CN2916627Y - 建筑墙体传热系数现场检测装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种建筑墙体传热系数现场检测装置，其包括有墙体加热单元、控制单元、检测数据采集单元和数据处理单元，墙体加热单元受控制单元的控制对被测墙体施加一局部稳态均匀热流，从而使检测在人为的环境条件下进行，排除了自然环境和墙体自身蓄放热对测量的影响。本实用新型具有环境气候适应性强、测试时间短、测量数据稳定、设备体积小、便于现场安装使用和检测成本低的优点，可广泛应用于各种气候环境下对建筑墙体传热系数的测试，尤其适应于我国南方广大地区。

Description

建筑墙体传热系数现场检测装置
技术领域：
本实用新型涉及建筑的检测，特别是涉及一种用于现场检测建筑墙体传热系数的装置。
背景技术：
中国作为一个经济飞速发展的大国，对能源的需求与日俱增，尤其是近些年来，经济增长与能源约束之间的矛盾越来越突出，“节能”已经成为我国国民经济发展的当务之急。建筑能耗在我国社会总的能源消费中占有很大的比例，并且呈逐年上升趋势，因此建筑节能是我国节能工作的重点之一。我国每年有大量的新建节能建筑竣工，这些节能建筑一般是按照国家和地方建筑节能设计标准的要求建设的，但这些建筑是否达到了节能标准的要求，则需要进行专门的评定。对建筑节能的评定不能以设计方案为准，而应该进行实际的现场检测。截至目前，国家和地方都已相继颁布了一系列的节能检测标准，如《采暖居住建筑节能检测标准》(JGJ132-2001)、北京市《民用建筑节能现场检测标准(采暖居住建筑部分)》(DBJ/T01-44-2000)和上海市《住宅建筑节能检测评估标准》(DG/TJ08-801-2004)等。对于建筑的节能有许多衡量的指标，而围护墙体的传热系数是其中一个重要的指标。
建筑墙体传热系数K的定义是，当建筑墙体两侧空气温差为1K(绝对温度)时，在单位时间内通过单位面积墙体的传热量。
目前，建筑墙体传热系数现场检测主要采用热流计法和热箱法。
用于热流计法的检测装置包括有热流计、热电偶、温度巡回检测仪和计算机，其使用方法是将热流计安装在被测墙体的内表面，在热流计的周围布置若干铜一康铜热电偶，在对应的墙体外表面也相应布置若干热电偶，通过导线把各热电偶及热流计与温度巡回检测仪连接起来，然后将检测仪测试并储存的结果导入计算机，通过数据处理和计算后即可得到被测墙体的传热系数值。热流计法完全是基于对被测墙体在墙内外自然温差环境条件下所呈现的导热性能的测量，因而测量过程中墙体内外侧气温的变化、墙体自身的蓄热和放热过程都会导致测量结果的不稳定和不准确。为了保证检测结果的正确性，上海市《住宅建筑节能检测评估标准》(DG/TJ08-801-2004)对热流计法的使用提出了具体要求，其中包括：热流计法现场检测要在冬季进行，平均室内、室外空气温差宜大于15℃，室内加热稳定后持续时间应不少于72小时。这就使热流计法只能用于北方室内外温差较大的地区，同时其本身还有测试时间长、测量精度差、检测成本高的缺点。
用于热箱法的检测装置包括有热箱、电控系统、热电偶和检测仪，其使用方法是在室内气温高于室外气温8K(绝对温度)以上的环境条件下，在被测墙体的内表面安装一热箱，箱内设置加热元件并通过电控系统加热使箱内温度和室内空气温度保持一致以模拟建筑室内环境，另一侧为室外自然条件，同时在被测墙体对应的墙内外表面上相应布置若干热电偶，通过导线把各热电偶与检测仪连接起来，然后检测仪定时记录热箱的加热量及热箱内的温度和室外温度，通过数据处理和计算后即可得到被测墙体的传热系数值。由于维持热箱内温度始终高于室外温度，这样被测墙体的热流总是从墙内向墙外传递，当热箱对墙体的加热量与通过墙体向外传递的热量达到平衡时，热箱的加热量就是被测墙体的传热量。热箱法虽然以记录热箱的加热量来替代对被测墙体传热量的直接测量，减少了测量结果随环境变化而产生的波动，而且受季节限制较少，秋、冬和春季均可测试，但其本质还是基于模拟建筑室内外自然环境，即在室内和室外的自然温差条件下对被测墙体的传热性能进行测量。因此，该方法同样对室内外温差有一定要求，并且要求测试时间在72小时以上，同时该方法使用的热箱箱体庞大(1m×1.2m)、安装困难，现场较难找到合适的测试场地，所以热箱法依然存在着测试时间长、装置庞大且场地适应性差、检测成本高的缺点。
发明内容：
为了克服现有技术的不足，本申请人在《建筑墙体传热系数的现场检测方法》的中国发明专利申请中，提出了一种通过加热使墙体在人为制造的外部测试环境条件下达到较稳定的热量传递状态，然后再进行测量的检测方法，本实用新型即为用于实施该方法的装置，其具有适应地区广、测试时间短、测量数据稳定、设备体积小且安装方便和检测成本低的优点。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案如下：
一种建筑墙体传热系数现场检测装置，它包括有墙体加热单元、控制单元、检测数据采集单元和数据处理单元；所述墙体加热单元包括主加热板、辅加热板、绝热板和外壳，该主、辅加热板平行地设置于墙体被测区域的内侧，其中主加热板贴附于墙内表面，该绝热板由隔热材料制成，其夹设于主、辅加热板之间，该外壳罩置于上述两加热板和绝热板之外围；所述控制单元包括两监测热电偶和控制箱，该两监测热电偶分别设置于主、辅加热板上靠绝热板的一侧，并且与控制箱电连接，该控制箱同时与两加热板进行电连接以提供电源和控制两加热板的加热；所述检测数据采集单元包括若干墙内热电偶、若干墙外热电偶、热流计、墙内测温元件、墙外测温元件和数据采集电路，该热流计贴附于墙体被测区域的墙外表面的中心，该若干墙外热电偶均匀地分布且贴附于该热流计周围被测区域的墙外表面上，该若干墙内热电偶均匀地贴附于主加热板外侧被测区域的墙内表面上，该墙内测温元件置于墙内空气环境中，该墙外测温元件置于墙外空气环境中，该墙内热电偶、墙外热电偶和热流计均与数据采集电路相连接并将测量的数据输入该数据采集电路，同时控制箱与数据采集电路相连并将主、辅加热板的电流、电压数据传输至数据采集电路；所述数据处理单元为一计算机，其内存储有墙体样本数据库，该计算机接收数据采集电路传输来的测量数据和墙内、外空气温度值，经过数据处理和计算后输出所测墙体的传热系数数值。
本实用新型所述的建筑墙体传热系数现场检测装置的墙内、墙外测温元件可以是热电偶或热电阻之类的电测温元件，且与数据采集电路相连接，其也可以是温度计；所述墙体加热单元外壳的内层是绝热保温材料制成的；所述主、辅加热板的长度×宽度尺寸可以是40cm×40cm，该主加热板的输出功率人为可调，且其与辅加热板的输出功率均不超过150w。
与现有技术相比较，本实用新型的墙体加热单元设置有主、辅加热板，在该主、辅加热板处还各设有一监检测热电偶，在主加热板对墙体加热的同时，控制单元还控制辅加热板的加热以保持主、辅加热板的温度差为0，使主加热板的发热量能全部通过墙体传输出去，从而使墙体在人为构造的外部测试环境条件下处于稳定的热量传递状态并接受检测。
在上述条件下的检测基本上消除了自然环境气温变化和墙体自身蓄、放热过程对测量结果的影响，因而可以缩短测试时间和取得稳定的测量数据，还降低了检测成本，同时扩大了本实用新型对不同气候条件地区的适应范围，此外本实用新型无须硕大的热箱类的装置，所以还具有设备体积小、安装使用方便的优点。
附图说明：
图1是本实用新型系统构成示意图。
图2是本实用新型在墙体上的设置示意图。
图3是本实用新型墙体加热单元的内部构造示意图。
具体实施方式：
下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步详细说明。
首先请参阅图1本实用新型的系统构成示意图，图示建筑墙体传热系数现场检测装置包括有墙体加热单元1、控制单元2、检测数据采集单元3和数据处理单元4。所述墙体加热单元1为一设置在墙体被测区域的墙内表面上的箱体，其安装位置及主要结构可参阅图2，它包括有主加热板11、辅加热板13、绝热板12和外壳14。所述主加热板11和辅加热板13平行地设置于墙体01被测区域的内侧，其中主加热板11紧贴附于墙内表面以便其加热后所产生的热量能全部传输给被测墙体01；该主、辅加热板11和13均为电热元件，体积较小，其尺寸大小根据被测墙体01的材质、厚度、导热能力等具体条件以及检测现场当时的气候环境来确定，在本实施例中，它们的长度×宽度尺寸为40cm×40cm；所述主、辅加热板11和13受控制单元2供电和控制，该主加热板11的输出功率可通过人工改变电压来进行调节且最大不超过150w，该辅加热板13的输出功率亦不超过150W。绝热板12夹设于主加热板11和辅加热板13之间，其由隔热材料制成，从而把主加热板11产生的热量最大限度地阻隔在其邻近被测墙体01的一侧且向墙体01方向传输出去。所述外壳14罩置于主、辅加热板11和13以及绝热板12的外围，其内层141是绝热保温材料制成的，例如发泡塑料，其目的是防止墙体加热单元1所产生的热量流失，而使之尽可能多地通过墙体01进行传输。
所述控制单元2用于对上述主加热板11、辅加热板13进行供电加热以及对该加热过程进行人工或自动的控制，其包括两监测热电偶21和控制箱22。该两监测热电偶21分别设置于主加热板11上靠绝热板12的一侧和辅加热板13上靠绝热板12的一侧，其可分别测量主加热板11和辅加热板13的温度，并且均与控制箱22进行电连接以便将所测出的主、辅加热板11和13的温度信号输入控制箱22。所述控制箱22同时与主、辅加热板11和13进行电连接以提供加热电源；该控制箱22可通过人工上操作对主加热板11输入一恒定的加热功率(例如人工调节输入电压)以使主加热板11产生一恒定的输出热流，控制箱22还可预先设定主加热板11的温度上限值，一旦主加热板11的温度超出该上限值，则控制箱22可立即通过其中的报警装置报警和通过其控制电路切断主加热板11的电源；所述控制箱22中的控制电路还可依据两监测热电偶21传输来的主、辅加热板11和13的温度信号对辅加热板13的加热电源进行控制，以达到辅加热板13的温度与主加热板11的温度始终保持一致；控制箱22内还设有显示装置，用以显示主、辅加热板11和13的温度、电压、电流及其温差。
所述检测数据采集单元3包括有若干墙内热电偶33、若干墙外热电偶32、热流计31、墙内测温元件35、墙外测温元件34和数据采集电路36。现请结合参阅图2和图3，所述热流计31贴附于墙体01被测区域的墙外表面的中心，以测量被测区域上自墙内向墙外通过墙体01外表面的热流密度；所述若干墙外热电偶32均匀地分布且贴附于该热流计31周围被测区域的墙外表面上，以测量墙体01外表面的温度，所述若干墙内热电偶33均匀地贴附于墙体01被测区域的墙内表面上，以测量墙体01内表面的温度；上述墙内热电偶33、墙外热电偶32和热流计31均与数据采集电路36相连接并将测量的数据输入该数据采集电路36。所述墙内测温元件35置于墙内空气环境中以测量墙内空气温度，墙外测温元件34置于墙外空气环境中以测量墙外空气温度；该墙内、墙外测温元件35和34可以是一般的显示式温度计，也可以是电测温元件且与数据采集电路36相连接，该电测温元件为热电偶或者热电阻，本实施例中采用的是热电偶。所述数据采集电路36用于以一定时间频率自动逐时巡回采集所测量的有关数据，这些数据除了来自热流计31、墙内、墙外热电偶33和32、墙内、墙外电测温元件35和34以外，还来自控制箱22；该控制箱22与数据采集电路36相连接，并且逐时将主、辅加热板11和13加热时的电流、电压数据传输至该数据采集电路36。
所述数据处理单元4为一计算机41，其内部存储有墙体样本数据库，该数据库是预先对多种已知传热系数的墙体样品通过同样方法反复实际检测建立起来的，该计算机41与数据采集电路36相连接并接收来自数据采集电路36的各种测量数据，然后经过数据处理和计算并与墙体样本数据库进行比较分析得到所测墙体01的传热系数数值，最后输出该传热系数数值。
下面结合图1简述本实用新型所述建筑墙体传热系数现场检测装置的安装和使用方法。
首先在所需检测的建筑墙体01上挑选一较合适的测试区域，其大小可根据构成被测墙体01的材料、墙体01的厚度、导热能力以及检测现场当时的气候环境来确定，一般来说面积大小不超过0.5m2。然后按照上文所述的各部件的位置、它们相互之间的位置关系和连接关系，将所述建筑墙体传热系数现场检测装置的四个单元部分安置在墙体01被测区域上或其附近，墙体加热单元1和两监测热电偶21、墙内热电偶33的部分(见图3)可以逐层地安置在墙体01上，也可以先行在外壳14中组合好之后整体地固定紧贴到墙体01上。所有的热电偶均可采用铜一康铜热电偶，墙外热电偶32可布置9处，墙内热电偶33可布置7处，主、辅加热板11和13的长度和宽度各为40cm、厚度为5mm、输出功率不超过150W，绝热板12的厚度为100mm。
在墙内、外气温相差不大于5℃的条件下，先在控制箱22上人工设定主加热板11的温度上限值Tm，然后手动调节并固定主加热板11的供电电压，使之得到一恒定的加热功率。当接通电源后，两监测热电偶21将测得的主加热板11的温度Ta、辅加热板13的温度Tb传输给控制箱22。一旦主加热板11的温度Ta超过其温度上限值Tm时，控制箱22就会通过其内部的报警装置进行报警，并且立即通过其控制电路切断主加热板11的电源，从而保证主加热板11的温度Ta始终不超过温度上限值Tm。加热过程中控制箱22还对辅加热板13进行加热控制，以达到辅加热板13的温度Tb始终与主加热板11的温度Ta保持一致，一旦辅加热板13的温度Tb升至与主加热板11的温度Ta相等时，控制箱22就立即停止对辅加热板13的供电，反之则继续对辅加热板13加热。由于上述控制箱22的控制作用，就使墙体加热单元1在墙体01的被测区域上人为地构造了一常功率的平面热源，从而形成了一通过墙体01的局部的稳态均匀热流。
当上述加热状态稳定后，数据采集电路36以等时间间隔巡回采集白墙内向墙外通过墙体01外表面的热流密度Q、墙外表面温度T1、墙内表面温度T2、墙外空气温度T3、墙内空气温度T4以及主、辅加热板11和13的电流I、电压U，并且将这些数据输入计算机41。若墙内、外空气温度T4和T3是由显示式的温度计检测的，则其就由手工操作输入计算机41。经过一段时间的测量后，计算机41就得到了一组关于被测墙体01的数据，在经过处理后再将之与预先储存在机内的建筑墙体传热系数的样本数据库D进行比较分析，最后得到被测墙体01的传热系数K，并通过计算机41的输出设备进行输出。
综上所述，本实用新型的墙体加热单元1、控制单元2在被测墙体01内构造了一局部的稳态均匀热流，使对墙体01传热系数K的检测在人造的环境条件下进行，从而排除了自然环境和墙体01自身蓄放热过程对测量的影响，因此达到了缩短测试时间、稳定测量数据的有益效果，同时也扩大了本实用新型对检测环境气候条件的适应性，此外所述建筑墙体传热系数现场检测装置还具有设备体积小、便于现场安装使用的优点。本实用新型对环境气候的适应范围更广，尤其适应于我国南方广大地区。

Claims (8)

1、一种建筑墙体传热系数现场检测装置，其特征在于：它包括有墙体加热单元、控制单元、检测数据采集单元和数据处理单元；所述墙体加热单元包括主加热板、辅加热板、绝热板和外壳，该主、辅加热板平行地设置于墙体被测区域的内侧，其中主加热板贴附于墙内表面，该绝热板由隔热材料制成，其夹设于主、辅加热板之间，该外壳罩置于上述两加热板和绝热板之外围；所述控制单元包括两监测热电偶和控制箱，该两监测热电偶分别设置于主、辅加热板上靠绝热板的一侧，并且与控制箱电连接，该控制箱同时与两加热板进行电连接以提供电源和控制两加热板的加热；所述检测数据采集单元包括若于墙内热电偶、若干墙外热电偶、热流计、墙内测温元件、墙外测温元件和数据采集电路，该热流计贴附于墙体被测区域的墙外表面的中心，该若干墙外热电偶均匀地分布且贴附于该热流计周围被测区域的墙外表面上，该若干墙内热电偶均匀地贴附于主加热板外侧被测区域的墙内表面上，该墙内测温元件置于墙内空气环境中，该墙外测温元件置于墙外空气环境中，该墙内热电偶、墙外热电偶和热流计均与数据采集电路相连接并将测量的数据输入该数据采集电路，同时控制箱与数据采集电路相连并将主、辅加热板的电流、电压数据传输至数据采集电路；所述数据处理单元为一计算机，其内存储有墙体样本数据库，该计算机接收数据采集电路传输来的测量数据和墙内、外空气温度值，经过数据处理和计算后输出所测墙体的传热系数数值。
2、根据权利要求1所述的建筑墙体传热系数现场检测装置，其特征在于：所述墙内测温元件和墙外测温元件均为电测温元件且与数据采集电路相连接。
3、根据权利要求2所述的建筑墙体传热系数现场检测装置，其特征在于：所述电测温元件为热电偶。
4、根据权利要求2所述的建筑墙体传热系数现场检测装置，其特征在于：所述电测温元件为热电阻。
5、根据权利要求1所述的建筑墙体传热系数现场检测装置，其特征在于：所述墙内测温元件和墙外测温元件均为温度计。
6、根据权利要求1所述的建筑墙体传热系数现场检测装置，其特征在于：所述墙体加热单元的外壳的内层是绝热保温材料制成的。
7、根据权利要求1所述的建筑墙体传热系数现场检测装置，其特征在于：所述主加热板的输出功率人为可调，且其与辅加热板的输出功率均不超过150W。
8、根据权利要求1所述的建筑墙体传热系数现场检测装置，其特征在于：所述主、辅加热板的长度×宽度尺寸为40cm×40cm。
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