CN219266158U - 一种新型墙体传热系数现场测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型墙体传热系数现场测量装置，属于墙体传热系数测量技术领域，用于适应多样化新型节能建筑结构热工性能检测需求。该测量装置包括热箱、冷箱、无线温度传感器、热流计、热流采集盒以及智能PC端；多组热流计间隔粘贴设置于待测墙体墙面两侧，热流计与热流采集盒相连，热流采集盒与智能PC端相连接；热箱和冷箱分别放置于待测墙体两侧含有热流计的对应位置，热箱中心、冷箱中心、热流计中心保持在相同位置，热箱、冷箱放置位置覆盖到待测墙体上所有热流计，热流计分别距离热箱或冷箱边缘30cm以上。借助冷热箱的制冷模块、制热模块组件设置，进行不同气候区温度全跨度模拟检测，提高了检测范围和精度。

Description

一种新型墙体传热系数现场测量装置

技术领域

本实用新型涉及墙体传热系数测量技术领域，特别涉及一种新型墙体传热系数现场测量装置。

背景技术

现有热工性能检测仪器一般为材料导热系数仪和现场传热系数检测仪。材料导热系数仪仅适用于纯材料的热阻检测，试验室较为常见，不适用于含保温结构的墙体；现场传热系数检测仪在市面上较少，既有仪器规格不一，温度检测范围较小，仅适用于稳态传热检测，对于含相变材料的自保温墙体亦没有通用性。

因此，亟需提供一种新型墙体传热系数现场测量装置，用以测定墙体现场传热系数，用以适应多样化新型节能建筑结构热工性能检测需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型墙体传热系数现场测量装置，用以测定墙体现场传热系数，特别是针对新型保温墙体的稳态传热和含相变材料自保温墙体的瞬态传热成立不同的计算公式，用以适应多样化新型节能建筑结构热工性能检测需求。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种新型墙体传热系数现场测量装置，包括：

热箱、冷箱、无线温度传感器、热流计、热流采集盒以及智能PC端；

多组热流计间隔粘贴设置于待测墙体墙面两侧，热流计与热流采集盒相连，热流采集盒与智能PC端相连接；

所述热箱和冷箱分别放置于待测墙体两侧含有热流计的对应位置，使得热箱中心、冷箱中心和处于待测墙体中心的热流计中心保持在相同位置，热箱、冷箱放置位置覆盖到待测墙体上所有热流计，且使得处于待测墙体四周的热流计分别距离热箱或冷箱边缘30cm以上。

进一步地，所述热箱内设有电加热带和无线温度传感器，所述电加热带均匀间隔设置，所述电加热带设有温控器，所述电加热带与电源连接，多个无线温度传感器间隔设置，所热箱外壁设有热箱电源按钮。

进一步地，所述冷箱内蒸汽压缩式制冷系统和无线温度传感器，所述蒸汽压缩式制冷系统包括冷凝器、压缩机、制冷剂、节流装置、蒸发器，所述压缩机、冷凝器以及节流装置通过冷凝管连通，所述节流装置连接蒸发器，所述蒸汽压缩式制冷系统连接冷箱电源，多个无线温度传感器间隔设置，所述冷箱外壁设有冷箱电源按钮。

进一步地，所述热箱和冷箱的外观尺寸一致，外壁均采用热阻较大的材料制作而成。

进一步地，所述智能PC端包括硬件和软件，硬件包括主机、显示器和鼠标，软件包括监控软件系统，所述监控软件系统包括数据采集模块、智能控制模块、公式计算模块以及输入输出显示模块。

与现有技术相比，本实用新型有益的技术效果在于：

本实用新型的新型墙体传热系数现场测量装置，借助冷热箱的制冷模块、制热模块组件设置，进行不同气候区温度全跨度模拟检测，包括实现极端条件-30℃～50℃下的热工性能检测，提高了检测范围和精度。该装置通过PC端监控软件系统内嵌程序公式和热流/温度/相变潜热等数据采集端形成功能集成模块，实现PC端的热工性能参数如传热系数、热阻自动计算并输出，提高了检测效率和精度。

附图说明

图1是本实用新型的新型墙体传热系数现场测量装置的结构示意图；

图2是本实用新型的新型墙体传热系数现场测量装置中热箱的示意图；

图3是本实用新型的新型墙体传热系数现场测量装置中冷箱的示意图。

图中：

1-热箱，101-温控器，102-电加热带，103-热箱电源按钮；2-冷箱，201-冷凝器；202-压缩机；203-节流装置；204-蒸发器；205-冷凝管；206-冷箱电源按钮；3-无线温度传感器；4-热流计；5-热流采集盒；6-智能PC端。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的新型墙体传热系数现场测量装置作进一步详细说明。根据下面说明，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本实用新型技术方案的限制。

下面结合图1至图3详细说明本实用新型的新型墙体传热系数现场测量装置的结构组成。

实施例一

如图1所示，本实施例的新型墙体传热系数现场测量装置，包括热箱1、冷箱2、无线温度传感器3、热流计4、热流采集盒5以及智能PC端6；

多组热流计4间隔粘贴设置于待测墙体墙面两侧，热流计4与热流采集盒5相连，热流采集盒5与智能PC端6相连接；

热箱1和冷箱2分别放置于待测墙体两侧含有热流计4的对应位置，使得热箱1中心、冷箱2中心和处于待测墙体中心的热流计4中心保持在相同位置，即三者的中心处于同一点，热箱1、冷箱2放置位置覆盖到待测墙体上所有热流计4，且保证处于待测墙体四周的热流计4分别距离热箱1或冷箱2边缘30cm以上。

具体来说，热箱1外观尺寸约1.2m×1.2m×0.3m，外壁使用热阻较大的材料制作以满足内部相对绝热要求。热箱1的箱体内部布设寿命较长的电加热带102作为制热模块，制热模块主要由电加热带102、温控器101、热箱电源等构成，用以循环加热。热箱1内间隔设有多个温度传感器，热箱1的外壁设有热箱电源按钮103。冷箱2外观尺寸约1.2m×1.2m×0.3m，其外壁使用热阻较大的材料制作以满足内部相对绝热要求，冷箱2箱体内部布设寿命较长的蒸汽压缩式制冷系统作为制冷模块，制冷模块主要由压缩机202、制冷剂、冷凝器201、蒸发器204、节流装置203、冷凝管205、冷箱电源等构成，用以循环制冷。压缩机202、冷凝器201以及节流装置203通过冷凝管205连通，节流装置203连接蒸发器204，蒸汽压缩式制冷系统连接冷箱电源，多个无线温度传感器3间隔设置于冷箱2的内部，冷箱2外壁设有冷箱电源按钮206。无线温度传感器3通过温度采集模块汇总到智能PC端6的功能集成模块，智能调控热箱1内电加热带102和冷箱2内制冷系统运行，以维持适宜的测量温度，每隔10s上传一个数据。

智能PC端6包括硬件和软件，硬件包括主机、显示器、鼠标等，软件主要包括监控软件系统，监控软件系统内含数据采集模块、智能控制模块、公式计算模块和输入输出显示模块4大功能集成模块。其中，数据采集模块汇总无线温度传感器3、热流计4、热流采集盒5等的数据，通过无线温度传感器3无线传输和热流计的热流采集盒5内置存储元件无线上传至PC云端得到整个墙体传热检测中的温度、热流、传热时间等参数。智能控制模块通过PC端输入显示模块输入冷热端理想温度反馈到智能控制模块，模块和冷箱2内的制冷系统、热箱1内的电加热带102形成联动，从而智能调节冷箱2和热箱1内部温度。公式计算模块主要是通过冷箱2和热箱1内无线温度传感器3和墙体两侧热流计4传递实测冷热端温度、实时热流数据以及输入显示模块的相变潜热，来智能判断选择某个内嵌传热公式进行计算。输入输出显示模块在测试前可在该模块输入冷热端理想温度和相变潜热(若无相变材料，则输入0)，每隔10min计算一次数据，待输出显示端传热系数值和热阻值趋于稳定(即1h内6次读数相对误差≤10％)，记为最终传热系数K和热阻R，将公式计算模块得到的最终传热系数值和热阻值输出到该模块终值显示器上，测试完成。

请继续参考图1至图3，本实施例还提供了利用新型墙体传热系数现场测量装置进行现场测量的方法，该测量方法包括如下步骤：

一、将5组热流计4分别粘贴在待测墙面两侧的4个角落和中心处，将热流计4与热流采集盒5相连，并将热流采集盒5与智能PC端6相连接；

二、将热箱1和冷箱2分别放置在待测墙体两侧含有热流计4的对应位置，热箱1和冷箱2分别放置于待测墙体两侧含有热流计4的对应位置，使得热箱1中心、冷箱2中心和处于墙体中心的热流计4中心保持在相同位置，热箱1、冷箱2放置位置覆盖到待测墙体上所有热流计4，且保证处于待测墙体四周的热流计4分别距离热箱1或冷箱2边缘30cm以上，保证热流计4检测部位与外界环境形成绝热，只受冷箱2、热箱1内部环境影响。

三、打开智能PC端6和热箱1、冷箱2的控制电源，在智能PC端6输入冷热端理想温度和相变潜热(若无相变材料，则设置为0)，点击运行按钮，等待冷箱2、热箱1控制温度到达设置理想温度并保持稳定。

四、经过一定时间后进行读数，记录输出端显示的最终传热系数K和热阻R。

五、检测完毕，关闭智能PC端6和热箱1、冷箱2的电源，将装置清理后恢复原样。

计算方法原理：

首先，设置软件内嵌传热系数计算公式，公式原理解释如下：

一是不含相变材料墙体的稳态传热检测：

根据规范对墙体传热系数的定义，通过设定热箱1、冷箱2的内部温度和相变材料本身的相变潜热等基本参数值，再由墙体靠近冷热箱两侧布设的热流计4得到单位时间内通过的传热量，从而构建了一种传热系数随输出热流值变化的关系式，见式(1)：

式中，K₁为墙体的稳态传热系数，单位：W·m^-2·K^-1；∑Q为稳态传热下从外墙到内墙方向传热的总热流，或者在瞬态传热温度波形稳定变化后的单个周期内从外壁到内壁的总热流，单位：J·m^-2；ΔT为稳态传热下的内外墙温度差，或者瞬态传热温度波形变化稳定后单周期内外墙到内墙方向传热过程中的最大温度差，单位：K；Δt为稳态传热下外墙到内墙传热过程所持续的时间，或者瞬态传热温度波形变化稳定后单周期内外墙到内墙传热过程所持续的时间，单位：h；

二是含相变材料墙体的瞬态传热检测：

相变材料是指自身物态随温度变化而变化的物质，在其转变物理性质的过程中，即在相变过程中，相变材料将吸收或放出大量的潜热，每种相变材料存在工作温度区间，区间值大小由相变材料本身性质而定。含相变材料墙体的传热检测中，冷箱2、热箱1的某侧温度不再设置为固定温度，而是使得一侧温度呈现正弦函数周期性波动，最终检测热流值会包含相变潜热影响，因此需要将相变材料潜热影响部分热流值去掉，留下的部分为墙体内外两侧传递的热流真实值，见式(2)：

式中，K₂为含相变材料的新型自保温墙体瞬态传热系数，单位：W·m^-2·K^-1；∑Q为瞬态传热温度波形稳定变化后的单个周期内从外壁到内壁的总热流，单位：J·m^-2；ΔT为瞬态传热温度波形变化稳定后单周期内外墙到内墙方向传热过程中的最大温度差，单位：K；Δt为瞬态传热温度波形变化稳定后单周期内外墙到内墙传热过程所持续的时间，单位：h；Q_pcm为相变潜热值，单位：J·m^-2。

其次，根据规范定义设置热阻值计算公式，公式原理解释如下：。

式中，R为墙体热阻值，W^-1·m²·K；K_i为新型墙体现场传热系数，i可取1、2，W·m^-2·K^-1；

最后，PC输出端借助数据采集端、智能计算端等功能集成模块，通过热箱1、冷箱2传递数据和人工输入相变潜热，来智能判断选择某个内嵌公式进行计算，输出最终传热系数值和热阻值。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (5)

1.一种新型墙体传热系数现场测量装置，其特征在于，包括：

热箱、冷箱、无线温度传感器、热流计、热流采集盒以及智能PC端；多组热流计间隔粘贴设置于待测墙体墙面两侧，热流计与热流采集盒相连，热流采集盒与智能PC端相连接；

所述热箱和冷箱分别放置于待测墙体两侧含有热流计的对应位置，使得热箱中心、冷箱中心和处于待测墙体中心的热流计中心保持在相同位置，热箱、冷箱放置位置覆盖到待测墙体上所有热流计，且使得处于待测墙体四周的热流计分别距离热箱或冷箱边缘30cm以上。

2.根据权利要求1所述的新型墙体传热系数现场测量装置，其特征在于，所述热箱内设有电加热带和无线温度传感器，所述电加热带均匀间隔设置，所述电加热带设有温控器，所述电加热带与电源连接，多个无线温度传感器间隔设置，所热箱外壁设有热箱电源按钮。

3.根据权利要求1所述的新型墙体传热系数现场测量装置，其特征在于，所述冷箱内蒸汽压缩式制冷系统和无线温度传感器，所述蒸汽压缩式制冷系统包括冷凝器、压缩机、制冷剂、节流装置、蒸发器，所述压缩机、冷凝器以及节流装置通过冷凝管连通，所述节流装置连接蒸发器，所述蒸汽压缩式制冷系统连接冷箱电源，多个无线温度传感器间隔设置，所述冷箱外壁设有冷箱电源按钮。

4.根据权利要求1所述的新型墙体传热系数现场测量装置，其特征在于，所述热箱和冷箱的外观尺寸一致，外壁均采用热阻材料制作而成。

5.根据权利要求1所述的新型墙体传热系数现场测量装置，其特征在于，所述智能PC端包括硬件和软件，硬件包括主机、显示器和鼠标。

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