04-26 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Способ определения излучательной способности твердых материалов и устройство для его осуществления
CN107478608A (zh) * 2017-01-05 2017-12-15 广西大学 有限区域内测量粗糙表面反射率的方法及装置
WO2018126690A1 (zh) * 2017-01-05 2018-07-12 广西大学 有限区域内测量粗糙表面反射率的方法及装置
JP2019049502A (ja) * 2017-09-12 2019-03-28 エスペック株式会社 熱容量測定装置及び熱容量測定方法
CN108956688A (zh) * 2018-05-02 2018-12-07 华南理工大学 一种建筑材料表面综合辐射吸收系数的测量系统及方法
CN108776152A (zh) * 2018-05-02 2018-11-09 华南理工大学 一种建筑材料表面对流热交换系数的测量系统及方法
CN108445042A (zh) * 2018-05-07 2018-08-24 北京工业大学 一种测量建筑外表面对流换热系数的方法
CN108917959A (zh) * 2018-05-09 2018-11-30 江西理工大学 一种大气逆辐射测试系统
CN111157569A (zh) * 2018-11-08 2020-05-15 哈尔滨工业大学 一种半透明多孔材料高温热导率、辐射性质及多界面接触热阻的多参数无损快速测量方法
CN111597733A (zh) * 2020-06-03 2020-08-28 清华大学 一种计算空间结构中的各种构件的太阳辐射量的方法
CN111723509A (zh) * 2020-06-24 2020-09-29 中电建路桥集团有限公司 一种桥梁结构温度场监测方法
CN112229869A (zh) * 2020-10-19 2021-01-15 清华大学 一种建筑墙体热阻现场测试装置及方法
CN113237796A (zh) * 2021-05-13 2021-08-10 北京建筑大学 基于蒸发介质润湿度的热湿传递特性测试系统及方法
KR102352115B1 (ko) * 2021-06-16 2022-01-18 고려대학교 산학협력단 열전도성 복사냉각 코팅층을 포함하는 복사 냉각 소자
CN114357727A (zh) * 2021-12-14 2022-04-15 华南理工大学 考虑长短波差异性的建筑材料表面辐射吸收系数计算方法

Non-Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KANG ZHAO ETAL.: "Performance investigation of convective and radiant heat removal methods in large spaces", ENERGY & BUILDINGS, pages 1 - 11 *
XINYAN YANG EATL.: "The impact of building density and building height heterogeneity on average urban albedo and street surface temperature", BUILDING AND ENVIRONMENT, pages 146 - 156 *
吴杰;张宇峰;麦锦博;: "绿化住区的室外气温预测模型研究", 建筑科学, no. 04 *
张坤;刘永强;阿依尼格尔・亚力坤;刘宗会;聂泽鑫;李火青;: "塔克拉玛干沙漠地表反照率参数化与遥感估算研究", 新疆农业大学学报, no. 04 *
张荣华 等: "对流换热系数测定的一种新方法", 能源研究与信息, vol. 16, no. 2, pages 40 - 44 *
文莉娟;吕世华;陈世强;孟宪红;李锁锁;奥银焕;: "干旱区绿洲地表反照率不对称观测研究", 太阳能学报, no. 07 *
曹毅然;张小松;邱童;金星;李德荣;: "新型遮阳系统遮阳效果测试研究", 建筑科学, no. 06 *
曹毅然;张小松;金星;邱童;李德荣;: "透过遮阳系统的室内太阳辐射得热量实验研究", 东南大学学报(自然科学版), no. 06 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115165955B (zh) 2023-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ham et al. Soil and canopy energy balances of a row crop at partial cover
Hutchinson et al. Penetrance of cattle coats by radiation.
Kimball Simulation of the energy balance of a greenhouse
Liu et al. Full-scale measurements of convective coefficient on external surface of a low-rise building in sheltered conditions
Tibbals et al. Radiation and convection in conifers
CN111413364B (zh) 一种建筑墙体内混凝土蓄热系数原位无损检测方法及系统
Lin et al. Estimation of water cloud properties from satellite microwave, infrared and visible measurements in oceanic environments: 1. Microwave brightness temperature simulations
Al-Helal et al. Modified thermal model to predict the natural ventilation of greenhouses
CN108917959B (zh) 一种大气逆辐射测试系统
CN203881444U (zh) 一种自然地表红外发射率光谱数据野外测量系统
Colaizzi et al. Two-source energy balance model: Refinements and lysimeter tests in the Southern High Plains
Ham et al. On the measurement of soil surface temperature
CN114357727A (zh) 考虑长短波差异性的建筑材料表面辐射吸收系数计算方法
Bian et al. Measurements of turbulence transfer in the near-surface layer over the southeastern Tibetan Plateau
CN115165955A (zh) 一种基于热量变化的地面材料反照率测试方法及系统
CN109614649A (zh) 一种面向华南地区桥梁的全气候热分析方法
CN117146906A (zh) 一种建筑围护结构的综合性能检测系统及方法
CN108956688B (zh) 一种建筑材料表面综合辐射吸收系数的测量系统及方法
Taha et al. Vegetation Canopy Micro-Climate: A Field-Project in Davis, California
Arinze et al. Determination of solar energy absorption and thermal radiative properties of some agricultural products
Zhilin et al. Statistical analysis and comparative study of energy balance components estimated using micrometeorological techniques during HUBEX/IOP 1998/99
Papadakis et al. Soil energy balance analysis of a solar greenhouse
HENDARTI The influence of the evapotranspiration process of green roof tops on PV modules in the tropics
CN114186425A (zh) 一种冠层导度与气象变量相关性评估方法及系统
Luo et al. Evaluation of thermal loss of Chinese solar greenhouse cover under all operating conditions

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: 310012 No. 866 Yuhangtang Road, Xihu District, Hangzhou City, Zhejiang Province

Applicant after: ZHEJIANG University

Address before: 310012 No. 388 Tong Road, Xihu District, Zhejiang, Hangzhou, Yuhang

Applicant before: ZHEJIANG University

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant